Hvordan hudens mikrober former immunitet, betennelse og kronisk hudsykdom

Hvordan hudens mikrober former immunitet, betennelse og kronisk hudsykdom

Fra barndom til voksen alder hjelper bakterier og sopp på huden immunforsvaret ditt - men når disse balansetipsene kan kroniske betennelser følge. Denne nye anmeldelsen viser hvordan og hvorfor.

Publisert i en nylig anmeldelse i tidsskriftetEksperimentell og molekylær medisinForskerne i Sør-Korea studerte interaksjonene mellom commensal hudmikrobiota og epitel- og immunsystemet gjennom hele menneskets levetid og undersøkte deres innflytelse på helse og sykdom.

bakgrunn

Har du noen gang lurt på hvorfor huden din helbreder forskjellig i forskjellige aldre, eller hvorfor noen mennesker er mer utsatt for tilstander som eksem eller akne? En ledetråd ligger i de mikroskopiske innbyggerne i huden din. Menneskelig hud er hjemsted for milliarder av mikroorganismer, inkludert bakterier, sopp og virus, som ikke bare er passive passasjerer. Disse kommensale mikrobene danner aktivt immunresponser og reparerer vev. Fra barndom til voksen alder trener de immunceller, beskytter mot patogener og opprettholder integriteten til barrierefunksjonen. Ubalanser i dette økosystemet kan imidlertid føre til betennelse og kroniske hudsykdommer. Til tross for denne kunnskapen forblir de molekylære veiene og langsiktige konsekvenser av disse mikrobielle interaksjonene særegne, noe som krever videre forskning.

Hud: et habitat og et immungrensesnitt

Nyfødte med høyere nivåer av Staphylococcus hominis ved 2 måneders alder har 40 % lavere risiko for atopisk dermatitt ved 1 alder, noe som indikerer problemer med tidlig kolonisering.

Hud er mer enn et beskyttende skjold – det er et økosystem. Overflaten består av epidermis, dermis og subkutant vev og gir nisjer for en rekke commensal mikrobiota. Disse mikroorganismene, inkludertStaphylococcus epidermidis(S. epidermidis),Cutibacterium acnes(C. acnes), undersøkt eksperimenteltLactobacillus rhamnosusGg, ogMalasseziaSopp samhandler med hudceller og bidrar til barriereintegritet, hydrering og immunmodulering.

Som kommensalerS. epidermidisStøtt sårheling mensS. hominishemmer veksten av patogener som:Staphylococcus aureus(S. aureus). Andre likerC. acnesprodusere propionsyre (en kortkjedet fettsyre), som styrker hudbarrieren ved å aktivere peroksisomproliferatoraktivert reseptor alfa (PPARα) i keratinocytter. I mellomtiden aktiverer mikrobielle metabolitter som indol-3-aldehyd og kinolinsyre arylhydrokarbonreseptorveien (AHR) i keratinocytter, reduserer betennelse og lindrer potensielt sykdommer som psoriasis. I tillegg,MalasseziaDet har vist seg å hemmeS. aureusDannelse av biofilm som støtter mikrobiell balanse på hudoverflaten.

Hudmikrobiota regulerer både hudhomeostase og barrierefunksjon. De forbedrer barrierefunksjonen ved å aktivere AHR-banen i keratinocytter. Videre lindrer metabolitter (IALD og kinolinsyre) fra hudmikrobiota hudbetennelse ved å aktivere AHR-signalering i keratinocytter. Denne veien hemmer TSLP og NLRP3-inflammasomet, og demper dermed atopisk dermatitt og psoriasis. COMPORSAL MICROBIOTA KOMOLISJON av hudsår danner Cxcl10 bakterielle DNA-komplekser som aktiverer plasmacytoide dendritiske celler (PDCs) for å produsere type I interferoner. Disse PDC-ene fremmer vevsreparasjon gjennom makrofag-medierte prosesser. COMMENSAL hudmikrobiota stimulerer keratinocytter til å generere stamcellefaktorer (SCF) som induserer mastcellemodning. S. epidermidis styrker hudbarrieren, fremmer vevsreparasjon, opprettholder homeostase og induserer toleranse for kommensale mikroorganismer. Dette oppnås ved å produsere ceramider og indusere merkespesifikke T-celler gjennom interaksjoner med DC-er og Treg-celler via peptidligander og antigengjenkjenning. I tillegg kan S. epidermidis forverre hudbetennelse gjennom utvidelse av γδ T-celler. C. acnes støtter også hudbarrierefunksjonen ved å produsere triglyserider og bidrar på samme måte til betennelse gjennom ekspansjon av γδ T-celler. Malassezia, en hudsopp, hemmer biofilmdannelse av S. aureus.

Tidlig liv og immunprogrammering

Innledende møter med hudmikrobiota i spedbarnsalderen etterlater permanente merker. For eksempel eksponering for riboflavinproduserende bakterier som:S. epidermidisfremmer utviklingen av slimhinneassosierte invariante T-celler (Mait) og regulatoriske T-celler (Treg), som er avgjørende for immuntoleranse. Disse effektene vedvarer inn i voksen alder og former immunsystemets respons på mikrober og skader.

Studier på mus har vist at tidlig eksponering forS. aureuskan til og med beskytte mot utvikling av atopisk dermatitt senere i livet. Motsatt kan tidlig eksponering eller forstyrrelse av hudbarrieren i spedbarnsalderen føre til økt betennelse og sykdommer som psoriasis i voksen alder. Disse tidlige mikrobielle møtene kan føre til immunoimprinting gjennom kromatinremodellering og gentilgjengelighetsendringer, selv om vedvarende undersøkelser av disse effektene krever ytterligere undersøkelser.

Mikrobiota-immun celleinteraksjon

Indol-3-aldehyd, en metabolitt fra hudbakterier som Lactobacillus, beroliger betennelse ved å styre immunceller mot toleranse i stedet for angrep.

KOMMENSALE mikrober gjennomfører konstant krysstale med hudlevende immunceller som makrofager, dendrittiske celler (DC), gamma-delta (γδ) T-celler og medfødte lymfoide celler (ILC). For eksempelS. epidermidisPeptider aktiverer DC-er, som deretter farger spesifikke T-celler for mikrobiell toleranse. På samme måte regulerer hudmakrofager bakterielle infeksjoner ved å kontrollere nedbrytning av hyaluronsyre, mens DC-er og keratinocytter gjenkjenner mikrober via Toll-lignende reseptorer (TLR) og utløser immunresponser.

Når denne balansen blir forstyrret, oppstår det betennelse.S. aureusFor eksempel aktiverer α-toksin proteaseaktivert reseptor 1 (PAR1) i nevroner, og forårsaker kløe og skade. I noen tilfeller kan de samme mikrobene som fremmer helbredelse forårsake sykdom når de trenger inn i dypere eller dypere hudlag.

Hudlidelser og mikrobielle endringer

Butyrat fra S. epidermidis øker antimikrobiell peptidproduksjon i keratinocytter og fungerer som en naturlig antibiotikafabrikk på huden din.

Tilstander som atopisk dermatitt, psoriasis og akne er nært knyttet til mikrobiell ubalanse, kalt dysbiose. Ved atopisk dermatitt fører redusert filaggrin (et protein som er avgjørende for barrierefunksjonen) til overvekst avS. aureussom forverrer betennelsen ved å stimulere T-hjelper 2 (Th2)-celler gjennom cytokiner som interleukin-33 (IL-33) og tymisk stromal lymfopoietin (TSLP).

Psoriasis, som rammer 1–3 % av verdens befolkning, er drevet av interleukin-23-INTERLEUKIN-17 (IL-23-IL-17) aksen. Mus uten mikrobiota har mildere symptomer, noe som indikerer at visse bakterier forverrer betennelsen.Staphylococcus WarneriOgCandida albicansforverrer lesjoner underStaphylococcus CohniiVirker beskyttende, sannsynligvis gjennom undertrykkelse av IL-17-signalering, en nøkkeldriver for psoriasisbetennelse.

Akne, ofte skyldenC. acneser mer nyansert. Selv om denne bakterien ikke nødvendigvis er mer vanlig hos aknepasienter, er dens balanse med andre mikrober som f.eks.S. epidermidispåvirker betennelse. Akne alvorlighetsgrad korrelerer med redusert mikrobiell mangfold og økt overflod av Firmicutes og øktEnterokokkArter. Gjennomgangen tar ikke for seg soppengasjement i akne, og slike assosiasjoner forblir ubekreftede.

Venn eller fiende? Det kommensale dilemmaet

Hva avgjør om en mikrobe hjelper eller skader? Under sunne forhold tolereres kommensaler. Men under immunundertrykkelse eller hudbarrieredefekter kan selv vennlige mikrober bli opportunistiske patogener. For eksempelS. epidermidiskan skifte fra symbiont til trussel ved å produsere lipaser og proteaser. Lignende,MalasseziaOgC. albicanstypisk ufarlige sopp, kan forårsake sykdom hvis immuniteten svikter.

Immunsystemet skiller Freund fra FOE gjennom ulike signaler, inkludert mikrobielle metabolitter og virulensfaktorer. For eksempelS. aureusα-toksin begrenser Treg-dannelse, noe som fører til immunaktivering i stedet for toleranse. Mens mønstergjenkjenningsreseptorer som TLR-er er involvert i mikrobiell oppfinnelse, beskriver ikke gjennomgangen spesifikke diskrimineringsmekanismer i tidlig liv. Å forstå denne mikrobielle bryteren kan føre til bedre behandlinger for inflammatoriske sykdommer.

Hvorfor epigenetikk er viktig

Hudmikrober likerS. epidermidiskan påvirke immunutviklingen ved å endre kromatinstrukturen og øke tilgjengeligheten i sentrale immungener. Noen bakterier produserer SCFA som butyrat, som blokkerer histondeacetylaser og reduserer patogenvekst. Forskere studerer fortsatt hvor langvarige disse endringene er og om de former immunminnet.

Disse funnene åpner nye dører. Kan vårintervensjoner med probiotika forhindre kroniske hudsykdommer? Kan mikrobiota-avledede metabolitter bli neste generasjons terapier? Forskning på den epigenetiske påvirkningen av hudmikrobiomet kan bidra til å svare på disse spørsmålene.

Konklusjoner

Avslutningsvis demonstrerer denne studien hvordan immunutvikling, barriereintegritet og sykdomsfølsomhet fra tidlig liv til voksen alder former den commensale hudmikrobiotaen. Disse mikrobene er ikke passive passasjerer; De trener immunceller, fremmer vevsreparasjon og regulerer til og med genuttrykk gjennom epigenetiske modifikasjoner. Imidlertid kan lidelser som skyldes genetiske mutasjoner, miljøfaktorer eller antimikrobielle behandlinger utløse inflammatoriske sykdommer som atopisk dermatitt, psoriasis og akne. Å gjenkjenne den toveis krysstale mellom hudmikrober og vertssystemer fremhever behovet for personlig tilpassede mikrobiom-avledede terapier. Å avklare de langsiktige effektene av mikrobielle interaksjoner på genuttrykk og immunminne kan informere fremtidige tilnærminger til behandling av kroniske hudsykdommer. Å utnytte denne mikrobielle påvirkningen gir lovende muligheter for bedre å behandle kroniske hudsykdommer og generell hudhelse.

Kilder: