Ди Ян

1 Катедра по дерматология, Калифорнийски университет-Сан Франциско, Сан Франциско, Калифорния, САЩ

кожата

Найем Иса

2 Университет Джорджтаун, Медицинско училище, Вашингтон, САЩ, САЩ

Ладан Афифи

1 Катедра по дерматология, Калифорнийски университет-Сан Франциско, Сан Франциско, Калифорния, САЩ

Калеб Йон

1 Катедра по дерматология, Калифорнийски университет-Сан Франциско, Сан Франциско, Калифорния, САЩ

Хсин Уен Чанг

1 Катедра по дерматология, Калифорнийски университет-Сан Франциско, Сан Франциско, Калифорния, САЩ

Уилсън Ляо

1 Катедра по дерматология, Калифорнийски университет-Сан Франциско, Сан Франциско, Калифорния, САЩ

Резюме

Предназначение

За да разберем промените в микробиома при псориатично заболяване, проведохме систематичен преглед на проучвания, сравняващи микробиотата на кожата и червата при псориатични индивиди и здрави контроли.

Констатации

Нашият преглед на проучванията, свързани с кожния микробиом, показва тенденция към повишено относително изобилие от стрептококи и намалено ниво на Propionibacterium при пациенти с псориазис в сравнение с контролите. В чревния микробиом съотношението на Firmicutes и Bacteroidetes е нарушено при псориатични индивиди в сравнение със здравите контроли. Актинобактериите също са относително по-слабо представени при пациенти с псориазис спрямо здрави индивиди.

Обобщение

Въпреки че областта на псориатичния микробиом е сравнително нова, тези първи проучвания разкриват интересни разлики в състава на микробиомите, които могат да бъдат свързани с развитието на псориатични съпътстващи заболявания и да служат като нови терапевтични цели.

Въведение

Техники за изучаване на микробиома

Чревният микробиом може да бъде получен от изпражнения, докато кожният микробиом може да бъде взет чрез биопсия, [14] кюрета, [15] или кожни тампони със или без култивиране. [16] Биопсията улавя вътрешни бактерии и бактерии в по-дълбоките слоеве на кожата. [14] Култивирането може да доведе до загуба на придирчиви бактерии. [17]

След вземане на проби бактериалната ДНК се извлича и анализира, за да се идентифицират бактериите и тяхното относително изобилие. Има два основни подхода за генетичен анализ - секвениране на rRNA 16s и пушка с цял геном (WGS). При първия разликите в деветте хиперпроменливи области на бактериални 16s rRNA гени могат да се използват за групиране на последователности чрез сравнение с база данни или de novo в оперативни таксономични единици (OTU's). [18] Областта V4 се ​​използва за разграничаване на чревната микробиота, [18] докато регионите V1-V3 са по-добри за кожни микроби. [17]

За разлика от 16S rRNA секвенирането, WGS позволява класификация с висока резолюция на бактерии, гъбички, както и вируси. Накратко, WGS включва пречистване на ДНК, фрагментация, клониране на плазмиди, секвениране, подравняване и в крайна сметка сглобяване, което е изчислително сложен и скъп процес. Таксономията зависи от наличните референтни геноми, а не от малки генни последователности като 16S rRNA. В сравнение с секвенирането на 16S рРНК, WGS е по-добър при идентифициране на щамове на микробни видове, но еквивалентен в генетичните функционални прогнози. [19] Въпреки че понастоящем WGS е по-скъпа от 16S rRNA секвениране, прогнозира се, че цената на WGS ще намалее с напредването на технологията.

Псориатична болест и микробиомът

Нови доказателства сочат, че микробиомът може да играе патогенна роля при псориатично заболяване. При модели на мишки, микозите, третирани с конвенционално отглеждани мишки, не лекувани с антибиотици, са по-устойчиви на възпаление в индуцирания от имиквимод модел на псориазис, отколкото конвенционално отглежданите мишки, които не са получили намеса. При хората кожните и не-кожните инфекции са свързани с развитието на детски псориазис. [21] Тези проучвания са подтикнали усилията за профилиране на микробиома при пациенти с псориатично заболяване. Въпреки че няма консенсус относно състава на псориатичния микробиом, първата колекция от изследвания в тази процъфтяваща област дава обещаващи прозрения за патогенезата на псориазиса и съпътстващите му заболявания [Таблица 1, Таблица 2].

маса 1

БактерииStudyStudy DesignMethods Основни констатации
Alekseyenko et al. Напречно сечение
- 75 Pso, 124 ° С
- Съответстващи на мястото тампони на кожата на L, NL, C от сухи или мастни кожни участъци от крайниците, багажника, главата

Родове
↑ Комбинирано относително изобилие от Corynebacterium, Staphylococcus, Streptococcus в Pso L срещу C

Видове
Наличие на ацидобактерии, Schlegelella силно свързани с Pso

Ацидобактериите положително корелират с PASI

Фила
Firmicutes, ↑ Протеобактерии в L Pso срещу L AD и C

Семейство
↑ Streptococcaceae, Rhodobacteraceae, Campylobacteraceae, Moraxellaceae в L Pso срещу L AD и C
Staphylococcaceae, Propionibacteriaceae в L Pso срещу L AD, C

Видове
↓ Propionibacterium acnes в L кожа на Pso срещу AD и C
↓ S. aureus L кожа на Pso Alpha разнообразие: L Pso> NL Pso и C
Бета разнообразие: L Pso> C

Фила
↑ Фиксира Pso L срещу Pso NL, C
↓ Актинобактерии, протеобактерии в Pso L срещу Pso NL, C

Родове
Propionibacterium в Pso L срещу Pso NL, C
↑ Streptococcus в Pso L срещу Pso NL, C

Съкращения: Pso = псориазис, PsA = псориатичен артрит, C = контрол, L = лезионален, NL = нелезионен, AD = атопичен дерматит, HPV = човешки папиломен вирус, PASI = индекс на тежест на псориазис, PCR = полимеразна верижна реакция, MTX = метотрексат, PUVA = Псорален и ултравиолетово А облъчване; DMARD = Антиревматично лекарство, модифициращо заболяването

Таблица 2

БактерииStudyStudy DesignMethods Основни констатации
Masallat et al.- Фекални проби от 45 PsO, 45 възраст и пол съответстват на C16s рРНК, използвайки 3 комплекта специфични праймери за 3 фила (Bacteroidetes, Firmicutes и Actinobacterial) Фила
↓ Актинобактерии в Pso срещу C, отрицателно корелирани с PASI
↑ Съотношение на твърдо вещество/бактеридеи в Pso срещу C, положително корелирано с PASI
Scher et al.- Фекални проби от 17C, 16 PsA, 16 Pso, които наскоро са диагностицирани и никога не са били лекувани с DMARD, перорални или системни терапии

Съкращения: Pso = псориазис, PsA = псориатичен артрит, C = контрол, L = лезионален, NL = нелезионен, AD = атопичен дерматит, HPV = човешки папиломен вирус, PASI = индекс на тежест на псориазис, PCR = полимеразна верижна реакция, MTX = метотрексат, PUVA = Псорален и ултравиолетово А облъчване; DMARD = Антиревматично лекарство, модифициращо заболяването

Кожен микробиом

Алфа разнообразие

Бета разнообразие

Бета разнообразието описва колко сходни са микробните общности на псориатични индивиди. Използвайки UniFrac и главния координатен анализ, Fahlen и Gao установяват, че псориазисните лезии споделят много OTU, което предполага по-ниско бета разнообразие, докато OTU съставът на контролите варира повече между отделните индивиди, което показва по-високо бета разнообразие. Обратно, Алексеенко и колегите му установяват, че бета разнообразието е най-ниско в контролната кожа, по-голямо в нелезионата микробиота и най-високо в микробиотата на лезиите. [22] Въпреки това, в надлъжния компонент на тяхното проучване, който може да е бил ограничен от недостатъчна мощност, бета разнообразието не се е различавало съществено между увредената, незасегнатата и контролната кожа нито в 12-седмичната, нито в 36-седмичната времеви точки. [22 ]

Състав на микробиома

Въпреки че тези ранни проучвания предполагат потенциална роля на кожната дисбиоза в развитието на псориазис, понастоящем няма проучвания на кожния микробиом при псориатичен артрит. Необходими са допълнителни изследвания, за да се определи дали пациентите с псориатичен артрит имат кожни бактерии, които се различават от тези с псориазис само по кожата.

Чревен микробиом

Състав на микробиома

Две проучвания са разгледали чревния микробиом при псориазис [Таблица 2]. В проучване на Scher и негови колеги, фекални проби разкриват намалено алфа разнообразие в чревния микробиом на нелекуван с DMARD, наскоро диагностицирани индивиди с псориатичен артрит (PsA) и ограничен псориазис на кожата (Pso) в сравнение със здрави контроли. [23] На ниво филм, изследването на Scher установява, че индивидите с PsA имат по-ниско изобилие на Firmicutes, Clostridiales, Verrucomicrobiales и по-високи Bacteroidetes в сравнение с пациентите с Pso. Субектите с Pso са имали по-ниски нива на актинобактерии в сравнение с контролите. В отделно проучване, използващо фекални проби от 45 пациенти с псориазис и 45 контроли, Masallat и колеги откриват намалено изобилие от актинобактерии при пациенти с псориазис спрямо здрави контроли. Преобладаването на Actinobacteria е в отрицателна корелация с тежестта на заболяването, измерено чрез PASI резултат. [24] Групата на Masallat също наблюдава увеличаване на съотношението Firmicutes/Bacteroidetes при пациенти с псориазис, което е положително корелирано с PASI резултат. [24]

На ниво род, Scher и колеги откриват намалено изобилие от Akkermansia, Ruminoccocus, Pseudobutyrivibrio при псориатичен артрит в сравнение с контролите, което е положително корелирано с фекални средноверижни мастни киселини, хептаноат и хексаноат. [23] Akkermansia също е в обратна корелация с фекалните нива на разтворим IgA и SCFA, ацетат и бутират. [23] В допълнение, в сравнение с пациентите с Pso, пациентите с PsA са имали по-висок Coprobacillus. Пациентите с Pso са имали по-ниски парабактероиди и копробацилус от здравите контроли. [23] Въпреки че ефектите на Parabacteroides и Coprobacillus върху гостоприемника не са напълно изяснени, те могат да помогнат да се разграничи псориатичният артрит от псориазис и контрол само върху кожата. Трябва да се направят допълнителни проучвания, за да се потвърдят откритията на Scher и колегите му и да се изясни ролята на микробните метаболити при псориатичната болест и нейните съпътстващи заболявания.

Псориатичният микобиом

Псориатичният виром

Вирусите отдавна са замесени в етиологията на кожни неопластични [29-31] и възпалителни заболявания. [32] Ролята на вирусите при псориазис е по-противоречива. Към днешна дата няма проучвания, които да са профилирали кожния виром при псориазис като цяло. Многобройни проучвания обаче разглеждат конкретно HPV и включват няколко подтипа HPV (напр. HPV5 и HPV38) при псориазис [Таблица 1]. [33-39]

Заключения

Въпреки интересните разлики между псориатичната и здравата кожа, нито едно от тези проучвания не разглежда кожния микробиом при псориатичен артрит и как той може да се различава от псориазис с ограничена кожа. Това е важен пропуск в знанията, тъй като 30% от пациентите с псориазис развиват псориатичен артрит, а 70% от случаите на псориатичен артрит псориазисът се предшества от псориазис. [46] Потенциалното разпознаване на микробиомен профил, свързано с висок риск за развитие на псориатичен артрит, може да осигури цел за разработване на превантивни мерки за намеса, за да се спре прогресията на ставното участие при пациенти с псориазис.

Важно е да се признаят някои ограничения на изследванията на микробиомите, обсъдени в този преглед. Например, с изключение на малкото проучване на Drago et al., Нито едно друго проучване не отчита половете, етническата принадлежност и диетата, за които е установено, че влияят върху състава на човешкия микробиом. [63-66] По този начин разликите в демографските данни на пациентите, комбинирани с разнообразни техники за вземане на проби и анализ на бактериална ДНК може да усложни сравненията между проучванията и да доведе до противоречиви резултати. [22, 14, 16] Освен това изследванията, прегледани предимно използват методология на напречното сечение, което ограничава нашето разбиране за времевата връзка между микробната промени и патогенеза на псориазис. Остава неясно дали наблюдаваните разлики в микробиотата имат причинно-следствена роля при псориазис или са следствие от промени в средата на околната среда от псориазис. Необходими са допълнителни изследвания, включващи мащабни, проспективни проучвания при хора и експерименти с доказателство за концепция в модели на мишки, за да се потвърдят разликите в състава на псориатичния микробиом и да се разкрие ролята на тези промени при псориазис.

Благодарности

Това проучване беше подкрепено отчасти чрез безвъзмездни средства за Уилсън Ляо (NIH R01 AR065174, NIH U01> AI119125, Национална награда за транслационни изследвания на фондацията за псориазис). Д-р Ляо е благодарен и за благотворителната подкрепа от семейство Динсмор. Ди Ян признава подкрепата на стипендия на Национална фондация за псориазис.

Бележки под линия

i Тук Alekseyenko et al. докладвайте резултатите от най-голямото проучване, профилиращо кожния микробиом при псориазис до момента. Това проучване е и единственото, което профилира промените в кожния микробиом след лечение на псориазис.

ii Изследването на Scher et al. е единственото досега цялостно изследване на профила на чревния микробиом при псориатично заболяване на ниво род. Това проучване е важно и с това, че то корелира фекалните метаболити с промени в състава на микробиома на червата, осигурявайки основата за механистично разбиране на това как бактериите могат да повлияят на гостоприемника.

Работният адрес на всички автори е: 2340 Sutter Street, Box 0808, San Francisco, CA 94115

Разкриване на конфликт на интереси: Авторите Wilson Liao, Di Yan, Ladan Afifi, Caleb Jeon и Hsin-Win Chang съобщават за липса на конфликт на интереси в тази работа.

ПРАВА НА ЧОВЕКА И ЖИВОТИНИ И ИНФОРМИРАНО СЪГЛАСИЕ: Тази статия не съдържа проучвания с хора или животни, извършени от някой от авторите.