Interplay between endometrial microbiota and antimicrobial peptides in women with different infertility forms

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Antimicrobial peptides able to induce immune disorders and inflammation in the uterine cavity are tightly bound to microbial composition of the upper and lower reproductive tract. An interplay between uterine microbiota and innate and adaptive immune system is crucial for maintaining a balanced environment for embryo implantation processes. Objective: to evaluate an interplay between endometrial microbiota and antimicrobial peptides in women with different infertility forms. Materials and methods. A total of 181 reproductive age women were examined. Group I included 165 women with infertility of various origins, Group II included 16 oocyte donors. Group I was divided into three subgroups (IA — adhesions in the uterine cavity, IB — endometrial polyps, IB — other infertility forms). The endometrial microbiota was studied using quantitative real-time PCR (Femoflor 16, DNA-technology, Moscow). Defensin (DEFa1), fibroblast growth factor 2 (FGF2), transforming growth factor Beta1 (TGF-β1) in the endometrium were determined using ELISA (Cloud-Clone Corporation, Wuhan, China). Results. Lactobacilli were most frequently detected in the endometrium. Atopobium vaginae, Enterobacteriaceae, Lachnobacterium spp., Mobiluncus spp., Peptostreptococcus, Mycoplasma hominis, Ureaplasma spp. were also found in main group, but not in comparison group. All patients in group I, regardless of the infertility form, had significantly increased DEFa1 (p < 0.01) level compared to group II. High concentrations of DEFa1 were also found when Atopobium vaginae was detected in the uterine cavity of women with any infertility form (p < 0.001). Conclusion. The endometrial microbiota and related immune changes are closely interconnected. Infertility increases the concentration of defensins (DEFa1) in the uterine cavity, leading to disturbed processes of embryo implantation, whereas the presence of microorganisms primarily Atopobium vaginae, aggravates such alterations.

About the authors

Kira V. Shalepo

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Author for correspondence.
Email: 2474151@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Experimental Microbiology Group

Russian Federation, St. Petersburg

K. V. Storozheva

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

PhD Student

Russian Federation, St. Petersburg

A. A. Krysanova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Researcher, Experimental Microbiology Group

Russian Federation, St. Petersburg

O. V. Budilovskaya

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Researcher, Experimental Microbiology Group

Russian Federation, St. Petersburg

T. A. Khusnutdinova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Researcher, Experimental Microbiology Group

Russian Federation, St. Petersburg

A. A. Kopylova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

PhD Student

Russian Federation, St. Petersburg

N. I. Tapilskaya

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

DSc (Medicine), Professor, Leading Researcher, Reproduction Department

Russian Federation, St. Petersburg

A. M. Savicheva

D.O. Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology", St. Petersburg

Email: 2474151@mail.ru

DSc (Medicine), Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Head of the Department of Medical Microbiology

Russian Federation, 199034, St. Petersburg, Mendeleevskaya Line, 3

O. N. Bespalova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology named after D.O. Ott

Email: 2474151@mail.ru

DSc (Medicine), Deputy Director for Scientific Work

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Савина В.А., Исакова Э.В., Корсак В.С. Роль факторов роста в терапевтическом эффекте, вызываемом в эндометрии действием плазмы, обогащенной тромбоцитами (обзор литературы) // Проблемы репродукции. 2020. Т. 26, № 5. С. 91–98. [Savina V.A., Isakova E.V., Korsak V.S. The role of growth factors in the therapeutic effect of platelet-rich plasma on the endometrium (review) Problemy reproduktsii = Russian Journal of Human Reproduction, 2020, vol. 26, no. 5, pp. 91–98. (In Russ.)] doi: 10.17116/ repro20202605191
  2. Agostinis C., Mangogna A., Bossi F., Ricci G., Kishore U., Bulla R. Uterine immunity and microbiota: a shifting paradigm. Front. Immunol., 2019, no. 10: 2387. doi: 10.3389/fimmu.2019.02387
  3. Alves A.R., Dias M.F., Silvestre M. Endometrial fluid biomarkers and their potential as predictors of successful embryo implantation. Biomedicine (Taipei). 2023, vol. 13, no. 3, pp. 1–8. doi: 10.37796/2211-8039.1413
  4. Borgdorff H., Gautam R., Armstrong S.D., Xia D., Ndayisaba G.F., van Teijlingen N.H., Geijtenbeek T.B., Wastling J.M., van de Wijgert J.H. Cervicovaginal microbiome dysbiosis is associated with proteome changes related to alterations of the cervicovaginal mucosal barrier. Mucosal. Immunol., 2016, vol. 9, pp. 621–633. doi: 10.1038/mi.2015.86
  5. Chen P., Chen P., Guo Y., Fang C., Li T. Interaction Between chronic endometritis caused endometrial microbiota disorder and endometrial immune environment change in recurrent implantation failure. Front. Immunol., 2021, no. 12: 748447. doi: 10.3389/fimmu.2021.748447
  6. Cicinelli E., Matteo M., Tinelli R., Lepera A., Alfonso R., Indraccolo U., Marrocchella S., Greco P., Resta L. Prevalence of chronic endometritis in repeated unexplained implantation failure and the IVF success rate after antibiotic therapy. Hum. Reprod., 2015, vol. 30, pp. 323–330. doi: 10.1093/humrep/deu292
  7. Gao X., Louwers Y.V., Laven J.S.E., Schoenmakers S. Clinical relevance of vaginal and endometrial microbiome investigation in women with repeated implantation failure and recurrent pregnancy loss. Int. J. Mol. Sci., 2024, vol. 25, no. 1: 622. doi: 10.3390/ijms25010622
  8. Hur C., Rehmer J., Flyckt R., Falcone T. Uterine factor infertility: a clinical review. Clin. Obstet. Gynecol., 2019, vol. 62, no. 2, pp. 257–270. doi: 10.1097/GRF.0000000000000448
  9. Koedooder R., Mackens S., Budding A., Fares D., Blockeel C., Laven J., Schoenmakers S. Identification and evaluation of the microbiome in the female and male reproductive tracts. Hum. Reprod. Update. 2019, vol. 25, pp. 298–325. doi: 10.1093/humupd/dmy048
  10. Lebedeva O.P., Popov V.N., Syromyatnikov M.Y., Starkova N.N., Maslov A.Y., Kozarenko O.N., Gryaznova M.V. Female reproductive tract microbiome and early miscarriages. Apmis. 2023, vol. 131, pp. 61–76. doi: 10.1111/apm.13288
  11. Lingasamy P., Modhukur V., Mändar R., Salumets A. Exploring immunome and microbiome interplay in reproductive health: current knowledge, challenges, and novel diagnostic tools. Semin. Reprod. Med., 2023, vol. 41, no. 5, pp. 172–189. doi: 10.1055/s-0043-1778017
  12. Liu Y., Ko E.Y., Wong K.K., Chen X., Cheung W.C., Law T.S., Chung J.P., Tsui S.K., Li T.C., Chim S.S. Endometrial microbiota in infertile women with and without chronic endometritis as diagnosed using a quantitative and reference range-based method. Fertil. Steril., 2019, vol. 112, pp. 707–717.e1. doi: 10.1016/j.fertnstert.2019.05.015
  13. Moreno I., Codoñer F.M., Vilella F., Valbuena D., Martinez-Blanch J.F., Jimenez-Almazán J., Alonso R., Alamá P., Remohí J., Pellicer A., Ramon D., Simon C. Evidence that the endometrial microbiota has an effect on implantation success or failure. Am. J. Obstet. Gynecol., 2016, 215, 684–703. doi: 10.1016/j.ajog.2016.09.075
  14. Moreno I., Simon C. Relevance of assessing the uterine microbiota in infertility. Fertil. Steril., 2018, vol. 110, pp. 337–343. doi: 10.1016/j.fertnstert.2018.04.041
  15. Mrozikiewicz A.E., Ożarowski M., Jędrzejczak P. Biomolecular markers of recurrent implantation failure-a review. Int. J. Mol. Sci., 2021, vol. 22, no. 18: 10082. doi: 10.3390/ijms221810082
  16. Muraoka A., Suzuki M., Hamaguchi T., Watanabe S., Iijima K., Murofushi Y., Shinjo K., Osuka S., Hariyama Y., Ito M., Ohno K., Kiyono T., Kyo S., Iwase A., Kikkawa F., Kajiyama H., Kondo Y. Fusobacterium infection facilitates the development of endometriosis through the phenotypic transition of endometrial fibroblasts. Sci. Transl. Med., 2023, vol. 15, no. 700: eadd1531. doi: 10.1126/scitranslmed.add1531
  17. Noda-Nicolau N.M., Silva M.C., Bento G.F.C., Ferreira J.S.B., Novak J., Morales J.A.P., Tronco J.A., Bolpetti A.N., Pinto G.V.S., Polettini J., Marconi C., Silva M.G.D. Cervicovaginal levels of human beta defensins during bacterial vaginosis. PLoS One, 2021, vol. 16, no. 12: e0260753. doi: 10.1371/journal.pone.0260753
  18. Peterson J., Garges S., Giovanni M., McInnes P., Wang L., Schloss J.A., Bonazzi V., McEwen J.E., Wetterstrand K.A., Deal C., Baker C.C., Di Francesco V., Howcroft T.K., Karp R.W., Lunsford R.D., Wellington C.R., Belachew T., Wright M., Giblin C., David H., Mills M., Salomon R., Mullins C., Akolkar B., Begg L., Davis C., Grandison L., Humble M., Khalsa J., Little A.R., Peavy H., Pontzer C., Portnoy M., Sayre M.H., Starke-Reed P., Zakhari S., Read J., Watson B., Guyer M., NIH HMP Working Group. The NIH human microbiome project. Genome Res., 2009, vol. 19, no. 12, pp. 2317–2323. doi: 10.1101/gr.096651.109
  19. Punzón-Jiménez P., Labarta E. The impact of the female genital tract microbiome in women health and reproduction: a review. J. Assist. Reprod. Genet., 2021, vol. 38, pp. 1–23. doi: 10.1007/s10815-021-02247-5
  20. Robertson S.A., Moldenhauer L.M., Green E.S., Care A.S., Hull M.L. Immune determinants of endometrial receptivity: a biological perspective. Fertil. Steril., 2022, vol. 117, no. 6, pp. 1107–1120. doi: 10.1016/j.fertnstert.2022.04.023
  21. Shi Y., Yamada H., Sasagawa Y., Tanimura K., Deguchi M. Uterine endometrium microbiota and pregnancy outcome in women with recurrent pregnancy loss. J. Reprod. Immunol., 2022, no. 152: 103653. doi: 10.1016/j.jri.2022.103653
  22. Schoenmakers S., Laven J. The vaginal microbiome as a tool to predict IVF success. Curr. Opin. Obstet. Gynecol., 2020, vol. 32, no. 3, pp. 169–178. doi: 10.1097/GCO.0000000000000626
  23. Tapilskaya N.I., Savicheva A.M., Shalepo K.V., Budilovskaya O.V., Gzgzyan A.M., Bespalova O.N., Khusnutdinova T.A., Krysanova A.A., Obedkova K.V., Safarian G.K. Local immune biomarker expression depending on the uterine microbiota in patients with idiopathic infertility. Int. J. Mol. Sci., 2023, vol. 24, no. 8: 7572. doi: 10.3390/ijms24087572
  24. Vitale S.G., Ferrari F., Ciebiera M., Zgliczyńska M., Rapisarda A.M.C., Vecchio G.M., Pino A., Angelico G., Knafel A., Riemma G., De Franciscis P., Cianci S. The role of genital tract microbiome in fertility: a systematic review. Int. J. Mol. Sci., 2021, vol. 23, no. 1: 180. doi: 10.3390/ijms23010180
  25. Zhai Y.J., Feng Y., Ma X., Ma F. Defensins: defenders of human reproductive health. Hum. Reprod. Update, 2023, vol. 29, no. 1, pp. 126–154. doi: 10.1093/humupd/dmac032
  26. Zou Y., Liu X., Chen P., Wang Y., Li W., Huang R. The endometrial microbiota profile influenced pregnancy outcomes in patients with repeated implantation failure: a retrospective study. J. Reprod. Immunol., 2023, no. 155: 103782. doi: 10.1016/j.jri.2022.103782

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure. Frequency of detection of individual groups of microorganisms in the uterine cavity in women of groups I and II. Note. Lact — Lactobacillus spp.; Ent — Enterobactariaceae; Strpt — Streptococcus spp.; Stph — Staphylоcoccus spp.; Gard — Gardnerella vaginalis/Prevotella bivia/Porphyromonas spp.; Eub — Eubacterium spp.; Sn — Snethia spp./Leptotrichia spp./Fusobacterium spp.; Meg — Megasphaera spp./Veillonella spp./Dialister spp.; Lachn — Lachnobacterium spp./Clostridium spp.; Mob — Mobilincus spp./Corynebacterium spp.; Pept — Peptostreptococcus spp.; Av — Atopobium vaginae; Ca — Candida spp.; Mh — Mycoplasma hominis; Ur — Ureaplasma spp.

Download (126KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Shalepo K.V., Storozheva K.V., Krysanova A.A., Budilovskaya O.V., Khusnutdinova T.A., Kopylova A.A., Tapilskaya N.I., Savicheva A.M., Bespalova O.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».