Hur din huds mikrober formar immunitet, inflammation och kronisk hudsjukdom

Hur din huds mikrober formar immunitet, inflammation och kronisk hudsjukdom

Från barndomen till vuxen ålder hjälper bakterier och svampar på din hud ditt immunförsvar – men när dessa balanstips kan kroniska inflammationer följa. Denna nya recension visar hur och varför.

Publicerad i en ny recension i tidskriftenExperimentell och molekylär medicinForskarna i Sydkorea studerade växelverkan mellan commensal hudmikrobiota och epitel- och immunsystemen under hela människans livslängd och undersökte deras inverkan på hälsa och sjukdom.

bakgrund

Har du någonsin undrat varför din hud läker olika i olika åldrar eller varför vissa människor är mer benägna att få tillstånd som eksem eller akne? En ledtråd ligger i de mikroskopiska invånarna i din hud. Människans hud är hem för miljarder mikroorganismer, inklusive bakterier, svampar och virus, som inte bara är passiva passagerare. Dessa kommensala mikrober bildar aktivt immunsvar och reparerar vävnader. Från barndom till vuxen ålder tränar de immunceller, skyddar mot patogener och bibehåller integriteten hos barriärfunktionen. Men obalanser i detta ekosystem kan driva fram inflammation och kroniska hudsjukdomar. Trots denna kunskap förblir de molekylära vägarna och de långsiktiga konsekvenserna av dessa mikrobiella interaktioner utmärkande, vilket kräver ytterligare forskning.

Hud: en livsmiljö och ett immungränssnitt

Nyfödda med högre nivåer av Staphylococcus hominis vid 2 månaders ålder har 40 % lägre risk för atopisk dermatit vid 1 ålder, vilket tyder på problem med tidiga kolonisering.

Hud är mer än en skyddande sköld – det är ett ekosystem. Dess yta består av epidermis, dermis och subkutan vävnad och ger nischer för en mängd olika kommensala mikrobiota. Dessa mikroorganismer, inklusiveStaphylococcus epidermidis(S. epidermidis),Cutibacterium acnes(C. acnes), undersökt experimentelltLactobacillus rhamnosusGg, ochMalasseziaSvampar interagerar med hudceller och bidrar till barriärintegritet, återfuktning och immunmodulering.

Som kommensalerS. epidermidisStöd sårläkning medanS. hominishämmar tillväxten av patogener som:Staphylococcus aureus(S. aureus). Andra gillarC. acnesproducera propionsyra (en kortkedjig fettsyra), som stärker hudbarriären genom att aktivera peroxisomproliferatoraktiverad receptor alfa (PPARα) i keratinocyter. Under tiden aktiverar mikrobiella metaboliter som indol-3-aldehyd och kinolinsyra arylkolvätereceptorn (AHR)-vägen i keratinocyter, vilket minskar inflammation och potentiellt lindrar sjukdomar som psoriasis. Dessutom,MalasseziaDet har visat sig hämmaS. aureusBildning av biofilm som stödjer mikrobiell balans på hudytan.

Hudens mikrobiota reglerar både hudens homeostas och barriärfunktion. De förbättrar barriärfunktionen genom att aktivera AHR-vägen i keratinocyter. Dessutom lindrar metaboliter (IALD och kinolinsyra) från hudmikrobiota hudinflammation genom att aktivera AHR-signalering i keratinocyter. Denna väg hämmar TSLP och NLRP3-inflammasomen och dämpar därigenom atopisk dermatit och psoriasis. COMPORSAL MICROBIOTA COMOLISION av hudsår bildar Cxcl10 bakteriella DNA-komplex som aktiverar plasmacytoida dendritiska celler (PDC) för att producera typ I-interferoner. Dessa PDC främjar vävnadsreparation genom makrofagmedierade processer. COMMENSAL hudmikrobiota stimulerar keratinocyter att generera stamcellsfaktorer (SCF) som inducerar mastcellsmognad. S. epidermidis stärker hudbarriären, främjar vävnadsreparation, upprätthåller homeostas och inducerar tolerans mot kommensala mikroorganismer. Detta uppnås genom att producera ceramider och inducera märkningsspecifika T-celler genom interaktioner med DCs och Treg-celler via peptidligander och antigenigenkänning. Dessutom kan S. epidermidis förvärra hudinflammation genom expansion av γδ T-celler. C. acnes stöder också hudbarriärfunktionen genom att producera triglycerider och bidrar på liknande sätt till inflammation genom γδ T-cellexpansion. Malassezia, en hudsvamp, hämmar biofilmbildning av S. aureus.

Tidiga liv och immunprogrammering

Inledande möten med hudmikrobiota under spädbarnsåldern lämnar bestående märken. Till exempel exponering för riboflavinproducerande bakterier som:S. epidermidisfrämjar utvecklingen av slemhinneassocierade invarianta T-celler (Mait) och regulatoriska T-celler (Treg), som är avgörande för immuntolerans. Dessa effekter kvarstår i vuxen ålder och formar immunsystemets svar på mikrober och skador.

Studier på möss har visat att tidig exponering förS. aureuskan till och med skydda mot utvecklingen av atopisk dermatit senare i livet. Omvänt kan tidig exponering eller störning av hudbarriären under spädbarnsåldern leda till ökad inflammation och sjukdomar som psoriasis i vuxen ålder. Dessa tidiga mikrobiella möten kan leda till immunoimprinting genom kromatinremodellering och gentillgänglighetsförändringar, även om dessa effekters varaktighet kräver ytterligare undersökning.

Interaktion mellan mikrobiota och immunceller

Indol-3-aldehyd, en metabolit från hudbakterier som Lactobacillus, lugnar inflammation genom att rikta immunceller mot tolerans snarare än attack.

KOMMENSALA mikrober genomför konstant överhörning med hudlevande immunceller såsom makrofager, dendritiska celler (DC), gamma-delta (γδ) T-celler och medfödda lymfoida celler (ILC). Till exempel,S. epidermidisPeptider aktiverar DCs, som sedan färgar specifika T-celler för mikrobiell tolerans. På liknande sätt reglerar hudmakrofager bakterieinfektioner genom att kontrollera nedbrytning av hyaluronsyra, medan DC och keratinocyter känner igen mikrober via Toll-like receptors (TLR) och utlöser immunsvar.

När denna balans störs uppstår inflammation.S. aureusTill exempel aktiverar α-toxin proteasaktiverad receptor 1 (PAR1) i neuroner, vilket orsakar klåda och skada. I vissa fall kan samma mikrober som främjar läkning orsaka sjukdom när de penetrerar djupare eller djupare hudlager.

Hudsjukdomar och mikrobiella förändringar

Butyrat från S. epidermidis ökar produktionen av antimikrobiella peptider i keratinocyter och fungerar som en naturlig antibiotikafabrik på din hud.

Tillstånd som atopisk dermatit, psoriasis och akne är nära kopplade till mikrobiell obalans, kallad dysbios. Vid atopisk dermatit leder reducerat filaggrin (ett protein som är avgörande för barriärfunktionen) till överväxt avS. aureussom förvärrar inflammationen genom att stimulera T-hjälpar 2 (Th2)-celler genom cytokiner såsom interleukin-33 (IL-33) och tymisk stromal lymfopoietin (TSLP).

Psoriasis, som drabbar 1–3 % av världens befolkning, drivs av interleukin-23-INTERLEUKIN-17 (IL-23-IL-17) axeln. Möss utan mikrobiota har mildare symtom, vilket tyder på att vissa bakterier förvärrar inflammationen.Staphylococcus WarneriOchCandida albicansförvärrar lesioner underStaphylococcus CohniiVerkar skyddande, troligen genom undertryckande av IL-17-signalering, en nyckelfaktor för psoriasisinflammation.

Acne, ofta skylldC. acnesär mer nyanserad. Även om denna bakterie inte nödvändigtvis är vanligare hos aknepatienter, är dess balans med andra mikrober som t.ex.S. epidermidispåverkar inflammation. Aknes svårighetsgrad korrelerar med minskad mikrobiell mångfald och ökat överflöd av Firmicutes och ökatEnterokockerArt. Granskningen tar inte upp svampens inblandning i akne, och sådana associationer förblir obekräftade.

Vän eller fiende? Det kommensala dilemmat

Vad avgör om en mikrob hjälper eller skadar? Under friska förhållanden tolereras kommensaler. Men under immunsuppression eller hudbarriärdefekter kan även vänliga mikrober bli opportunistiska patogener. Till exempel,S. epidermidiskan skifta från symbiont till hot genom att producera lipaser och proteaser. Liknande,MalasseziaOchC. albicanstypiskt ofarliga svampar, kan orsaka sjukdom om immuniteten sviktar.

Immunsystemet skiljer Freund från FOE genom olika signaler, inklusive mikrobiella metaboliter och virulensfaktorer. Till exempel,S. aureusα-toxin begränsar Treg-bildning, vilket leder till immunaktivering istället för tolerans. Även om mönsterigenkänningsreceptorer som TLR är involverade i mikrobiell uppfinning, beskriver översynen inte specifika diskrimineringsmekanismer för tidigt liv. Att förstå denna mikrobiella switch kan leda till bättre behandlingar för inflammatoriska sjukdomar.

Varför epigenetik är viktigt

Hudmikrober gillarS. epidermidiskan påverka immunutvecklingen genom att förändra kromatinstrukturen och öka tillgängligheten i viktiga immungener. Vissa bakterier producerar SCFA som butyrat, som blockerar histondeacetylaser och minskar patogentillväxt. Forskare studerar fortfarande hur långvariga dessa förändringar är och om de formar immunminnet.

Dessa fynd öppnar nya dörrar. Kan vårens interventioner med probiotika förhindra kroniska hudsjukdomar? Kan mikrobiota-härledda metaboliter bli nästa generations terapier? Forskning om den epigenetiska påverkan av hudmikrobiomet kan hjälpa till att svara på dessa frågor.

Slutsatser

Sammanfattningsvis visar denna studie hur immunutveckling, barriärintegritet och sjukdomskänslighet från tidigt liv till vuxen ålder formar den kommensala hudens mikrobiota. Dessa mikrober är inte passiva passagerare; De tränar immunceller, främjar vävnadsreparation och reglerar till och med genuttryck genom epigenetiska modifieringar. Störningar på grund av genetiska mutationer, miljöfaktorer eller antimikrobiella behandlingar kan dock utlösa inflammatoriska sjukdomar som atopisk dermatit, psoriasis och akne. Att känna igen den dubbelriktade överhörningen mellan hudmikrober och värdsystem belyser behovet av personliga mikrobiom-härledda terapier. Att klargöra de långsiktiga effekterna av mikrobiella interaktioner på genuttryck och immunminne skulle kunna informera framtida metoder för att behandla kroniska hudsjukdomar. Att utnyttja detta mikrobiella inflytande erbjuder lovande vägar för att bättre behandla kroniska hudtillstånd och hudens allmänna hälsa.

Källor: