Miten ihosi mikrobit muokkaavat vastustuskykyä, tulehdusta ja kroonista ihosairautta

Miten ihosi mikrobit muokkaavat vastustuskykyä, tulehdusta ja kroonista ihosairautta

Lapsuudesta aikuisuuteen ihosi bakteerit ja sienet auttavat immuunijärjestelmääsi - mutta kun nämä tasapainotusvinkit auttavat, krooninen tulehdus voi seurata. Tämä uusi arvostelu näyttää miten ja miksi.

Julkaistu tuoreessa katsauksessa lehdessäKokeellinen ja molekyylilääketiedeEtelä-Korean tutkijat tutkivat kommensaalisen ihon mikrobiston sekä epiteelin ja immuunijärjestelmän välisiä vuorovaikutuksia ihmisen koko elinkaaren ajan ja niiden vaikutusta terveyteen ja sairauksiin.

tausta

Oletko koskaan miettinyt, miksi ihosi paranee eri tavalla eri iässä tai miksi jotkut ihmiset ovat alttiimpia sairauksille, kuten ihottuma tai akne? Yksi vihje on ihosi mikroskooppisissa asuissa. Ihmisen iho on koti miljardeille mikro-organismeille, mukaan lukien bakteerit, sienet ja virukset, jotka eivät ole vain passiivisia matkustajia. Nämä kommensaaliset mikrobit muodostavat aktiivisesti immuunivasteita ja korjaavat kudoksia. Lapsuudesta aikuisuuteen ne kouluttavat immuunisoluja, suojaavat taudinaiheuttajilta ja ylläpitävät estetoiminnan eheyttä. Tämän ekosysteemin epätasapaino voi kuitenkin aiheuttaa tulehduksia ja kroonisia ihosairauksia. Tästä tiedosta huolimatta näiden mikrobien vuorovaikutusten molekyylireitit ja pitkän aikavälin seuraukset ovat edelleen erottuvia ja vaativat lisätutkimusta.

Iho: elinympäristö ja immuunirajapinta

Vastasyntyneillä, joilla on korkeampi Staphylococcus hominis -taso 2 kuukauden iässä, on 40 % pienempi atooppisen ihottuman riski 1 iässä, mikä viittaa varhaisiin kolonisaatioongelmiin.

Iho on enemmän kuin suojakilpi – se on ekosysteemi. Sen pinta koostuu epidermiksestä, verinahasta ja ihonalaisesta kudoksesta, ja se tarjoaa paikkoja erilaisille kommensaalisille mikrobiotoille. Nämä mikro-organismit, mukaan lukienStaphylococcus epidermidis(S. epidermidis),Cutibacterium acnes(C. acnes), tutkittu kokeellisestiLactobacillus rhamnosusGg jaMalasseziaSienet ovat vuorovaikutuksessa ihosolujen kanssa ja edistävät esteen eheyttä, kosteutusta ja immuunimodulaatiota.

Kuten kommensaalitS. epidermidisTukee haavan paranemista samallaS. hominisestää patogeenien kasvua, kuten:Staphylococcus aureus(S. aureus). Muut pitävätC. acnestuottavat propionihappoa (lyhytketjuinen rasvahappo), joka vahvistaa ihon suojakerrosta aktivoimalla peroksisomiproliferaattorin aktivoiman reseptorin alfa (PPARα) keratinosyyteissä. Samaan aikaan mikrobien metaboliitit, kuten indoli-3-aldehydi ja kinoliinihappo, aktivoivat aryylihiilivetyreseptorireitin (AHR) keratinosyyteissä vähentäen tulehdusta ja mahdollisesti lievittäen sairauksia, kuten psoriaasia. Lisäksi,MalasseziaSen on osoitettu estävänS. aureusBiokalvon muodostuminen, joka tukee mikrobien tasapainoa ihon pinnalla.

Ihon mikrobiota säätelee sekä ihon homeostaasia että suojakalvon toimintaa. Ne parantavat estetoimintoa aktivoimalla AHR-reitin keratinosyyteissä. Lisäksi ihon mikrobiotosta peräisin olevat metaboliitit (IALD ja kinoliinihappo) lievittävät ihotulehdusta aktivoimalla AHR-signalointia keratinosyyteissä. Tämä reitti estää TSLP:tä ja NLRP3-tulehdusta, mikä heikentää atooppista ihottumaa ja psoriaasia. COMPORSAL MICROBIOTA COMOLISION ihohaavoista muodostaa Cxcl10-bakteeri-DNA-komplekseja, jotka aktivoivat plasmasytoidut dendriittisolut (PDC:t) tuottamaan tyypin I interferoneja. Nämä PDC:t edistävät kudosten korjausta makrofagivälitteisten prosessien kautta. COMMENSAL ihon mikrobiota stimuloi keratinosyyttejä tuottamaan kantasolutekijöitä (SCF), jotka indusoivat syöttösolujen kypsymistä. S. epidermidis vahvistaa ihon suojakerrosta, edistää kudosten paranemista, ylläpitää homeostaasia ja indusoi toleranssia kommensaalisille mikro-organismeille. Tämä saavutetaan tuottamalla keramideja ja indusoimalla leima-spesifisiä T-soluja vuorovaikutuksilla DC:iden ja Treg-solujen kanssa peptidiligandien ja antigeenitunnistuksen kautta. Lisäksi S. epidermidis voi pahentaa ihotulehdusta γδ-T-solujen laajentumisen kautta. C. acnes tukee myös ihon suojaustoimintaa tuottamalla triglyseridejä ja samalla myötävaikuttaa tulehdukseen γδ T-solujen laajenemisen kautta. Malassezia, ihosieni, estää S. aureuksen aiheuttaman biofilmin muodostumisen.

Varhainen elämä ja immuuniohjelmointi

Ensimmäiset kohtaamiset ihon mikrobiston kanssa vauvaiässä jättävät pysyviä jälkiä. Esimerkiksi altistuminen riboflaviinia tuottaville bakteereille, kuten:S. epidermidisedistää limakalvoon liittyvien muuttumattomien T (Mait) -solujen ja säätelevien T (Treg) -solujen kehittymistä, jotka ovat välttämättömiä immuunitoleranssille. Nämä vaikutukset säilyvät aikuisikään asti ja muokkaavat immuunijärjestelmän vastetta mikrobeja ja vammoja vastaan.

Hiirillä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että varhainen altistuminenS. aureusvoi jopa suojata atooppisen ihottuman kehittymiseltä myöhemmällä iällä. Sitä vastoin varhainen altistuminen tai ihosuojan hajoaminen vauvaiässä voi johtaa lisääntyneeseen tulehdukseen ja sairauksiin, kuten psoriaasiin aikuisiässä. Nämä varhaiset mikrobikohtaukset voivat johtaa immunoimprintingiin kromatiinin uudelleenmuodostumisen ja geenien saavutettavuuden muutosten kautta, vaikka näiden vaikutusten pysyvyys vaatii lisätutkimuksia.

Mikrobiota-immuunisolujen vuorovaikutus

Indoli-3-aldehydi, ihobakteerien, kuten Lactobacillus, metaboliitti, rauhoittaa tulehdusta ohjaamalla immuunisoluja kohti toleranssia hyökkäyksen sijaan.

COMMENSAL-mikrobit keskustelevat jatkuvasti ihossa asuvien immuunisolujen, kuten makrofagien, dendriittisolujen (DC), gamma-delta (γδ) T-solujen ja synnynnäisten lymfoidisolujen (ILC) kanssa. Esimerkiksi,S. epidermidisPeptidit aktivoivat DC:itä, jotka sitten värjäävät spesifisiä T-soluja mikrobien sietokyvyn vuoksi. Samoin ihon makrofagit säätelevät bakteeri-infektioita säätelemällä hyaluronihapon hajoamista, kun taas DC:t ja keratinosyytit tunnistavat mikrobit Toll-like reseptorien (TLR) kautta ja laukaisevat immuunivasteita.

Kun tämä tasapaino häiriintyy, syntyy tulehdus.S. aureusEsimerkiksi α-toksiini aktivoi proteaasiaktivoidun reseptorin 1 (PAR1) neuroneissa aiheuttaen kutinaa ja vaurioita. Joissakin tapauksissa samat paranemista edistävät mikrobit voivat aiheuttaa sairauksia tunkeutuessaan syvemmälle tai syvemmälle ihon kerroksiin.

Ihosairaudet ja mikrobimuutokset

S. epidermidiksen butyraatti lisää antimikrobisten peptidien tuotantoa keratinosyyteissä ja toimii luonnollisena antibioottitehtaana ihollasi.

Sellaiset sairaudet kuin atooppinen ihottuma, psoriaasi ja akne liittyvät läheisesti mikrobien epätasapainoon, jota kutsutaan dysbioosiksi. Atooppisessa ihottumassa vähentynyt filaggriini (estetoiminnalle ratkaiseva proteiini) johtaa ihon liikakasvuun.S. aureusjoka pahentaa tulehdusta stimuloimalla T-auttaja 2 (Th2) -soluja sytokiinien, kuten interleukiini-33 (IL-33) ja kateenkorvan stroomalymfopoietiinin (TSLP) kautta.

Psoriaasi, jota sairastaa 1–3 % maailman väestöstä, on interleukiini-23-INTERLEUKIN-17 (IL-23-IL-17) -akseli. Hiirillä, joilla ei ole mikrobiota, on lievempiä oireita, mikä viittaa siihen, että tietyt bakteerit pahentavat tulehdusta.Staphylococcus WarneriJaCandida albicanspahentaa vaurioita aikanaStaphylococcus CohniiVaikuttaa suojaavalta, todennäköisesti estämällä IL-17-signalointia, joka on psoriaattisen tulehduksen keskeinen tekijä.

Akne, usein syytettyC. acneson vivahteikkaampi. Vaikka tämä bakteeri ei välttämättä ole yleisempi aknepotilailla, sen tasapaino muiden mikrobien, kuten esimS. epidermidisvaikuttaa tulehdukseen. Aknen vakavuus korreloi vähentyneen mikrobien monimuotoisuuden ja lisääntyneen kiinteiden tulehdusten ja lisääntyneen määrän kanssa.EnterococcusLaji. Katsauksessa ei käsitellä sienten aiheuttamaa osallisuutta akneen, ja tällaisia ​​assosiaatioita ei ole vahvistettu.

Ystävä vai vihollinen? Kommensaalinen dilemma

Mikä määrittää, onko mikrobista apua vai haittaa? Terveissä olosuhteissa kommensaalit ovat siedettyjä. Kuitenkin immuunisuppression tai ihosuojavaurioiden aikana jopa ystävällisistä mikrobeista voi tulla opportunistisia patogeenejä. Esimerkiksi,S. epidermidisvoi siirtyä symbiontista uhkaksi tuottamalla lipaaseja ja proteaaseja. samanlainen,MalasseziaJaC. albicanstyypillisesti vaarattomia sieniä, voivat aiheuttaa sairauden, jos vastustuskyky heikkenee.

Immuunijärjestelmä erottaa Freundin FOE:stä useiden merkkien avulla, mukaan lukien mikrobien metaboliitit ja virulenssitekijät. Esimerkiksi,S. aureusα-toksiini rajoittaa Tregin muodostumista, mikä johtaa immuuniaktivaatioon toleranssin sijaan. Vaikka muodontunnistusreseptorit, kuten TLR:t, ovat mukana mikrobikeksinnössä, katsauksessa ei käsitellä yksityiskohtaisesti spesifisiä varhaiselämän syrjinnän mekanismeja. Tämän mikrobikytkennän ymmärtäminen voi johtaa parempiin hoitoihin tulehdussairauksiin.

Miksi epigenetiikka on tärkeää

Ihon mikrobit pitävätS. epidermidisvoi vaikuttaa immuunijärjestelmän kehittymiseen muuttamalla kromatiinin rakennetta ja lisäämällä tärkeimpien immuunigeenien saatavuutta. Jotkut bakteerit tuottavat SCFA:ita, kuten butyraattia, jotka estävät histonideasetylaasit ja vähentävät patogeenien kasvua. Tutkijat tutkivat edelleen, kuinka pitkäkestoisia nämä muutokset ovat ja muokkaavatko ne immuunimuistia.

Nämä havainnot avaavat uusia ovia. Voivatko kevään probiootit ehkäistä kroonisia ihosairauksia? Voisiko mikrobiosta peräisin olevista metaboliiteista tulla seuraavan sukupolven hoitoja? Ihon mikrobiomin epigeneettisen vaikutuksen tutkimus voi auttaa vastaamaan näihin kysymyksiin.

Johtopäätökset

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus osoittaa, kuinka immuunijärjestelmän kehittyminen, esteen eheys ja taudille alttius varhaisesta iästä aikuisikään muovaavat ihon kommensaalista mikrobiota. Nämä mikrobit eivät ole passiivisia matkustajia; Ne kouluttavat immuunisoluja, edistävät kudosten korjausta ja jopa säätelevät geenien ilmentymistä epigeneettisten modifikaatioiden avulla. Kuitenkin geneettisistä mutaatioista, ympäristötekijöistä tai antimikrobisista hoidoista johtuvat häiriöt voivat laukaista tulehdussairauksia, kuten atooppisen ihottuman, psoriaasin ja aknen. Ihomikrobien ja isäntäjärjestelmien välisen kaksisuuntaisen ylikuulumisen tunnistaminen korostaa yksilöllisten mikrobiomipohjaisten hoitojen tarvetta. Mikrobivuorovaikutusten pitkän aikavälin vaikutusten selvittäminen geenien ilmentymiseen ja immuunimuistiin voisi antaa tietoa tulevista lähestymistavoista kroonisten ihosairauksien hoitoon. Tämän mikrobivaikutuksen hyödyntäminen tarjoaa lupaavia tapoja hoitaa paremmin kroonisia ihosairauksia ja ihon yleistä terveyttä.

Lähteet: