微生物组与头发生理学和再生的潜在相关性:宏基因组学的新兴作用
原创 发布时间:2022-08-11 浏览次数: 1209 来源: 应杭

核心提示:人体皮肤和毛囊是公认的微生物定植部位。这些微生物群通过微生物和免疫细胞之间的相互作用来帮助调节宿主免疫机制,影响体内平衡和炎症。细菌通过控制局部影响免疫反应炎症环境,其破坏可导致慢性炎症性疾病。


  人体皮肤和毛囊是公认的微生物定植部位。这些微生物群通过微生物和免疫细胞之间的相互作用来帮助调节宿主免疫机制,影响体内平衡和炎症。细菌通过控制局部影响免疫反应炎症环境,其破坏可导致慢性炎症性疾病。一些炎症性皮肤病中描述的毛囊微生物组变化表明两者之间存在联系它们的发展或延续和生态失调。虽然毛囊漏斗部是一个区域由于强烈的免疫相互作用,球茎和凸起区域代表了免疫特权的生态位。维持免疫特权似乎对头发生长和再生至关重要,因为塌陷和炎症表征炎症性毛发疾病,如斑秃和原发性瘢痕脱发。目前的研究主要集中在免疫异常上。然而,研究表明滤泡上皮细胞的外部刺激和相互作用可以产生深远的影响关于局部免疫系统、体内平衡。

  在此,作者主要从毛囊细菌定植,其对潜在组织的可能影响,以及与脱发发病机制的联系,超出了对特定物种丰度的纯粹调查。随着皮肤微生物学进入宏基因组学时代,多维方法将使对微生物和宿主组织的代谢。

  细菌和宿主串扰

  越来越多的证据表明,存在细菌到达皮肤表面以下,越来越多的证据表明细菌与下层组织之间的串扰是一个动态的相互递增过程。外部微生物刺激在整个HF上皮产生免疫反应,但组织中的事件也会影响微生物组成。沿着HF上皮,微生物发现自己处于高度免疫活性的环境中。它们的存在通过诱导抗菌肽和细胞因子触发先天免疫应答,但这种特定的解剖生态位进一步提供了获得抗原呈递细胞的机会,并为免疫调节相互作用奠定了基础,对组织稳态和再生具有更广泛的影响。

  HF形态发生、共生微生物定植和局部趋化因子生成协同工作,在生命早期建立调节性T细胞(T-regs)生态位。此外,HFs似乎对组织免疫串扰至关重要,但它们依赖于巨噬细胞进行群体感应诱导再生,T-regs用于HF干细胞分化,先天性淋巴细胞用于皮脂腺控制。皮脂腺附近的先天性淋巴细胞通过产生促进屏障功能和病原体排出的细胞因子和生长因子来影响皮脂腺功能和微生物共生。

  毛囊免疫特权和疾病

  免疫特权(IP)的解剖位点可见于大脑、眼睛、性腺和皮肤,并提供限制免疫介导的炎症的微环境,例如通过抑制抗原识别途径。多种机制决定IP,包括细胞汇合、细胞因子、结构屏障或无淋巴引流。然而,知识产权发展是一个动态过程,为了得以维持,通常只需要这些机制的一个子集,从而产生具有特定免疫保护程度的“相对”知识产权状态。

  至于HF,球茎和凸起区域表现出主要组织相容性复合物(MHC)I类和II类表达的特征性下调。以及免疫调节和免疫抑制因子的局部表达,包括前黑皮质激素衍生的神经肽(α-MSH)、生长因子家族的成员(TGF-β1、IGF-1)和介质(如巨噬细胞迁移抑制因子,可主动抑制NK细胞反应)。一旦建立,IP仍然是一个动态状态。在生长期恢复球茎IP对于维持毛发生长至关重要。IP维持的损害与炎症性毛发病的发病机制和持续存在有关。根据斑秃(AA)中生长期HF的明显球周炎症浸润,球茎IP的塌陷被认为是炎症破坏的核心事件,随后在活动性发作期间无法再生毛发。

  与球茎的发现类似,在隆起区发现了相对IP的特征,包括细胞表面标志物和β-2-微球蛋白减少,以及CD200(一种免疫调节糖蛋白)增加,该区域含有对HF再生至关重要的上皮干细胞。基于这些发现,IP分解的概念扩展到原发性瘢痕性脱发(PCA),例如扁平苔藓,主要涉及炎症性浸润和随后的凸起区域破坏。然而,尚不清楚IP塌陷是发生在炎症发生前的疾病过程早期,还是后来作为继发现象发生。


  需要更深入地了解HF微生物组。头皮疾病中Visia-CR卟啉分析的图像。卟啉,痤疮角质杆菌排泄,在紫外线下发出荧光并表现出圆形亮点特征。毛囊炎贴片患者的病变头皮上卟啉较多,额部纤维化脱发患者较少。然而,有理由相信,对HF健康和疾病至关重要的更复杂事件会发生得更深。深入研究细菌群落以及与HF上皮衬里的相互作用可能有助于解开HF沿线调节过程的秘密,揭示寻找滤泡微生物组与疾病之间缺失联系的基本信息。从左到右的图像,标准白光图像(正常临床照片);Copropophphyrin(CpIII)荧光图像和头皮表面(滤泡开口和滤泡间区域)的原卟啉(PpIX)荧光图像。绿色和红色荧光斑分别对应于CpIII和PpIX。HF,毛囊。


  作者假设,微生物组对HF干细胞生态位保护和存活的影响。皮肤表面和毛囊开口是丰富的微生物定植和强烈免疫激活的公认部位,在皮肤屏障上有串扰。细菌微生物组延伸到无菌体以下,确认存在各种物种和高丰度的棒状杆菌和葡萄球菌。它紧邻免疫特权状态的结构,这对头发周期至关重要。一些初步研究表明,外部刺激可能会影响HF免疫系统的激活状态。HF的下部在健康条件下(即所谓的“免疫特权”区域)受到保护,免受免疫细胞浸润。这包括发现干细胞生态位的凸起和球茎,细胞分裂和生长以构建新头发。然而,这两个区域都是炎症性毛发疾病(如原发性瘢痕性脱发和斑秃)中强烈炎症浸润的部位。HF微生物组的改变或微生物物质的穿透深度可能与体内平衡,皮肤免疫反应的调节以及HF沿线的炎症过程有关。这种参与免疫系统的定位至关重要,影响炎症消退后再生的可能性。当干细胞壁龛受到攻击时,如瘢痕性脱发,患者遭受永久性的,瘢痕状脱发。另一方面,AA发病机制涉及球周区域的炎症,允许可能的头发再生。提出了微生物群在脱发发病机制中的作用,但其方式比该地区特定物种的细菌丰度更复杂。

  目前尚不清楚脱发患者的滤泡内和滤泡周围信号传导环境究竟发生了什么变化,从而诱发了正常HF或皮肤免疫学的改变,最终导致HF损伤。目前尚不清楚毛囊的IP塌陷是疾病致病过程的早期阶段,还是由于生态失调等环境触发因素而导致的继发现象。回答这些问题可以帮助将新的治疗方法集中在免疫系统或HF单位本身。微生物组的各个方面都与人类疾病相关。此外,一些以微生物组为中心的干预措施在治疗复发性牛皮癣等特定疾病方面显示出非凡的疗效,为治疗方法开辟了新的途径,以帮助重塑人类微生物组,使其达到健康状态。

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