Hogyan alakítják a bőr mikrobái az immunitást, a gyulladást és a krónikus bőrbetegségeket

Hogyan alakítják a bőr mikrobái az immunitást, a gyulladást és a krónikus bőrbetegségeket

Gyermekkortól felnőttkorig a bőrön lévő baktériumok és gombák segítik az immunrendszert – de ha ezek az egyensúlyi tippek kiegyensúlyozódnak, krónikus gyulladás következhet. Ez az új áttekintés megmutatja, hogyan és miért.

Közzétették a folyóirat legutóbbi áttekintésébenKísérleti és molekuláris gyógyászatA dél-koreai kutatók a kommenzális bőrmikrobióta, valamint a hám- és immunrendszer közötti kölcsönhatásokat tanulmányozták az emberi élet során, és megvizsgálták ezek egészségre és betegségekre gyakorolt ​​hatását.

háttér

Gondolkozott már azon, hogy a bőre miért gyógyul másképp különböző életkorokban, vagy miért hajlamosak egyesek olyan betegségekre, mint az ekcéma vagy a pattanások? Az egyik nyom a bőr mikroszkopikus lakóiban rejlik. Az emberi bőr mikroorganizmusok milliárdjainak ad otthont, köztük baktériumoknak, gombáknak és vírusoknak, amelyek nem csak passzív utasok. Ezek a kommenzális mikrobák aktívan alakítanak ki immunválaszokat és javítják a szöveteket. Gyermekkortól felnőttkorig edzik az immunsejteket, védelmet nyújtanak a kórokozók ellen és fenntartják a barrier funkció integritását. Ennek az ökoszisztémának az egyensúlyhiánya azonban gyulladásokat és krónikus bőrbetegségeket okozhat. Ezen ismeretek ellenére ezeknek a mikrobiális kölcsönhatásoknak a molekuláris útvonalai és hosszú távú következményei továbbra is egyediek, és további kutatásokat igényelnek.

Bőr: élőhely és immunfelület

Azoknál az újszülötteknél, akiknél magasabb Staphylococcus hominis szint van 2 hónapos korban, 40%-kal alacsonyabb az atópiás dermatitisz kockázata 1 éves korban, ami korai kolonizációs problémákra utal.

A bőr több, mint egy védőpajzs – ez egy ökoszisztéma. Felülete epidermiszből, dermiszből és bőr alatti szövetből áll, és réseket biztosít a különféle kommenzális mikrobióták számára. Ezek a mikroorganizmusok, beleértveStaphylococcus epidermidis(S. epidermidis),Cutibacterium acnes(C. acnes), kísérletileg vizsgáltákLactobacillus rhamnosusGg, ésMalasseziaA gombák kölcsönhatásba lépnek a bőrsejtekkel, és hozzájárulnak a gát integritásához, hidratálásához és az immunmodulációhoz.

Mint a kommenzálisokS. epidermidisTámogassa a sebgyógyulást közbenS. hominisgátolja a kórokozók növekedését, mint pl.Staphylococcus aureus(S. aureus). Másoknak tetszikC. acnespropionsavat (egy rövid szénláncú zsírsavat) termelnek, amely a keratinocitákban lévő peroxiszóma proliferátor által aktivált receptor alfa (PPARα) aktiválásával erősíti a bőr védőrétegét. Eközben a mikrobiális metabolitok, például az indol-3-aldehid és a kinolinsav aktiválják az aril-szénhidrogén receptor (AHR) útvonalat a keratinocitákban, csökkentve a gyulladást és potenciálisan enyhítve az olyan betegségeket, mint a pikkelysömör. EzenkívülMalasseziaKimutatták, hogy gátoljaS. aureusBiofilm kialakítása, amely támogatja a mikrobiális egyensúlyt a bőr felszínén.

A bőr mikrobiota szabályozza a bőr homeosztázisát és a barrier funkciót egyaránt. Javítják a barrier funkciót az AHR útvonal aktiválásával a keratinocitákban. Ezenkívül a bőr mikrobiotájából származó metabolitok (IALD és kinolinsav) enyhítik a bőrgyulladást az AHR jelátvitel aktiválásával a keratinocitákban. Ez az út gátolja a TSLP-t és az NLRP3 gyulladást, ezáltal enyhíti az atópiás dermatitist és a pikkelysömört. KOMPORZÁLIS MIKROBIOTA COMOLISION a bőrsebek Cxcl10 bakteriális DNS-komplexeit képezik, amelyek aktiválják a plazmacitoid dendritikus sejteket (PDC) I-es típusú interferonok termelésére. Ezek a PDC-k elősegítik a szövetek helyreállítását a makrofágok által közvetített folyamatokon keresztül. A COMMENSAL bőrmikrobióta serkenti a keratinocitákat, hogy őssejtfaktorokat (SCF) hozzanak létre, amelyek a hízósejtek érését indukálják. A S. epidermidis erősíti a bőr gátját, elősegíti a szövetek helyreállítását, fenntartja a homeosztázist, és toleranciát indukál a kommenzális mikroorganizmusokkal szemben. Ezt ceramidok termelésével és címkespecifikus T-sejtek indukálásával érik el DC-kkel és Treg-sejtekkel való kölcsönhatások révén peptid ligandumok és antigénfelismerés révén. Ezenkívül a S. epidermidis a γδ T-sejtek expanziója révén súlyosbíthatja a bőrgyulladást. A C. acnes a bőr barrier funkcióját is támogatja azáltal, hogy triglicerideket termel, és hasonlóképpen hozzájárul a gyulladáshoz a γδ T-sejtek expanziója révén. A Malassezia, egy bőrgomba, gátolja a S. aureus biofilm képződését.

Korai élet és immunprogramozás

A csecsemőkorban a bőr mikrobiotával való kezdeti találkozások maradandó nyomokat hagynak. Például a riboflavin-termelő baktériumoknak való kitettség, mint például:S. epidermidiselősegíti a nyálkahártyához kapcsolódó invariáns T (Mait) sejtek és szabályozó T (Treg) sejtek fejlődését, amelyek elengedhetetlenek az immuntoleranciához. Ezek a hatások felnőttkorban is fennmaradnak, és alakítják az immunrendszer mikrobákkal és sérülésekkel szembeni válaszát.

Egereken végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a korai expozíció aS. aureusakár az atópiás dermatitisz későbbi kialakulása ellen is védelmet nyújthat. Ezzel szemben a bőrgát korai expozíciója vagy megszakítása csecsemőkorban fokozott gyulladáshoz és olyan betegségekhez vezethet, mint a pikkelysömör felnőttkorban. Ezek a korai mikrobiális találkozások immunimprinting kialakulásához vezethetnek a kromatin átalakulása és a gén hozzáférhetőség változása révén, bár ezeknek a hatásoknak a fennmaradása további vizsgálatokat igényel.

Mikrobiota-immunsejt kölcsönhatás

Az indol-3-aldehid, a bőrbaktériumok, például a Lactobacillus metabolitja csillapítja a gyulladást azáltal, hogy az immunsejteket a tolerancia felé irányítja, nem pedig a támadás felé.

A COMMENSAL mikrobák állandó keresztbeszédet folytatnak a bőrön élő immunsejtekkel, például makrofágokkal, dendritikus sejtekkel (DC), gamma-delta (γδ) T-sejtekkel és veleszületett limfoid sejtekkel (ILC). Például,S. epidermidisA peptidek aktiválják a DC-ket, amelyek aztán megfestik a specifikus T-sejteket a mikrobiális tolerancia érdekében. Hasonlóképpen, a bőr makrofágjai a hialuronsav lebomlásának szabályozásával szabályozzák a bakteriális fertőzéseket, míg a DC-k és a keratinociták a Toll-like receptorokon (TLR) keresztül felismerik a mikrobákat, és immunválaszokat váltanak ki.

Ha ez az egyensúly megbomlik, gyulladás lép fel.S. aureusPéldául az α-toxin aktiválja a proteáz által aktivált receptor 1-et (PAR1) a neuronokban, viszketést és károsodást okozva. Egyes esetekben ugyanazok a mikrobák, amelyek elősegítik a gyógyulást, betegségeket okozhatnak, ha behatolnak a bőr mélyebb vagy mélyebb rétegeibe.

Bőrbetegségek és mikrobiális eltolódások

A S. epidermidis-ből származó butirát fokozza az antimikrobiális peptidtermelést a keratinocitákban, és természetes antibiotikum-gyárként működik a bőrön.

Az olyan állapotok, mint az atópiás dermatitis, a pikkelysömör és az akne, szorosan összefüggenek a mikrobiális egyensúlyhiánnyal, amelyet dysbiosisnak neveznek. Atópiás dermatitisben a filaggrin (a barrier funkció szempontjából döntő fehérje) csökkenése a bőr túlzott növekedéséhez vezet.S. aureusamely rontja a gyulladást azáltal, hogy stimulálja a T helper 2 (Th2) sejteket olyan citokineken keresztül, mint az interleukin-33 (IL-33) és a thymus stroma lymphopoietin (TSLP).

A pikkelysömört, amely a világ népességének 1–3%-át érinti, az interleukin-23-INTERLEUKIN-17 (IL-23-IL-17) tengely mozgatja. A mikrobióta nélküli egerek tünetei enyhébbek, ami azt jelzi, hogy bizonyos baktériumok súlyosbítják a gyulladást.Staphylococcus WarneriÉsCandida albicansalatt rontja az elváltozásokatStaphylococcus CohniiVédő hatásúnak tűnik, valószínűleg az IL-17 jelátvitel elnyomása révén, amely a pszoriázisos gyulladás kulcsfontosságú mozgatórugója.

Akne, gyakran hibáztatjákC. acnesárnyaltabb. Bár ez a baktérium nem feltétlenül gyakoribb az aknés betegeknél, egyensúlya más mikrobákkal, mint plS. epidermidisbefolyásolja a gyulladást. Az akne súlyossága korrelál a csökkent mikrobiális diverzitással és a megnövekedett feszes gyulladássalEnterococcusFaj. A felülvizsgálat nem foglalkozik az akne gombás érintettségével, és az ilyen összefüggések továbbra is megerősítetlenek.

Barát vagy ellenség? A kommenzális dilemma

Mi határozza meg, hogy egy mikroba segít-e vagy árt? Egészséges körülmények között a kommenzálisok tolerálhatók. Immunszuppresszió vagy bőrgát-hibák esetén azonban még a barátságos mikrobák is opportunista kórokozókká válhatnak. Például,S. epidermidislipázok és proteázok termelésével szimbiontról fenyegetésre válthat át. Hasonló,MalasseziaÉsC. albicansjellemzően ártalmatlan gombák, megbetegedést okozhatnak, ha az immunitás meggyengül.

Az immunrendszer különböző jelek, köztük mikrobiális metabolitok és virulenciafaktorok révén különbözteti meg Freundot a FOE-től. Például,S. aureusAz α-toxin korlátozza a Treg képződést, ami a tolerancia helyett az immunrendszer aktiválásához vezet. Míg a mintázatfelismerő receptorok, például a TLR-ek részt vesznek a mikrobiális találmányban, az áttekintés nem részletezi a korai életszakasz diszkriminációs mechanizmusait. Ennek a mikrobiális váltásnak a megértése a gyulladásos betegségek jobb kezelését eredményezheti.

Miért fontos az epigenetika?

A bőr mikrobái, mintS. epidermidisbefolyásolhatja az immunrendszer fejlődését a kromatin szerkezetének megváltoztatásával és a kulcsfontosságú immungének hozzáférhetőségének növelésével. Egyes baktériumok SCFA-kat, például butirátot termelnek, amelyek blokkolják a hiszton-dezacetilázokat és csökkentik a kórokozók növekedését. A kutatók még mindig azt vizsgálják, hogy ezek a változások mennyire tartósak, és alakítják-e az immunmemóriát.

Ezek az eredmények új ajtókat nyitnak meg. A tavaszi probiotikumos beavatkozások megelőzhetik a krónikus bőrbetegségeket? A mikrobiotából származó metabolitok új generációs terápiákká válhatnak? A bőr mikrobióma epigenetikai hatásának kutatása segíthet megválaszolni ezeket a kérdéseket.

Következtetések

Összefoglalva, ez a tanulmány bemutatja, hogy az immunrendszer fejlődése, a gát integritása és a betegségekre való hajlam a korai élettől a felnőttkorig hogyan alakítja a kommenzális bőrmikrobiótát. Ezek a mikrobák nem passzív utasok; Képzik az immunsejteket, elősegítik a szövetek helyreállítását, sőt epigenetikai módosításokkal szabályozzák a génexpressziót. A genetikai mutációk, környezeti tényezők vagy antimikrobiális kezelések okozta rendellenességek azonban gyulladásos betegségeket, például atópiás dermatitist, pikkelysömört és pattanásokat válthatnak ki. A bőrmikrobák és a gazdarendszerek közötti kétirányú áthallás felismerése rávilágít a személyre szabott, mikrobiomból származó terápiák szükségességére. A mikrobiális kölcsönhatások génexpresszióra és immunmemóriára gyakorolt ​​hosszú távú hatásainak tisztázása megalapozhatja a krónikus bőrbetegségek kezelésének jövőbeli megközelítéseit. Ennek a mikrobiális hatásnak a kihasználása ígéretes lehetőségeket kínál a krónikus bőrbetegségek és a bőr általános egészségi állapotának jobb kezelésére.

Források: