Ako mikróby vašej pokožky formujú imunitu, zápaly a chronické kožné ochorenia

Ako mikróby vašej pokožky formujú imunitu, zápaly a chronické kožné ochorenia

Od detstva až po dospelosť pomáhajú baktérie a plesne na vašej pokožke vášmu imunitnému systému – ale keď tieto tipy vyvážia, môže nasledovať chronický zápal. Táto nová recenzia ukazuje, ako a prečo.

Uverejnené v nedávnej recenzii v časopiseExperimentálna a molekulárna medicínaVedci z Južnej Kórey študovali interakcie medzi komenzálnou kožnou mikrobiotou a epitelovým a imunitným systémom počas ľudského života a skúmali ich vplyv na zdravie a choroby.

pozadia

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo sa vaša pokožka v rôznom veku hojí odlišne alebo prečo sú niektorí ľudia náchylnejší na ochorenia ako ekzém alebo akné? Jedna stopa spočíva v mikroskopických obyvateľoch vašej pokožky. Ľudská pokožka je domovom miliárd mikroorganizmov vrátane baktérií, húb a vírusov, ktoré nie sú len pasívnymi pasažiermi. Tieto komenzálne mikróby aktívne vytvárajú imunitné reakcie a opravujú tkanivá. Od detstva až po dospelosť trénujú imunitné bunky, chránia pred patogénmi a udržiavajú integritu bariérovej funkcie. Nerovnováha v tomto ekosystéme však môže viesť k zápalom a chronickým kožným ochoreniam. Napriek týmto poznatkom zostávajú molekulárne dráhy a dlhodobé dôsledky týchto mikrobiálnych interakcií charakteristické, čo si vyžaduje ďalší výskum.

Koža: biotop a imunitné rozhranie

Novorodenci s vyššími hladinami Staphylococcus hominis vo veku 2 mesiacov majú o 40 % nižšie riziko atopickej dermatitídy vo veku 1, čo naznačuje problémy s ranou kolonizáciou.

Koža je viac ako ochranný štít – je to ekosystém. Jeho povrch pozostáva z epidermis, dermis a podkožného tkaniva a poskytuje výklenky pre rôzne komenzálne mikroflóry. Tieto mikroorganizmy, vrátaneStaphylococcus epidermidis(S. epidermidis),Cutibacterium acnes(C. acnes), skúmané experimentálneLactobacillus rhamnosusGg aMalasseziaHuby interagujú s kožnými bunkami a prispievajú k integrite bariéry, hydratácii a modulácii imunity.

Ako komenzáliS. epidermidisPodporte hojenie rán počasS. hominisinhibuje rast patogénov, ako sú:Staphylococcus aureus(S. aureus). Iným sa páčiC. acnesprodukujú kyselinu propiónovú (mastnú kyselinu s krátkym reťazcom), ktorá posilňuje kožnú bariéru aktiváciou receptora alfa aktivovaného peroxizómovým proliferátorom (PPARα) v keratinocytoch. Medzitým mikrobiálne metabolity, ako je indol-3-aldehyd a kyselina chinolínová, aktivujú dráhu receptora arylového uhľovodíka (AHR) v keratinocytoch, čím znižujú zápal a potenciálne zmierňujú ochorenia, ako je psoriáza. okrem tohoMalasseziaUkázalo sa, že inhibujeS. aureusTvorba biofilmu, ktorý podporuje mikrobiálnu rovnováhu na povrchu pokožky.

Kožná mikroflóra reguluje homeostázu pokožky a bariérovú funkciu. Zlepšujú bariérovú funkciu aktiváciou dráhy AHR v keratinocytoch. Okrem toho metabolity (IALD a kyselina chinolínová) z kožnej mikroflóry zmierňujú zápal kože aktiváciou AHR signalizácie v keratinocytoch. Táto dráha inhibuje TSLP a zápal NLRP3, čím zmierňuje atopickú dermatitídu a psoriázu. KOMPORZÁLNA MIKROBIOTA KOMOLIZÁCIA kožných rán vytvára komplexy Cxcl10 bakteriálnej DNA, ktoré aktivujú plazmacytoidné dendritické bunky (PDC) na produkciu interferónov typu I. Tieto PDC podporujú opravu tkaniva prostredníctvom procesov sprostredkovaných makrofágmi. Kožná mikroflóra COMMENSAL stimuluje keratinocyty, aby generovali faktory kmeňových buniek (SCF), ktoré indukujú dozrievanie žírnych buniek. S. epidermidis posilňuje kožnú bariéru, podporuje obnovu tkaniva, udržiava homeostázu a vyvoláva toleranciu voči komenzálnym mikroorganizmom. To sa dosiahne produkciou ceramidov a indukciou T buniek špecifických pre značku prostredníctvom interakcií s DC a Treg bunkami prostredníctvom peptidových ligandov a rozpoznávaním antigénu. Okrem toho môže S. epidermidis exacerbovať zápal kože prostredníctvom expanzie y5 T buniek. C. acnes tiež podporuje funkciu kožnej bariéry produkciou triglyceridov a podobne prispieva k zápalu prostredníctvom expanzie γδ T buniek. Malassezia, kožná huba, inhibuje tvorbu biofilmu S. aureus.

Raný život a programovanie imunity

Počiatočné stretnutia s kožnou mikroflórou počas detstva zanechávajú trvalé stopy. Napríklad vystavenie baktériám produkujúcim riboflavín, ako sú:S. epidermidispodporuje vývoj invariantných T (Mait) buniek a regulačných T (Treg) buniek, ktoré sú nevyhnutné pre imunitnú toleranciu. Tieto účinky pretrvávajú až do dospelosti a formujú reakciu imunitného systému na mikróby a zranenia.

Štúdie na myšiach ukázali, že skoré vystavenie saS. aureusmôže dokonca chrániť pred rozvojom atopickej dermatitídy v neskoršom živote. Naopak, skorá expozícia alebo narušenie kožnej bariéry počas dojčenského veku môže viesť v dospelosti k zvýšenému zápalu a ochoreniam, ako je psoriáza. Tieto skoré mikrobiálne stretnutia môžu viesť k imunoimprintingu prostredníctvom remodelovania chromatínu a zmien v dostupnosti génov, hoci pretrvávanie týchto účinkov si vyžaduje ďalšie skúmanie.

Interakcia mikrobioty a imunitnej bunky

Indol-3-aldehyd, metabolit kožných baktérií, ako je Lactobacillus, upokojuje zápal tým, že nasmeruje imunitné bunky skôr k tolerancii ako k útoku.

COMMENSAL mikróby vedú neustále krížové rozhovory s imunitnými bunkami, ktoré sa nachádzajú v koži, ako sú makrofágy, dendritické bunky (DC), gama-delta (γδ) T bunky a vrodené lymfoidné bunky (ILC). napr.S. epidermidisPeptidy aktivujú DC, ktoré potom farbia špecifické T bunky kvôli mikrobiálnej tolerancii. Podobne kožné makrofágy regulujú bakteriálne infekcie riadením degradácie kyseliny hyalurónovej, zatiaľ čo DC a keratinocyty rozpoznávajú mikróby prostredníctvom Toll-like receptorov (TLR) a spúšťajú imunitné reakcie.

Keď je táto rovnováha narušená, dochádza k zápalu.S. aureusNapríklad a-toxín aktivuje proteázou aktivovaný receptor 1 (PAR1) v neurónoch, čo spôsobuje svrbenie a poškodenie. V niektorých prípadoch môžu tie isté mikróby, ktoré podporujú hojenie, spôsobiť ochorenie, keď preniknú do hlbších alebo hlbších vrstiev kože.

Poruchy kože a mikrobiálne posuny

Butyrát zo S. epidermidis zvyšuje produkciu antimikrobiálnych peptidov v keratinocytoch a pôsobí ako prírodná továreň na antibiotiká na vašej pokožke.

Stavy ako atopická dermatitída, psoriáza a akné sú úzko spojené s mikrobiálnou nerovnováhou, nazývanou dysbióza. Pri atopickej dermatitíde vedie znížený filagrín (bielkovina rozhodujúca pre bariérovú funkciu) k nadmernému rastuS. aureusktorý zhoršuje zápal stimuláciou T pomocných 2 (Th2) buniek prostredníctvom cytokínov, ako je interleukín-33 (IL-33) a tymický stromálny lymfopoetín (TSLP).

Psoriáza, ktorá postihuje 1–3 % svetovej populácie, je poháňaná osou interleukín-23-INTERLEUKÍN-17 (IL-23-IL-17). Myši bez mikroflóry majú miernejšie príznaky, čo naznačuje, že niektoré baktérie zápal zhoršujú.Staphylococcus WarneriACandida albicanszhoršuje lézie počasStaphylococcus CohniiZdá sa, že je ochranný, pravdepodobne prostredníctvom potlačenia signalizácie IL-17, kľúčovej hnacej sily psoriatického zápalu.

Akné, často obviňovanéC. acnesje jemnejší. Aj keď táto baktéria nie je nevyhnutne bežnejšia u ľudí trpiacich akné, jej rovnováha s inými mikróbmi ako naprS. epidermidisovplyvňuje zápal. Závažnosť akné koreluje so zníženou mikrobiálnou diverzitou a zvýšeným výskytom Firmicutes a zvýšenýmEnterococcusDruhy. Prehľad sa nezaoberá účasťou plesní na akné a takéto asociácie zostávajú nepotvrdené.

Priateľ alebo nepriateľ? Komenzálna dilema

Čo určuje, či mikrób pomáha alebo škodí? Za zdravých podmienok sú komenzály tolerované. Avšak pri imunosupresii alebo defektoch kožnej bariéry sa dokonca aj priateľské mikróby môžu stať oportúnnymi patogénmi. napr.S. epidermidissa môže posunúť zo symbionta na hrozbu produkciou lipáz a proteáz. podobné,MalasseziaAC. albicanszvyčajne neškodné huby, môžu spôsobiť ochorenie, ak imunita klesá.

Imunitný systém odlišuje Freunda od FOE prostredníctvom rôznych podnetov, vrátane mikrobiálnych metabolitov a faktorov virulencie. napr.S. aureusα-toxín obmedzuje tvorbu Treg, čo vedie k imunitnej aktivácii namiesto tolerancie. Zatiaľ čo receptory rozpoznávania vzorov, ako sú TLR, sú zahrnuté v mikrobiálnom vynáleze, prehľad neuvádza konkrétne mechanizmy diskriminácie v ranom veku. Pochopenie tohto mikrobiálneho prepínača by mohlo viesť k lepšej liečbe zápalových ochorení.

Prečo je epigenetika dôležitá

Kožné mikróby akoS. epidermidismôže ovplyvniť imunitný vývoj zmenou štruktúry chromatínu a zvýšením dostupnosti kľúčových imunitných génov. Niektoré baktérie produkujú SCFA, ako je butyrát, ktoré blokujú históndeacetylázy a znižujú rast patogénov. Vedci stále skúmajú, ako dlho trvajú tieto zmeny a či formujú imunitnú pamäť.

Tieto zistenia otvárajú nové dvere. Mohli by jarné zásahy s probiotikami zabrániť chronickým kožným ochoreniam? Mohli by sa metabolity odvodené od mikrobioty stať terapiami novej generácie? Výskum epigenetického vplyvu kožného mikrobiómu môže pomôcť zodpovedať tieto otázky.

Závery

Na záver, táto štúdia demonštruje, ako imunitný vývoj, integrita bariéry a náchylnosť na choroby od raného veku až po dospelosť formujú komenzálnu kožnú mikrobiotu. Tieto mikróby nie sú pasívnymi pasažiermi; Trénujú imunitné bunky, podporujú opravu tkaniva a dokonca regulujú génovú expresiu prostredníctvom epigenetických modifikácií. Poruchy spôsobené genetickými mutáciami, environmentálnymi faktormi alebo antimikrobiálnou liečbou však môžu spustiť zápalové ochorenia, ako je atopická dermatitída, psoriáza a akné. Rozpoznanie obojsmerného presluchu medzi kožnými mikróbmi a hostiteľskými systémami zdôrazňuje potrebu personalizovaných terapií odvodených od mikrobiómov. Objasnenie dlhodobých účinkov mikrobiálnych interakcií na génovú expresiu a imunitnú pamäť by mohlo poskytnúť informácie o budúcich prístupoch k liečbe chronických kožných ochorení. Využitie tohto mikrobiálneho vplyvu ponúka sľubné cesty na lepšie liečenie chronických kožných ochorení a celkového zdravia pokožky.

Zdroje: