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A deep comprehension of the vaginal ecosystem may hold promise for unraveling the pathophysiology of pregnancy and may provide novel biomarkers to identify subjects at risk of maternal-fetal complications. In this prospective study, we assessed the characteristics of the vaginal environment in a cohort of pregnant women throughout their different gestational ages and puerperium. Both the vaginal bacterial composition and the vaginal metabolic profiles were analyzed. A total of 63 Caucasian women with a successful pregnancy and 9 subjects who had a first trimester miscarriage were enrolled. For the study, obstetric examinations were scheduled along the three trimester phases (9-13, 20-24, 32-34 gestation weeks) and puerperium (40-55 days after delivery). Two vaginal swabs were collected at each time point, to assess the vaginal microbiome profiling (by Nugent score and 16S rRNA gene sequencing) and the vaginal metabolic composition (1H-NMR spectroscopy). During pregnancy, the vaginal microbiome underwent marked changes, with a significant decrease in overall diversity, and increased stability. Over time, we found a significant increase of Lactobacillus and a decrease of several genera related to bacterial vaginosis (BV), such as Prevotella, Atopobium and Sneathia. It is worth noting that the levels of Bifidobacterium spp. tended to decrease at the end of pregnancy. At the puerperium, a significantly lower content of Lactobacillus and higher levels of Gardnerella, Prevotella, Atopobium, and Streptococcus were observed. Women receiving an intrapartum antibiotic prophylaxis for Group B Streptococcus (GBS) were characterized by a vaginal abundance of Prevotella compared to untreated women. Analysis of bacterial relative abundances highlighted an increased abundance of Fusobacterium in women suffering a first trimester abortion, at all taxonomic levels. Lactobacillus abundance was strongly correlated with higher levels of lactate, sarcosine, and many amino acids (i.e., isoleucine, leucine, phenylalanine, valine, threonine, tryptophan). Conversely, BV-associated genera, such as Gardnerella, Atopobium, and Sneathia, were related to amines (e.g., putrescine, methylamine), formate, acetate, alcohols, and short-chain fatty-acids (i.e., butyrate, propionate).

Introduzione. Le faringiti da Neisseria gonorrhoeae sono in aumento tra gli omosessuali maschi (MSM). Queste infezioni decorrono generalmente in maniera asintomatica e possono fungere da serbatoio per la diffusione di casi di gonorrea, dal momento che spesso sono asintomatiche e possono persistere nel tempo. Inoltre, per capire l’importanza di tali quadri, è importante sottolineare come a livello faringeo ci siano varie neisserie commensali, che possono trasferire geni di resistenza alle cefalosporine a N. gonorrhoeae. Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare i profili della comunità batterica del microbioma faringeo in corso di infezione da gonorrea, in soggetti MSM. Materiali e metodi. Sono stati analizzati 70 tamponi faringei provenienti da pazienti afferenti all’ambulatorio MTS del Policlinico S. Orsola Malpighi di Bologna. Sulla base delle indagini molecolari ottenute mediante una Real-Time PCR (VERSANT® CT/GC 1.0 Assay, Siemens), attualmente utilizzata nella routine diagnostica della U.O. di Microbiologia, i pazienti sono stati divisi in due gruppi: soggetti non infetti (n=45) and pazienti con gonorrea faringea (n=25). Partendo dal DNA genomico estratto, sono state amplificate e sequenziate le regioni V3-V4 del gene 16S, per analizzare la composizione del microbioma faringeo (MiSeq Illumina). Per valutare la distribuzione e la bio-diversità dei microrganismi sono state eseguite valutazioni di α- e β-diversità. Le differenze di abbondanza tassonomica tra i gruppi in studio sono state analizzate mediante il Mann-Whitney t-test. Un p-values < 0.05 è stato considerato significativo. Lo studio ha ricevuto parere favorevole da parte del comitato etico del Policlinico (78/2017/U/Tess). Risultati. L’analisi di α-diversità non ha evidenziato differenze significative nei soggetti infetti. Seppure il microbioma faringeo di tutti i soggetti fosse dominato dalle famiglie Prevotellaceae, Veillonellaceae e Streptococcaceae, è stato possibile mettere in evidenza una differenza significativa nell’abbondanza relativa di batteri anaerobi, più elevata in soggetti con gonorrea. Il loro microbioma, infatti, era più ricco in batteri dei generi Treponema, Parvimonas, Peptococcus e della famiglia Prevotellaceae, con una contemporanea riduzione di generi aerobi come Pseudomonas and Escherichia. Conclusioni. Il nostro studio è il primo a far luce sulla composizione del microbioma faringeo in corso di gonorrea. I dati ottenuti, sebbene preliminari, possono contribuire a comprendere la patogenesi delle infezioni faringee da gonorrea e a sviluppare strategie innovative per limitare la loro diffusione.

Introduzione. Nel tratto genitale femminile coesistono diverse specie batteriche in un equilibrio dinamico, che può variare in risposta a molteplici fattori quali età, gravidanza, uso di farmaci, infezioni o patologie croniche. Le infezioni genitali e le disbiosi colpiscono ogni anno oltre un miliardo di donne, con un significativo impatto sulla qualità di vita e sulla salute riproduttiva. La vaginosi batterica (BV) è la disbiosi più comune, caratterizzata da una riduzione delle specie normalmente dominanti (Lactobacillus), che vengono sostituite da una comunità polimicrobica anaerobia. Tra le infezioni urogenitali più comuni si riscontrano la candidiasi vulvovaginale e le infezioni da Chlamydia trachomatis (CT), che rappresentano la più comune infezione batterica a trasmissione sessuale nel mondo. L’obiettivo di tale lavoro è stato quello di analizzare la composizione del microbiota vaginale in donne con diverse condizioni fisiologiche e patologiche del tratto genitale. Materiali e metodi. Sono state incluse nello studio 21 donne sane, 20 donne con BV, 18 con candidiasi vaginale e 21 con infezione da CT. Per lo studio del microbiota, è stato estratto il DNA genomico a partire da un tampone vaginale e successivamente sono state amplificate e sequenziate le regioni V3-V4 del gene 16S rRNA batterico (MiSeq Illumina). La classificazione tassonomica è stata condotta fino al livello di genere per tutti i microrganismi, ad eccezione dei lattobacilli, che sono stati identificati fino a livello di specie, per mezzo di un database specifico di riferimento. Per valutare la variabilità della composizione del microbiota inter- e intra-gruppo, sono state eseguite valutazioni di α- e β-diversità, rispettivamente. Risultati. Le donne sane erano caratterizzate da un basso indice di α-diversità, con un microbiota dominato da diverse specie di lattobacilli (Firmicutes). Al contrario, le donne con BV mostravano il più alto grado di diversità microbica, con un microbiota depleto di lattobacilli e ricco di molteplici specie batteriche differenti. Nelle donne con infezione da CT e candidiasi, la composizione del microbiota è apparsa simile, più vicina a quella delle donne sane rispetto, che a quelle con BV. Il microbiota vaginale di questi ultimi due gruppi, infatti, era sempre dominato da Firmicutes, ma la loro abbondanza relativa diminuiva progressivamente passando dalle donne sane a quelle con clamidia, candidiasi e BV. Conclusioni. I nostri risultati hanno confermato l’elevato grado di diversità tra il microbiota vaginale di donne sane e di donne con BV, e hanno dimostrato come la candidiasi e l’infezione da CT rappresentino una condizione intermedia fra questi due estremi.

Figure S1. PCoA based on Bray-Curtis distances of genus-level relative abundance profiles of the samples sequenced in the present study using Illumina HiSeq and those from the study of Biagi et al. [7] sequenced by Roche 454 pyrosequencing. Figure S2. PCoA based on Bray-Curtis distances of genus-level relative abundance profiles of samples taken from patients aged 12 years, before, 12–28 days after, and > 30 days after HSCT. Figure S3. PCoA based on Bray-Curtis distances of genus-level relative abundance profiles of samples taken from patients hospitalized in the four centers before, 12–28 days after, and > 30 days after HSCT. Figure S4. Box and whiskers distribution of the relative abundance (%) of OTUs assigned to the genera Enterococcus, Citrobacter and Erwinia, in samples grouped as pre-HSCT, engraftment and post-HSCT, for the four enrollment centers. Figure S5. Box and whiskers distribution of the Simpson diversity index calculated for the genus-level microbiota profiles in samples taken before HSCT from subjects who did not develop aGvHD, who developed aGvHD (I-II grade) at a skin level, and who developed gastrointestinal aGvHD (II-IV grade). Figure S6. Box and whiskers distribution of the Bray-Curtis distances calculated using the genus-level gut microbiota profiles of samples taken before HSCT from subjects who did not develop aGvHD, who developed aGvHD (I-II grade) at a skin level, and who developed gastrointestinal aGvHD (II-IV grade). Figure S7. PCoA based on Bray-Curtis distances of genus-level relative abundance profiles of samples taken > 30 days after HSCT from patients who did not develop aGvHD, who developed aGvHD (I-II grade) at a skin level, and who developed gastrointestinal aGvHD (II-IV grade). (PDF 305 kb)

Tables S1. Average relative abundances in pre-HSCT and engraftment samples, of the main discriminant genera between the two time points in subjects who did not develop aGvHD (non-aGvHD), who developed aGvHD (I-II grade) at a skin level (Skin aGvHD), and who developed gastrointestinal aGvHD (II-IV grade) (Gut aGvHD) (Wilcoxon test, P ≤ 0.05, in bold, in at least one group of subjects). P values between 0.05 and 0.1 are reported in italics, whereas P values > 0.1 are reported as “ns”, not significant. (PDF 257 kb)

Both academic and industrial laboratories currently use constraint - based reconstruction methods to predict optimal genetic modifications aiming at improving the yield of chemical production. Streptomyces ambofaciens, a prolific producer of bioactive compounds has been studied with different modeling tools . The interest is linked to its ability to produce a wide range of secondary metabolites such as spiramycin, kinamycin, antimycin and stambomycins, and novel polyketides with antibacterial and antiproliferative activities. In this study, the metabolic pattern of Streptomyces ambofaciens has been globally explored: a set of candidate overexpression gene targets supposed to lead to spiramycin overproduction have been evidenced through metabolic modeling. Model predictions were experimentally validated by genetic manipulation of the ethylmalonyl-CoA metabolic node, providing evidence that spiramycin productivity may be increased by enhancing the carbon flow through this pathway. The goal was achieved by over - expressing the ccr paralog srm4 in an ad hoc engineered plasmid. The first metabolic reconstruction of S. ambofaciens and the successful experimental validation of model predictions have been described and the validity and the importance of in silico modeling tools for the overproduction of molecules with a biotechnological interest demonstrated. As a result, the proposed metabolic reconstruction represents a solid platform for the future exploitation of S. ambofaciens biotechnological potential.