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"Prob-Eye-Otics" könnten die Zukunft der Augenkrankheitsbehandlung sein

2020

Möglicherweise kennen Sie die Idee, dass in Ihrem Darm und in Ihrer Haut eine Ansammlung von Mikroben - Pilze, Bakterien und Viren - vorhanden ist, die für Ihre Gesundheit von entscheidender Bedeutung sind. Aber wussten Sie, dass Ihre Augen auch eine einzigartige Menagerie von Mikroben beherbergen? Zusammen nennt man sie das Augenmikrobiom. Wenn diese Mikroben nicht im Gleichgewicht sind - zu viele oder zu wenige bestimmter Arten -, können Augenkrankheiten auftreten.

Mit einer kürzlich durchgeführten Studie, die zeigt, dass Bakterien auf der Oberfläche des Auges leben und die schützende Immunität stimulieren, beginnen die Wissenschaftler, die mikrobiellen Faktoren zu entdecken, die genutzt werden können, um innovative Therapien für eine Reihe von Augenerkrankungen wie die trockene Augenerkrankung, das Sjögren-Syndrom und Hornhautnarben zu entwickeln . Eines Tages könnte es möglich sein, Bakterien zur Behandlung von Augenkrankheiten beim Menschen zu entwickeln.

Ich bin ein Immunologe, der untersucht, wie das Auge eine Infektion verhindert. Ich interessierte mich für dieses Gebiet, weil Menschen nur zwei Augen haben und das Verständnis, wie Bakterien die Immunität beeinflussen, der Schlüssel sein kann, um bis zu 1 Million Arztbesuche wegen Augeninfektionen zu vermeiden und allein in den USA 174 Millionen Dollar pro Jahr zu sparen.

Wenn es um das Mikrobiom geht, denken die meisten Wissenschaftler zu Recht an den Darm. Forscher glauben, dass ein Dickdarm mehr als 10 Billionen Bakterien beherbergen kann. Davon abgesehen wird jetzt mehr Aufmerksamkeit auf die Auswirkungen von Mikrobiomen an anderen Stellen, einschließlich der Haut, und in Bereichen mit sehr wenigen Bakterien, wie Lunge, Vagina und Augen, gerichtet.

Während des letzten Jahrzehnts war die Rolle des Mikrobioms für die Augengesundheit umstritten. Wissenschaftler glaubten, dass gesunden Augen ein organisiertes Mikrobiom fehlte. Studien haben gezeigt, dass Bakterien aus der Luft, den Händen oder den Augenlidrändern auf dem Auge vorhanden sein können. Viele glaubten jedoch, dass diese Mikroben durch den ständigen Tränenfluss einfach abgetötet oder weggespült wurden.

Erst kürzlich haben Wissenschaftler festgestellt, dass das Auge tatsächlich ein "Kern" -Mikrobiom enthält, das abhängig von Alter, geografischer Region, ethnischer Zugehörigkeit, Kontaktlinsenabnutzung und Krankheitszustand zu sein scheint. Der "Kern" ist auf vier Gattungen von Staphylokokken, Diphtheroiden, Propionibakterien und Streptokokken beschränkt . Zusätzlich zu diesen Bakterien zählt das Torque-Teno-Virus, das an einigen intraokularen Erkrankungen beteiligt ist, zum Kernmikrobiom, da es bei 65% der gesunden Personen auf der Augenoberfläche vorhanden ist.

Dies legt nahe, dass sich Ärzte bei der Verschreibung von Antibiotika eingehender mit den Risiken und Vorteilen für das Mikrobiom befassen sollten. Die Antibiotika können Bakterien abtöten, die für das Auge von Vorteil sind.

In einer kürzlich durchgeführten Studie, die mehr als ein Jahrzehnt umfasste und mehr als 340.000 Patienten in den USA umfasste, stellten die Autoren fest, dass Antibiotika zur Behandlung von 60% der Fälle von akuter Bindehautentzündung (rosa Auge) eingesetzt wurden. Aber Virusinfektionen sind die wahrscheinlichsten Ursachen für rosa Augen und können nicht mit Antibiotika behandelt werden. Auffälligere, sogar bakteriell bedingte Fälle klingen häufig innerhalb von 7 bis 10 Tagen ohne Intervention ab. Es ist allgemein bekannt, dass übermäßiger oder unangemessener Einsatz von Antibiotika das Mikrobiom stören und zu Infektionen, Autoimmunität und sogar Krebs führen kann.

Innerhalb des letzten Jahrzehnts haben Studien, die das Mikrobiom und die Erkrankung des Auges untersuchen, einen Boom erlebt. Sie haben eine immense Datenmenge generiert, aber die meisten davon sind korrelativ. Dies bedeutet, dass bestimmte Bakterien mit bestimmten Krankheiten in Verbindung gebracht wurden, wie dem Sjögren-Syndrom oder der bakteriellen Keratitis. Ob diese Bakterien diese Krankheiten verursachen, ist jedoch noch nicht bekannt.

Während meiner Zeit am National Eye Institute habe ich mit Mäusen untersucht, ob Bakterien an der Oberfläche des Auges eine Immunantwort auslösen können, um das Auge vor erblindenden Krankheitserregern wie dem Bakterium Pseudomonas aeuruginosa zu schützen.

Im Jahr 2016 stellten die Augenimmunologin Rachel Caspi vom National Eye Institute und ich die Hypothese auf, dass schützende Bakterien in der Nähe oder am Auge leben. In der Tat fanden wir ein residentes Bakterium, Corynebacterium mastitidis ( C. mast ), das die Immunzellen dazu anregt, antimikrobielle Faktoren zu produzieren und freizusetzen, die schädliche Mikroben in die Tränen töten.

Durch eine Reihe von Experimenten konnte im Caspi-Labor erstmals ein kausaler Zusammenhang zwischen C. mast und einer protektiven Immunantwort nachgewiesen werden. Wenn C. mast auf der Augenoberfläche vorhanden war, waren die Mäuse resistenter gegen zwei Bakterienarten, von denen bekannt ist, dass sie Blindheit verursachen: Candida albicans und Pseudomonas aeuruginosa .

Jetzt möchten wir in meinem Labor diese Beziehung zwischen C. mast und der Immunität des Auges nutzen, um neuartige Therapien zur Vorbeugung von Infektionen zu entwickeln und möglicherweise auf weiter verbreitete Krankheiten wie die Dry Eye Disease abzuzielen.

Der erste Schritt zur Entwicklung solcher Therapien besteht darin, herauszufinden, wie Bakterien das Auge besiedeln. Zu diesem Zweck arbeitet mein Labor mit dem Campbell Laboratory an der Universität von Pittsburgh zusammen, in dem sich eine der umfangreichsten Sammlungen menschlicher Augenbakterien des Landes befindet. Mit unserem einzigartigen Versuchsaufbau mit Mäusen und fortschrittlichen genetischen Analysen können wir diese mikrobielle Bibliothek nutzen, um bestimmte Faktoren zu identifizieren, die für die Besiedlung der Augenoberfläche durch die Mikroben erforderlich sind.

Dann beginnen wir mit Augenärzten und Augenoptikern im UPMC Eye Center, die Immunsignaturen in den Augen gesunder und kranker Patienten zu analysieren. Wir hoffen, diese Technologie als neues diagnostisches Instrument einsetzen zu können, um die Krankheitserreger zu bekämpfen, anstatt Infektionen sofort mit Breitbandantibiotika zu behandeln, die auch die guten Mikroben töten.

Eines unserer übergeordneten Ziele ist es, augenkolonisierende Bakterien gentechnisch so zu manipulieren, dass sie als Vehikel für die langfristige Abgabe an die Oberfläche des Auges dienen. Im Darm lindern gentechnisch veränderte Bakterien nachweislich Krankheiten wie Kolitis.

Wir hoffen, dass diese neue "prob-eye-otic" -Therapie immunregulierende Faktoren ausscheidet, die die mit Erkrankungen wie der Dry Eye Disease verbundenen Symptome begrenzen, von denen jährlich etwa 4 Millionen Menschen in den USA betroffen sind.

Auf diesem sich entwickelnden Gebiet gibt es noch viel zu lernen, bevor Ärzte beginnen können, das Mikrobiom des Auges zur Bekämpfung von Krankheiten zu manipulieren. Aber vielleicht spritzen Sie eines Tages, anstatt nur Augentropfen in Ihre trockenen Augen zu spritzen, eine Lösung mit einigen Bakterien ein, die Ihr Auge besiedeln und die Schmierstoffe und andere Faktoren absondern, die Ihrem Körper fehlen. Bleib dran.

Tony St. Leger ist Assistant Professor für Ophthalmologie und Immunologie an der University of Pittsburgh. Dieser Artikel wurde ursprünglich in The Conversation veröffentlicht.

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