Author(s): Sousa, Lúcia Filipa Guimarães Vieira
Date: 2025
Persistent ID: https://hdl.handle.net/1822/97917
Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
Subject(s): Biofilmes polimicrobianos; Interações bacterianas; PNA-FISH; Sequenciação de RNA; Vaginose bacteriana; Bacterial interactions; Bacterial vaginosis; Polymicrobial biofilms; RNA-sequencing
A vaginose bacteriana (VB) é uma infeção vaginal comum em mulheres em idade reprodutiva, caracterizada por um desequilíbrio na microbiota vaginal com um decréscimo do número de espécies de Lactobacillus e um crescimento excessivo de bactérias anaeróbias estritas e facultativas. Apesar de vários estudos demonstrarem uma elevada diversidade de espécies detetadas em casos de VB, a sua etiologia ainda não é clara. No entanto, uma característica bem conhecida da VB é a formação de um biofilme polimicrobiano no epitélio vaginal. Este estudo focou-se em três das espécies mais comumente associadas à VB, nomeadamente Gardnerella vaginalis, Fannyhessea vaginae, e Prevotella bivia, de forma a explorar a sua contribuição para o desenvolvimento do biofilme e interações microbianas que possam estar envolvidas na patogénese da VB. Primeiro, foram desenvolvidas duas sondas de ácido nucleico peptídico para a deteção específica de F. vaginae e P. bivia, e foi otimizado um protocolo multiplex que combina estas novas sondas com uma sonda de Gardnerella spp. anteriormente desenvolvida. As sondas permitiram a análise in vitro de biofilmes triplos e a deteção das espécies em amostras vaginais recolhidas de mulheres com VB. O crescimento destas três espécies foi avaliado num meio rico e num meio que simula as secreções do trato genital (mGTS). G. vaginalis mostrou a melhor capacidade de crescimento em ambos os meios, enquanto o crescimento de F. vaginae foi muito limitado em mGTS. Curiosamente, o crescimento de P. bivia foi afetado quando as três espécies cresceram juntas, tendo-se verificado que o sobrenadante de F. vaginae mostrou um efeito inibidor no crescimento de P. bivia em meio rico. O efeito do crescimento conjunto das três espécies foi depois avaliado por uma análise transcriptómica que comparou biofilmes simples e triplos em meio rico. Os resultados foram mais evidentes para G. vaginalis que mostrou vários processos metabólicos entre os genes subexpressos. Alterações transcriptómicas foram ainda estudadas quando os biofilmes triplos foram crescidos em mGTS, e um elevado número de genes diferencialmente expressos foi identificado para as três espécies. Alguns dos genes identificados na primeira análise não apresentaram alterações transcriptómicas significativas, o que sugere que estes genes podem ser relevantes para interações entre as três espécies. A expressão de quatro genes de G. vaginalis foi quantificada em amostras vaginais recolhidas de mulheres saudáveis e mulheres que desenvolveram VB, e os resultados mostraram o potencial destes genes para discriminar casos positivos e negativos de VB.
Bacterial vaginosis (BV) is a common vaginal infection among women of reproductive age, characterized by an imbalance in the vaginal microbiota with a decrease in the number of Lactobacillus species and an overgrowth of strict and facultative anaerobic bacteria. While several studies have reported a high diversity of species detected in cases of BV, its exact etiology remains unclear. However, a wellknown feature of BV is the formation of a polymicrobial biofilm on the vaginal epithelium. This study focused on three of the most common BV-associated bacteria, namely Gardnerella vaginalis, Fannyhessea vaginae, and Prevotella bivia, to explore their contribution to the biofilm development and microbial interactions which may be involved in the BV pathogenesis. First, two peptide nucleic acid probes were developed for the specific detection of F. vaginae and P. bivia, and a multiplex protocol was optimized combining these new probes with a previously developed probe for Gardnerella spp. The probes enabled the in vitro analysis of triple-species biofilms and the detection of the species in vaginal samples collected from women with BV. The growth of these three species was then evaluated in a rich medium and in a medium simulating genital tract secretions (mGTS). G. vaginalis exhibited the best capacity to grow in both media, while F. vaginae growth was very limited in mGTS. Interestingly, the growth of P. bivia was impaired when the three species were grown together, and the F. vaginae supernatant showed an inhibitory effect on the growth of P. bivia in rich medium. The effect of the three species growing together was then evaluated by a transcriptomic analysis comparing single- and triple-species biofilms in rich medium. The results were more evident for G. vaginalis which showed several metabolic processes among the downregulated genes. Further transcriptomic alterations were studied when the triple-species biofilms were grown in mGTS, and a high number of differentially expressed genes was identified for the three species. Some genes highlighted in the first analysis were found with non-significant transcriptomic alterations, suggesting that these genes may be relevant for the interactions between the three species. The expression of four G. vaginalis genes was quantified in vaginal specimens collected from healthy women and women who developed BV, and the results showed the potential of these genes to discriminate between BV-positive and negative cases.
