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震惊!我们的眼球表面生长着成千上万的微生物!或许有助于我们研究眼部疾病!

来源:本站原创 2019-08-14 06:43

2019年8月14日讯 /生物谷BIOON /——你可能很熟悉这样一种观点,你的肠道和皮肤是微生物--真菌、细菌和病毒--的家园,这些微生物对保持你的健康至关重要。但是你知道你的眼睛里也有一群独特的微生物吗?它们合在一起被称为眼睛微生物群。当这些微生物失衡时,某些类型的微生物过多或过少,就会出现眼部疾病。

最近的一项研究表明,细菌生活在眼睛表面,并刺激保护性免疫,科学家们开始发现微生物因素,可以利用这些因素为一系列眼疾创造创新疗法,如干眼症、干燥综合征和角膜瘢痕。也许有一天,人类可以利用细菌来治疗眼疾。

作为研究眼睛如何预防感染的免疫学家,Tony St. Leger之所以对这一领域感兴趣,是因为人类只有两只眼睛,而了解细菌如何影响免疫可能是避免多达100万人次因眼部感染就诊的关键,而且仅在美国每年就能节省1.74亿美元。

眼睛中的微生物

当讨论微生物群时,大多数科学家通常想到的是肠道,这是理所当然的;研究人员认为一个结肠可以容纳超过10万亿的细菌。也就是说,现在更多的注意力集中在微生物对其他部位的影响上,包括皮肤和细菌很少的区域,如肺、阴道和眼睛。

图片来源:http://cn.bing.com

在过去的十年里,微生物群在眼睛健康中的作用是有争议的。科学家认为健康的眼睛缺少有组织的微生物群。研究表明,空气、手或眼睑边缘的细菌可能存在于眼睛上;然而,许多人认为这些微生物只是被持续不断的眼泪杀死或冲走了。

直到最近,科学家们才得出结论,眼睛确实有一个"核心"微生物群,它似乎与年龄、地理区域、种族、隐形眼镜佩戴情况和疾病状况有关。"核心"仅限于葡萄球菌、白喉类、丙酸杆菌和链球菌四属。除了这些细菌外,圆环病毒(与一些眼内疾病有关)也被认为是核心微生物群的成员,因为它存在于65%的健康个体的眼睛表面。

这表明医生在开抗生素处方时应该更深入地考虑微生物群的风险和益处。抗生素可以杀死对眼睛有益的细菌

在最近一项跨越十多年、包括美国34万多名患者的研究中,作者发现,60%的急性结膜炎(粉红眼)患者使用抗生素治疗。但是病毒感染是最可能导致粉红眼睛的原因,并且不能用抗生素治疗。更令人震惊的是,即使是由细菌引起的病例,也常常在7-10天内无需干预就能痊愈。众所周知,过量或不当使用抗生素会破坏微生物群,导致感染、自身免疫甚至癌症。

发现一种眼睛定植的微生物

在过去的十年里,评估眼部微生物群和疾病的研究蓬勃发展。他们已经生成了大量的数据,但大多数都是相关的。这意味着某些细菌与某些疾病有关,如干燥综合征或细菌性角膜炎。然而,这些细菌是否会导致这些疾病还不得而知。

在美国国家眼科研究所(National Eye Institute)工作期间,Leger用老鼠来识别眼睛表面的细菌是否能够刺激免疫反应,以保护眼睛免受致盲病原体的侵害,比如绿脓杆菌(Pseudomonas aeuruginosa)。

2016年,美国国家眼科研究所(National Eye Institute)的眼部免疫学家Rachel Caspi和Leger假设,保护性细菌就生活在眼睛附近或眼睛上。事实上,他们发现了一种常驻细菌,Corynebacterium mastitidis (C. mast),它刺激免疫细胞产生并释放抗菌因子,进入眼泪杀死有害微生物。

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通过一系列的实验,Caspi实验室首次证明了C. mast与保护性免疫反应之间的因果关系。当C. mast出现在眼睛表面时,小鼠对两种已知致盲细菌更有抵抗力:白色念珠菌和绿脓杆菌。

现在,在Leger的实验室里,研究人员想利用C. mast和眼睛免疫之间的这种关系,开发新的治疗方法来预防感染,并可能针对更广泛的疾病,如干眼症。

改造微生物以改善眼睛健康

开发这种疗法的第一步是弄清楚细菌是如何在眼睛里繁殖的。为此,Leger的实验室正在与匹兹堡大学的坎贝尔实验室合作,该实验室拥有美国范围最广泛的人类眼部细菌收藏之一。通过独特的小鼠实验装置和先进的基因分析,研究人员可以利用这个微生物库开始确定微生物在眼睛表面定居所需的特定因素。

随后,研究人员与UPMC眼科中心的眼科医生和验光师一起开始分析健康和疾病患者眼睛内的免疫信号。在这方面,研究人员希望利用这项技术作为一种针对引起疾病的微生物的新的诊断工具,而不是立即用广谱抗生素治疗感染,因为广谱抗生素也会杀死有益的微生物。

最后,研究人员的一个更崇高的目标是通过基因工程改造眼睛定植细菌,使其成为眼睛表面的长期运载工具。在肠道中,转基因细菌已被证明可以缓解结肠炎等疾病。

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研究人员希望这种新的"准眼症"疗法能够发挥作用,分泌免疫调节因子,从而限制与干眼症等病症相关的症状。在美国,每年约有400万人受到干眼症的影响。

在这个正在发展的领域,在医生开始操纵眼部微生物群对抗疾病之前,还有很多东西需要学习。但也许有一天,你将不再只是往干涩的眼睛里喷眼药水,而是在溶液中喷入一些细菌,这些细菌会在你的眼睛里定植,分泌润滑剂和身体缺少的其他因素。(生物谷Bioon.com)

参考资料:


【2】Gayton J .Etiology, prevalence, and treatment of dry eye disease. Clinical Ophthalmology. 7 July 2009 Volume 2009:3 Pages 405-412  DOI https://doi.org/10.2147/OPTH.S5555

【3】Lothar Steidler et al. Treatment of Murine Colitis by Lactococcus lactis Secreting Interleukin-10. Science  25 Aug 2000: Vol. 289, Issue 5483, pp. 1352-1355 DOI: 10.1126/science.289.5483.1352

【4】Abirami Kugadas et al. Impact of Microbiota on Resistance to Ocular Pseudomonas aeruginosa-Induced Keratitis. PLOS PATHOGENS. 2016. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1005855

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