Lattobacillo di Doderlein

Albert Döderlein nel 1892 descrisse un bacillo anaerobico gram positivo predominante nella flora batterica vaginale; ad esso successivamente  fu dato il nome dello studioso e classificato nel  genere dei lattobacilli.  Recenti progressi nelle tecniche di sequenziamento del DNA hanno rivelato che in vagina,  accanto alla specie predominante, Lactobacillus acidophilus, sono presenti una ventina di lattobacilli di cui ricordiamo: Lactobacillus iners, L crispatus, L. gasseri, L. jenesenii,  L. fermentum, L plantarum, L. brevis, L. casei, L.vaginalis, L. delbrueckii, L. salivarius,  L. reuteri, L. rhamnosus.  L. cellobiosus, L. leichmanii (1-7).

Flora vaginale o flora batterica vaginale: si definisce  flora vaginale l’insieme di microorganismi, in maggior parte di origine batterica, che colonizzano la cavità vaginale come avviene per la maggior parte dei tessuti di rivestimento del corpo umano:  cavità oro-faringea, mucosa intestinale, cute, etc.

I lattobacilli costituiscono da soli il 90-98% della flora batterica vaginale, in concentrazioni di 1-10 milioni,  mentre  streptococchi, stafilococchi, enterococchi, enterobatteri, corinebatteri, gardnerella, candida e mycoplasma sono presenti in una percentuale del 2-10% circa. Pneumococchi, meningococco ed hemophilus influenzae sono piuttosto rari.

In condizioni normali la popolazione di  batteri presenti nella nicchia vaginale vive in condizione di simbiosi creando un ambiente eubiotico che favorisce il rinnovo delle cellule vaginali e una difesa verso le aggressioni da parte dei microrganismi patogeni insieme al fluido cervico-vaginale, immunoglobuline (IgG e IgA), mucina, β-defensine, inibitori della proteasi leucocitaria inibitori,  citochine come IL-1β, IL-6, IL-8 e fattore di necrosi tumorale-α (TNF-α). etc.  Altri fattori immunitari inclusi macrofagi, cellule NK, cellule T helper e citotossiche nonché linfociti B vengono successivamente reclutati per attivare risposte immunitarie appropriate (8-16).

bacilli di Doderlein

I lattobacilli acidofili svolgono la loro funzione protettiva a livello vaginale mediante diversi meccanismi:

•   produzione di acido lattico ottenuto dalla metabolizzazione del glicogeno ad opera dei lattobacilli (le cellule umane non sono in grado di sintetizzare la isoforma D dell’ac. lattico mentre i batteri sono in grado di sintetizzare le isoforme D ed L); conseguentemente si ottiene
• acidificazione (pH 3,8-4,5) dell’ambiente vaginale, il   più importante fattore  nel limitare la colonizzazione vaginale
• produzione di H₂O₂ dalla combinazione degli idrogenioni dell’acido lattico con l’acqua,  l’acqua ossigenat è prodotta principalmente dal  Lactobacillus crispatus e Lactobacillus jenseii ed è  tossica per un gran numero di cellule batteriche prive di catalasi-perossidasi  tra cui Gardnerella vaginalis, Escherichia coli e Streptococcus aureus.
• produzione di biosurfattanti che creano una barriera protettiva, un biofilm, sulle pareti cellulari impedendo l’adesione dei batteri,
• co-aggregazione con i batteri esogeni impedendo in tal modo  a questi ultimi  di aderire alla mucosa vaginale. L. acidophilus, L. gasseri e L. jensenii si legano a Candida albicans, E. coli e Gardnerella vaginalis
• competizione con i batteri per il sito di adesione cellulare sia occupando direttamente  il recettore cellulare  che mediante la produzione di biosurfattanti.
• Degradazione delle cellule vaginali infette (17-25).

La colonizzazione vaginale da parte dei lattobacilli di Döderlein avviene alla nascita, durante il passaggio nel canale del parto per diffusione dei microrganismi provenienti dall’ambiente vaginale materno; nei primi giorni di vita, la presenza residua di estrogeni di produzione placentare favorisce la rapida moltiplicazione dei lattobacilli di Döderlein, grazie all’alto contenuto in glicogeno della mucosa vaginale.

La proliferazione dei bacilli di Doderlein è favorita sensibilmente da un ambiente estrogeno-like che ispessimento e picnosi delle cellule vaginali e nelle stesse è indotto un aumentato accumulo di glicogeno da cui deriva un’ipersecrezione di acido lattico e conseguentemente una condizione di acidosi dell’ambiente vaginale che a sua volta favorisce la crescita dei lattobacilli e allo stesso tempo difende l’ambiente vaginale dall’eccessiva proliferazione dei batteri patogeni. L’acido lattico a concentrazioni fisiologiche (≡110 mM) acidifica le secrezioni vaginali (a livelli di pH <4), potenzia le attività protettive di H₂O₂ e batteriocine e inibisce le infezioni opportunistiche come G. vaginalis, Trichomonas vaginalis, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis , virus dell’herpes simplex (HSV), papillomavirus umano (HPV), HIV ecc.. In particolare, distinto dalla sua attività battericida, l’acido D-lattico inibisce l’infezione da Chlamydia attraverso un effetto pH-dipendente sulle cellule epiteliali vaginali e sul microambiente (17-25).

La presenza vaginale di lattobacilli è in correlazione con i livelli sierici di estrogeni: è abbondante durante l’età fertile della donna ed ancor di più in gravidanza e scarsa durante l’infanzia e in menopausa. Nelle neonate i lattobacilli proliferano in quantità soddisfacente grazie alle notevoli quantità di estrogeni di provenienza materna. In menopausa la terapia locale con estrogeni ripristina il normale stock di lattobacilli. L’aumento del rischio di infezione associato a rapporti sessuali non protetti potrebbero essere attribuiti all’aumento del pH vaginale dopo la deposizione del liquido seminale che porta ad una più rapida metabolizzazione dell’acido lattico in H⁺  e anione lattato; quest’ultimo  ha minori proprietà antimicrobiche e  immunomodulatorie dell’ac. lattico nella sua forma protonata.

Oltre ai lattobacilli, la flora batterica vaginale è costituita in minor misura anche da altri microrganismi, che, pur essendo potenzialmente patogeni, non sono in grado di espletare la loro azione lesiva perché vengono mantenuti in numero limitato dai lattobacilli e dal sistema immunitario.

Quelli aerobi sono:  Staphyloccus epidermidis (60%), Corynebacterium (60%), Streptococcus 59%), Gadnerella vaginalis (43%), Enterococcus (27%), Enterobatteriaceae (15%), Mycoplasma hominis (14%), Yeast (7.2%), Candida (7%), Staphilococcus aureus (5%), Escherichia coli (4%), Klebsiella pneumonie (2%), neisseria, proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter.

Quelli anaerobi sono rappresentati da: Peptococcus spp. (o stafilococco anaerobio) (80%), Peptostreptococcus spp. (o streptococco anaerobio) (28%), Eubacterium (36%), Bacteroides spp (43%), Bacteroides fragilis (14%), B. melaninogenicus (30%), Bacteroides oralis (18%), Bacterides disiens (15%), Bacteroides bivius (40%), B. asacharolyticus(5%), Fusobacterium (23%), Veillonella (29%), Propionibacterium (14 %), Bifidobacterium (15%), Clostridium (18%), Ureaplasma spp (54%), Sarcina (2%), Mobiluncus, Actinomices, Clostridium, Prevotella, Micoplasmi, Trichomonas.

Il pH normale della vagina, per un regolare sviluppo del b. di Döderlein, deve essere  decisamente acido: 3,8-4,5. La candida si sviuppa bene in ambiente leggermente acido (pH 4.5-5)  mentre il gonococco, lo streptococco e lo stafilococco proliferano in pH 6-8 decisamente basico; il trichomonas beneficia di un pH 5-6. 

Possibili applicazioni terapeutiche dei lattobacilli: buoni risultati con l’applicazione locale di lattobacilli acidofili in caso di vulvovaginiti micotiche ricorrenti e vaginosi batterica soprattutto in donne in menopausa o con deficit della funzione ovarica (27-32).  

Secondo la definizione della WHO, vengono classificate nella categoria farmacologica di “Probiotici” quelle formulazioni contenenti “micro-organismi viventi in una tale quantità da essere in grado di determinare un beneficio al soggetto che ne faccia uso”. I ceppi batterici principalmente utilizzati per questo scopo fanno parte della famiglia dei Lattobacilli, (L. acidophilus, L. delbrueckii, L. casei L.plantarum, L.reuteri), e dei Bifidobatteri (B. infantis, B.breve, B.anamalis, B.adolescentis, B.longo), microorganismi GRAM positivi, componente preponderante della normale flora batterica anaerobica intestinale. Il loro utilizzo è stato ampiamente testato nella terapia di molte patologie gastro-intestinali  come la diarrea del viaggiatore, la stipsi, etc

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Lattobacillosi vaginale e vaginosi citolitica

References:

1. Forsum U, Holst E, Larsson PG, Vasquez A, Jakobsson T, Mattsby-Baltzer I: Bacterial vaginosis – a microbiological and immunological enigma. Apmis. 2005, 113 (2): 81-90.vulvo
2. vaginiti Lepargneur JP, Rousseau V: [Protective role of the Doderlein flora]. J Gynecol Obstet Biol Reprod (Paris). 2002, 31 (5): 485-494.
3. Stackebrandt E: Forces Shaping Bacterial Systematics. Microbes Infect. 2007, 2 (6): 283-288.
4. Amsel R, Totten PA, Spiegel CA, Chen KC, Eschenbach D, Holmes KK: Nonspecific vaginitis. Diagnostic criteria and microbial and epidemiologic associations. Am J Med. 1983, 74 (1): 14-22.
5. Nugent RP, Krohn MA, Hillier SL: Reliability of diagnosing bacterial vaginosis is improved by a standardized method of gram stain interpretation. J Clin Microbiol. 1991, 29 (2): 297-301.
6. Tärnberg M, Jakobsson T, Jonasson J, Forsum U: Identification of randomly selected colonies of lactobacilli from normal vaginal fluid by pyrosequencing of the 16S rDNA variable V1 and V3 regions. Apmis. 2002, 110 (11): 802-810.
7. Vásquez A, Jakobsson T, Ahrné S, Forsum U, Molin G: Vaginal lactobacillus flora of healthy Swedish women. J Clin Microbiol. 2002, 40 (8): 2746-2749. 10.1128/JCM.40.8.2746-2749.2002
8. Pavlova SI, Kilic AO, Kilic SS, So JS, Nader-Macias ME, Simoes JA, Tao L: Genetic diversity of vaginal lactobacilli from women in different countries based on 16S rRNA gene sequences. J Appl Microbiol. 2002, 92 (3): 451-459.
9. Falsen E, Pascual C, Sjödén B, Ohlén M, Collins MD: Phenotypic and phylogenetic characterization of a novel Lactobacillus species from human sources: description of Lactobacillus iners sp. nov. Int J Syst Bacteriol. 1999, 49 (Pt 1): 217-221.
10. Jonasson J, Olofsson M, Monstein HJ: Classification, identification and subtyping of bacteria based on pyrosequencing and signature matching of 16S rDNA fragments. Apmis. 2002, 110 (3): 263-272.
11. Gray MW, Sankoff D, Cedergren RJ: On the evolutionary descent of organisms and organelles: a global phylogeny based on a highly conserved structural core in small subunit ribosomal RNA. Nucleic Acids Res. 1984, 12 (14): 5837-5852.
12. Altschul SF, Madden TL, Schäffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ: Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res. 1997, 25 (17): 3389-3402.
13. Hall AH: BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symp Ser. 1999, 95-98. 41
14. Kumar S, Tamura K, Nei M: MEGA3: Integrated software for Molecular Evolutionary Genetics Analysis and sequence alignment. Brief Bioinform. 2004, 5 (2): 150-163.
15. Zhou X, Brown CJ, Abdo Z, Davis CC, Hansmann MA, Joyce P, Foster JA, Forney LJ: Differences in the composition of vaginal microbial communities found in healthy Caucasian and black women. Isme J. 2007, 1 (2): 121-133.
16. Ferris MJ, Norori J, Zozaya-Hinchliffe M, Martin DH: Cultivation-independent analysis of changes in bacterial vaginosis flora following metronidazole treatment. J Clin Microbiol. 2007, 45 (3): 1016-1018.
17. Fredricks DN, Fiedler TL, Marrazzo JM: Molecular identification of bacteria associated with bacterial vaginosis. N Engl J Med. 2005, 353 (18): 1899-1911.
18. Hill JE, Goh SH, Money DM, Doyle M, Li A, Crosby WL, Links M, Leung A, Chan D, Hemmingsen SM: Characterization of vaginal microflora of healthy, nonpregnant women by chaperonin-60 sequence-based methods. Am J Obstet Gynecol. 2005, 193 (3 Pt 1): 682-692.
19. Hyman RW, Fukushima M, Diamond L, Kumm J, Giudice LC, Davis RW: Microbes on the human vaginal epithelium. Proc Natl Acad Sci USA. 2005, 102 (22): 7952-7957.
20. Tamrakar R, Yamada T, Furuta I, Cho K, Morikawa M, Yamada H, Sakuragi N, Minakami H: Association between Lactobacillus species and bacterial vaginosis-related bacteria, and bacterial vaginosis scores in pregnant Japanese women. BMC Infect Dis. 2007, 7 (1): 128-
21. Verhelst R, Verstraelen H, Claeys G, Verschraegen G, Delanghe J, Van Simaey L, De Ganck C, Temmerman M, Vaneechoutte M: Cloning of 16S rRNA genes amplified from normal and disturbed vaginal microflora suggests a strong association between Atopobium vaginae, Gardnerella vaginalis and bacterial vaginosis. BMC Microbiol. 2004, 4: 16-
22. Verstraelen H, Senok AC: Vaginal lactobacilli, probiotics, and IVF. Reprod Biomed Online. 2005, 11 (6): 674-675.
23. Anukam KC, Osazuwa EO, Ahonkhai I, Reid G: Lactobacillus vaginal microbiota of women attending a reproductive health care service in Benin city, Nigeria. Sex Transm Dis. 2006, 33 (1): 59-62.
24. Fredricks DN, Fiedler TL, Thomas KK, Oakley BB, Marrazzo JM: Targeted PCR for detection of vaginal bacteria associated with bacterial vaginosis. J Clin Microbiol. 2007, 45 (10): 3270-3276.
25. Jakobsson T, Forsum U: Lactobacillus iners: a marker of changes in the vaginal flora?. J Clin Microbiol. 2007, 45 (9): 3145-
26. Kiss H, Kögler B, Petricevic L, Sauerzapf I, Klayraung S, Domig K, Viernstein H, Kneifel W: Vaginal Lactobacillus microbiota of healthy women in the late first trimester of pregnancy. Bjog. 2007, 114 (11): 1402-1407.
27. Wilson JD, Lee RA, Balen AH, Rutherford AJ: Bacterial vaginal flora in relation to changing oestrogen levels. Int J STD AIDS. 2007, 18 (5): 308-311.
28. Barrons R, Tassone D. Use of Lactobacillus probiotics for bacterial genitourinary infections in women: a review. Clin Ther 2008;30(3):453-68.
29. Osset J, García E, Bartolomé RM, Andreu A. Role of Lactobacillus as protector against vaginal candidiasis. Med Clin (Bare) 2001;117(8):285-8.
30. Osset J, García E, Bartolomé RM, Andreu A. Assessment of the capacity of Lactobacillus to inhibit the growth of uropathogens and block adhesion to vaginal epithelial cells. J Infect Dis 2001;183(3):485-91.
31. Boris S, Barbes C. Role played by lactobacilli in controlling the population of vaginal pathogens. Microbes Infect 2000;2(5):543-6.
32. Lepargneur JP, Rosseau V. Protective role of the Doderléin flora. J Gynecol Obstet Biol Reprod (Paris) 2002;31(5):485-94.