生物多样性和生态系统稳定性之间的关系一直是批判性地讨论和研究在过去的十年中 1- - - - - - 10]。大多数报告提供了证据表明更大的生物多样性会导致更大的系统的稳定面临的压力。创建了一系列理论构造占生物多样性和稳定性之间的关系( 3, 11, 12]生态系统内生物多样性高经常等同于一定的功能冗余。因此在时间的压力,一个物种的丧失不是灾难性的水平的冗余。

微生物群落提供卓越的系统调查这些关系。许多明显稳定的微生物群落构建的成百上千的物种。著名的例子是人类肠道微生物区系与估计有500 - 600种( 13, 14)和土壤与估计有2000 - 3000种/克( 15]。扰动导致重大社会变化已发现在这两个社区(例如, 16]),但他们的稳定性没有仔细测量和生物多样性水平一直强劲与稳定。有趣的是,费尔南德斯et al。 17)描述了生物反应器与功能稳定但明显移动系统组成的社区在整个实验过程。这是符合一定的功能冗余物种存在,维护整个过程尽管系统在社区内变化。

从的角度biodiversity-stability辩论,阴道道是一个有趣的生态系统。在一个大比例的女性阴道微生物群落相对比较简单,主要由一个或多个物种 乳酸菌( 18- - - - - - 23]。然而,当这个简单的社区是细菌性阴道炎(BV)所取代,这种转变是在单一的乳酸菌与数量级社区系统发育多样性,特别是关于革兰氏阳性厌氧菌( 19, 24- - - - - - 27]。只有几个调查人员解决社区的稳定时间BV负面或BV积极的女性(例如, 28, 29日])。

这里描述的工作,我们现在的系统发育评估妊娠阴道微生物群落的女性。多个样本来自每个女人每月计划,系统组成的社区是由比较序列分析16 s rRNA基因的库。我们的目标是BV中的微生物群落结构比较积极和BV负面女性随着时间的推移,检查是否多样性与更大的稳定性。

在七个妇女选择在这项研究中,阴道的pH值范围从4.0到5.8,正如所料,BV在场时pH值最高(表 1)。对于大多数女性来说,获得的样本在不同月经周。BV积极的女性,没有使用抗生素或抗真菌的报道,和性交阴道前一周样本中是罕见的。

我们评估微生物群落的结构从表中描述的7名女性 1与16 s rRNA基因库。总共20图书馆是由两个低收入(5妇女和12库)和高-(2妇女和8库)纽金特得分女性。共有1943个序列进行了分析与图书馆从50到170克隆(表大小的 1)。 乳酸菌是数字图书馆的主要属17个。三个库的high-Nugent得分占主导地位的女性 纤毛菌属/ Sneathia,普氏菌,和 Megasphaera,分别。总共发现了28属在厚壁菌门,Bacteriodetes,放线菌,变形菌门,Fusobacteria类群。BV的积极的女人,只有发现了20个不同的属14个(其中9例单例)中标识BV消极的女性。

图 1礼物的相对丰度检测属的所有库。顶部12-community构成概要文件从五个人代表社区的女性low-Nugent分数。这些社区是由乳酸杆菌通常构成了社区的91%或更高。例外是图书馆3 乳酸菌构成了克隆人的只有62%。

八库来自两个女人得分high-Nugent介绍下面两行社区组成的概要图 1。这些披露更多的系统发育多样性比发现low-Nugent得分社区,符合纽金特得分系统的形态学基础和先前记录的观察 30.]。十个属中标识这些库中没有检测到图书馆low-Nugent得分女性。随着时间的推移这些属表现出相当大的波动。例如,在女人# 6,属 Megasphaera构成了22%,3%,27%,和10%的图书馆A, B, C和D,分别。这种不规则的通量克隆数量也在 普氏菌在7号的女人。此外,乳酸杆菌也在克隆数量随着时间的推移和挥发性,一般来说,女性的人数大大减少与high-Nugent分数。这与图书馆low-Nugent得分样本中乳酸杆菌在克隆数量经常高和持续时间。

量化这些我们应用一套生态多样性差异(表和统计测量这些库 2)。辛普森多样性指数低,显示至少有两个区别high-Nugent得分社区而曹国伟物种丰富度同样显示这两个族群之间的实质性差异。悦和克莱顿分析( 41]措施库相似之处。在这个表中,我们计算intra-woman库相似之处,然后比较这些跨Nugent分数的范围。所有图书馆低——纽金特分数高相似度(> 79%)而high-Nugent得分库相似性较低(< 44%)。在这些库的目视检查,很明显,随着时间的推移有社区结构不稳定。纽金特分数没有揭示微妙的系统演示了通过比较社会成分资料3和6 d。

分析微生物群落和参与者之间的得分高,low-Nugent显示约95.0%(758 799)的克隆low-Nugent得分女性乳酸杆菌(表 3)。剩下的5%,大多数人认定为链球菌克隆(19)或假单胞菌(9克隆)。属 乳酸菌还包含了大多数的克隆其他属中确定参与者得分high-Nugent,尽管乳酸杆菌只占了38.3% (438 1144)。大部分剩余的克隆与属分组 普氏菌(17.3%), Megasphaera(15.7%), Atopobium(7.5%), Sneathia(7.3%), Dialister(3.6%)和 Cryptobacterium(2.4%)。其中,只有 Sneathia不是一直出现在所有八个库(图 1)。没有获得克隆这些属从参与者low-Nugent分数。

在两个参与者high-Nugent分数,分布的 普氏菌, Atopobium,和 Cryptobacterium物种是不同的(图 3)。大部分的 普氏菌克隆从参与者6分组 普氏菌bivia7,而从参与者分组最密切 普氏菌buccalis, p . corporis和 p . disiens。同样,参与者6大约三倍的克隆数分组 Atopobium阴道比参与者7,而参与者7已经大约三次克隆分组的数量 Cryptobacterium curtum比参与者6(图 3)。两个参与者6和7中有类似的物种的总体布局 Megasphaera和 Dialister属。

正如上面提到的,属于属的克隆 乳酸菌是最丰富的,不管Nugent得分。然而,参与者得分low-Nugent的多样性 乳酸菌物种,其中包括 l .内心的, l . gasseri, l . crispatus, l . jensenii, l .鞘突(图 2)而从参与者得分high-Nugent只包含库 l .内心的(图 2)。

关于女性的阴道束群落结构low-Nugent分数,我们之前报道的研究结果相似( 18- - - - - - 20., 23, 42]。所有社区都是由乳酸菌spp。在758年发现了五个不同的物种 乳酸菌序列包括 l .内心l . gasseri l . crispatus l . jensenii, l .鞘突。有趣的是,我们未能发现任何乳酸菌sp.以外 l .内心的在BV积极的女性。类似的不对称分布的乳酸菌种类已报告 l . gasseri和 l .内心的彼此是“负相关”[ 43)或与BV-associated细菌呈正相关( 44]。我们的研究结果表明, l .内心的可能是BV的状态,更好的适应了幼童腹壁薄弱包括pH值升高。

细菌性阴道炎综合症[被描述为一个幼童腹壁薄弱 19, 21, 25, 45, 46)和微生物多样性高于被认为是健康的基态以乳酸杆菌为主。临床特点是一个白色的放电,pH值和胺浓度的增加,外观线索细胞,检测到微生物群落变化由从阴道分泌物涂片革兰氏染色剂 19, 21, 24- - - - - - 26, 45, 46]。类似于以前的工作(例如, 19, 47)我们发现更大的物种多样性的BV积极的主题。在我们7样本两个BV积极的女性,我们发现五个演化支 普氏菌属,最丰富的nonlactobacillus属存在于我们的图书馆。的两个 普氏菌演化支发现在场BV积极的女性在三个出现在只有一个。这可能反映了主机差异,选择独特的物种或抽样nonsaturating级别的后果。 Magasphaera(克隆演化支,180), Dialister(2演化支,41克隆), Cryptobacterium(1进化枝,27克隆) Atopobium(克隆进化枝,86), Eggerthella(1进化枝,21个克隆), 加德纳菌属(1进化枝,7克隆)也在BV发现积极的女性,虽然克隆数量是不同的。这些研究是令人惊奇的方面克隆人口随时间的波动表现出的BV积极的女性。这表明,对于女性临床发现BV,多样性的增加伴随着减少社区稳定。尽管系统可能波动,社区功能保持不变,如前面提到的生物反应器( 17]。其他的解释是可能的(见下文)。尽管如此,在我们的BV积极女性系统组成随时间发生了显著的变化与女性low-Nugent分数。

考虑阴道是有趣的社区的持续讨论生物多样性和生态系统的稳定,部分原因是人口不稳定的社区时,我们发现在其最大的多样性,BV的积极的女性。而似乎(有点)直观的高生物多样性等同于一个更具弹性的生态系统;以前的工人认为“没有这种任意一般规则”( 48, 49]。的确,可能指出随机构造生态系统扰动后“更有可能失去物种比简单的”( 49]。此外,在一个单独的纸可能报道,简单非线性差分方程描述的增长可以产生稳定的周期以及明显混乱的政权( 50]。因此,BV的社区不稳定积极的状态,我们观察到更能反映出一个随机聚集社区和/或复合的人群与不重叠的增长曲线。

BV是一个顽固的条件即使面对的临床治疗 25, 26, 46]。而分子微生物生态学的方法提供了相当大的洞察phylotypes礼物( 18- - - - - - 20., 23, 28, 42, 44),我们仍然有些遥远的从一个完整的生态阴道社区的描述,包括宿主基因型差异、环境影响、社区的完整描述,包括真核生物,细菌和病毒( 51)和关键物种之间的相互作用,更不用说普遍营养来源和食物网( 52]。令人鼓舞的是,一些研究人员已经确定了某些细菌之间的强相关性phylotypes和BV(例如,[ 19])。此外,激素环境似乎影响阴道微生物区系,证明了低患病率女性BV的接触外源激素( 31日, 53)和更高的患病率BV的月经周期第一周 31日, 54]。在这七个选择的研究参与者,我们特意选择了女性未曝光的外源激素,BV分数(即保持一致。,主要是负面/中间或主要是积极的)无论在月经周期时间。此外,我们已经将综合症视为一个生态系统失败,目前正在努力针对识别的条件或事件,引起社会变化( 25, 26, 46]。虽然这个生态系统方法更为复杂,它可能更有效率比病原体打猎。

我们的报告是一个初步的研究随着时间的推移,女性样本相对较少,群落结构是决定使用文化独立的技术。我们认识到潜在的偏见,第一时间从PCR扩增和图书馆建设 55)包括底漆的偏见。后者尤为令人担忧,因为可以完全错过了一些系统组织不匹配的引物。例如弗兰克et al。 56)和Verhelst et al。 42最近表明,检测 加德纳菌属,属经常与BV(例如, 42]),可以强烈影响引物的选择。而我们的底漆 加德纳菌属序列,丰度可能是影响底漆的偏见。然而,尽管有这些限制,我们已经确定了大量的多样性 普氏菌克隆,非对称分布的乳酸杆菌物种和大量人口随时间变化BV积极的女性。