Oko posiada zbiór drobnoustrojów żyjących na powierzchni, które utrzymują je w zdrowiu. photoJS/Shutterstock.com

Być może znasz ideę, że Twoje jelita i skóra są domem dla kolekcji drobnoustrojów – grzybów, bakterii i wirusów – które są niezbędne do utrzymania Twojego zdrowia. Ale czy wiesz, że w twoich oczach znajduje się również wyjątkowa menażeria drobnoustrojów? Razem nazywają się mikrobiomem oka. Kiedy te drobnoustroje nie są w równowadze – za dużo lub za mało niektórych rodzajów – mogą pojawić się choroby oczu.

Z niedawnymi badaniami wykazującymi, że bakterie żyją na powierzchni oka i stymulują odporność ochronnąnaukowcy zaczynają odkrywać czynniki drobnoustrojowe, które można wykorzystać do tworzenia innowacyjnych terapii dla szeregu schorzeń oczu, takich jak Choroba suchego oka, Zespół Sjogrena i bliznowacenie rogówki. Pewnego dnia możliwe będzie zaprojektowanie bakterii do leczenia chorób oczu u ludzi.

jestem immunologiem badanie, w jaki sposób oko zapobiega infekcji. Zainteresowałem się tą dziedziną, ponieważ ludzie mają tylko dwoje oczu, a zrozumienie, jak bakterie wpływają na odporność, może być kluczem do uniknięcia nawet 1 miliona wizyt u lekarza na infekcje oczu i zaoszczędzenia 174 mln USD rocznie w samych Stanach Zjednoczonych.

Mikrobiom oka

Omawiając mikrobiom, większość naukowców zwykle myśli o jelitach i słusznie; naukowcy uważają, że jedna okrężnica może zawierają ponad 10 bilionów bakterii. Biorąc to pod uwagę, obecnie więcej uwagi skupia się na wpływie mikrobiomów na inne miejsca, w tym skóraoraz obszary z bardzo małą ilością bakterii, takie jak Płuca, pochwa i oczy.

Przez ostatnią dekadę rola mikrobiomu w zdrowiu oczu był kontrowersyjny. Naukowcy uważali, że zdrowym oczom brakuje zorganizowanego mikrobiomu. Badania wykazały, że na oku mogą znajdować się bakterie z powietrza, dłoni lub brzegów powiek; jednak wielu wierzyło, że te drobnoustroje zostały po prostu zabite lub zmyte przez ciągły strumień łez.

Noszenie soczewek kontaktowych zmienia mikrobiom oka. Andrey_Popov / Shutterstock.com

Dopiero niedawno naukowcy doszli do wniosku, że w oku rzeczywiście znajduje się „rdzeń” mikrobiomu, który wydaje się zależny od wiek, region geograficzny, pochodzenie etniczne, noszenie soczewek kontaktowych i stan chorobowy. „Rdzeń” ogranicza się do czterech rodzajów bakterii Gronkowce, Błonice, Propionibakterie i Paciorkowce. Oprócz tych bakterii, wirus Torque Teno, związany z niektórymi chorobami wewnątrzgałkowymi, jest również zaliczany do mikrobiomu rdzeniowego, ponieważ występuje na powierzchni oka u 65% zdrowych osób.

Sugeruje to, że lekarze przepisując antybiotyki powinni głębiej przemyśleć ryzyko i korzyści dla mikrobiomu. Antybiotyki mogą zabijać bakterie, które przynoszą korzyść oczom.

W niedawnym badaniu obejmującym ponad dekadę i obejmującym ponad 340,000 XNUMX pacjentów w USA, autorzy odkryli, że w 60% przypadków ostrego zapalenia spojówek stosowano antybiotyki (różowe oko) etui. Ale infekcje wirusowe są najbardziej prawdopodobnymi przyczynami różowego oka i nie można ich leczyć antybiotykami. Bardziej uderzające, nawet przypadki wywoływane często przez bakterie rozwiązać w 7-10 dni bez interwencji. Powszechnie wiadomo, że nadmierne lub niewłaściwe stosowanie antybiotyków może zaburzyć mikrobiom, prowadząc do: infekcja, autoimmunity i nawet rak.

Odkrycie drobnoustroju kolonizującego oczy

W ciągu ostatniej dekady rozkwitły badania oceniające mikrobiom i chorobę oka. Wygenerowali ogromną ilość danych, ale większość z nich jest skorelowana. Oznacza to, że pewne bakterie zostały powiązane z pewnymi chorobami, takimi jak Zespół Sjogrena or bakteryjne zapalenie rogówki. Jednak nadal nie wiadomo, czy te bakterie powodują te choroby.

Podczas mojego pobytu w National Eye Institute, użyłem myszy, aby określić, czy bakterie na powierzchni oka mogą stymulować odpowiedź immunologiczną, aby chronić oko przed oślepiającymi patogenami, takimi jak bakteria Pseudomonas aeuruginosa.

C. maszt bakterie (zielone) żyjące na powierzchni oka myszy. Tony'ego St. Legera, CC BY-SA

W 2016 roku immunolog okulistyczny Rachel Caspi w National Eye Institute i ja postawiliśmy hipotezę, że ochronne bakterie żyją w pobliżu lub na oku. Rzeczywiście, znaleźliśmy rezydującą bakterię, Corynebacterium mastitidis (C. maszt), który stymuluje komórki odpornościowe do wytwarzania i uwalniania do łez czynników przeciwdrobnoustrojowych, które zabijają szkodliwe drobnoustroje.

Poprzez serię eksperymentów, laboratorium Caspi mogła pokaż po raz pierwszy związek przyczynowy pomiędzy C. maszt i ochronną odpowiedź immunologiczną. Zawsze, gdy C. maszt był obecny na powierzchni oka, myszy były bardziej odporne na dwa gatunki bakterii, o których wiadomo, że powodują ślepotę: Candida albicans i Pseudomonas aeuruginosa.

Teraz, w moim laboratorium, chcielibyśmy wykorzystać ten związek między C. maszt oraz odporność oczu w celu opracowania nowatorskich terapii zapobiegających zakażeniom i być może celujących w bardziej rozpowszechnione choroby, takie jak zespół suchego oka.

Inżynieria drobnoustrojów w celu poprawy zdrowia oczu

Przyszłe terapie leczenia zespołu suchego oka mogą zawierać drobnoustroje zaprojektowane tak, aby żyły w oku i dostarczały terapeutycznych środków chemicznych. Timonina/Shutterstock.com

Pierwszym krokiem w kierunku opracowania takich terapii jest ustalenie, w jaki sposób bakterie kolonizują oko. W tym celu moje laboratorium współpracuje z Laboratorium Campbella na Uniwersytecie w Pittsburghu, gdzie znajduje się jedna z najobszerniejszych kolekcji ludzkich bakterii ocznych w kraju. Dzięki naszej unikalnej konfiguracji eksperymentalnej z myszami i zaawansowanym analizom genetycznym możemy wykorzystać tę bibliotekę drobnoustrojów do rozpoczęcia identyfikacji określonych czynników wymaganych do skolonizowania powierzchni oka przez drobnoustroje.

Następnie u okulistów i optometrystów w Centrum oczu UPMC, zaczynamy analizować sygnatury immunologiczne w oczach zdrowych i chorych pacjentów. W tym przypadku mamy nadzieję, że wykorzystamy tę technologię jako nowe narzędzie diagnostyczne do zwalczania drobnoustrojów wywołujących choroby, zamiast natychmiastowego leczenia infekcji antybiotykami o szerokim spektrum działania, które zabijają również dobre drobnoustroje.

Wreszcie, jednym z naszych wzniosłych celów jest genetyczna inżynieria bakterii kolonizujących oko, aby działały jako długoterminowe nośniki dostarczania na powierzchnię oka. Wykazano, że w jelitach genetycznie zmodyfikowane bakterie łagodzić choroby, takie jak zapalenie okrężnicy.

Mamy nadzieję, że ta nowa terapia „sondowo-otyczna” będzie działać na rzecz wydzielania czynników regulujących odporność, co ograniczy objawy związane z takimi stanami jak Choroba suchego oka, który wpływa na okolice 4 milionów ludzi w USA na rok.

W tej rozwijającej się dziedzinie jest jeszcze wiele do nauczenia się, zanim lekarze zaczną manipulować mikrobiomem oka w celu zwalczania chorób. Ale być może pewnego dnia zamiast tylko wstrzykiwać krople do suchych oczu, wstrzykniesz roztwór z bakteriami, które skolonizują twoje oko i wydzielają lubrykanty i inne czynniki, których brakuje twojemu organizmowi. Bądźcie czujni.

O autorze

Tony St. Leger, adiunkt okulistyki i immunologii, University of Pittsburgh

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

książki_zdrowie