Как человеческая кожа отличает бактериальных друзей от врагов
Кожа человека, наш самый большой орган, формирует первую физическую и иммунологическую защиту от бактерий.
Парадоксально, но наша кожа также покрыта весьма разнообразным и динамичным микробиомом, который, как полагают, играет непосредственную роль в защите от инвазивных бактериальных патогенов. Стафилококки являются главной особенностью микробиома кожи человека, причем S. epidermidis, наиболее распространенный коагулазоотрицательный стафилококк (CoNS), составляет более 90% аэробной флоры, обитающей на коже.
Около 20% человеческой популяции также колонизированы потенциально патогенным S. aureus, а еще 30% являются его транзиторными носителями. S. aureus является причиной 76% всех инфекций кожи и мягких тканей, а также многочисленных инвазивных инфекций. Метициллин-резистентный S. aureus (MRSA) является причиной наибольшего количества смертей, связанных с бактериями, резистентными к антибиотикам, в развитых странах. Постоянной задачей исследований является выяснение того, как эти бактерии могут быть как безвредным комменсалом, так и потенциально смертельно опасным патогеном.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале PLoS Pathogens, ученые из Каролинского института (Швеция) попытались понять, как здоровая кожа человека распознает и реагирует на колонизирующие стафилококки, а также как кожа может различать S. epidermidis и S. aureus. Понимание того, как наша кожа защищает нас в подавляющем большинстве случаев, когда мы сталкиваемся с S. aureus, позволит лучше понять нашу первую линию обороны и откроет возможности для усиления или манипулирования нашей врожденной защитой в случае необходимости.
В течение многих лет изучение взаимодействия хозяина и патогена между Staphylococcus sp. и кожей проводилось на мышиных моделях. Несмотря на большой объем знаний в этой области, становится все более очевидным, что реакция кожи человека на стафилококк значительно отличается от мышиной. Мыши не являются естественными хозяевами для человеческих изолятов стафилококка, а кожа грызунов и человека имеет кардинально разную структуру и иммунологические функции. Кроме того, было показано, что элементы патогенеза стафилококка специфичны для человека, включая взаимодействие стафилококковых токсинов с человеческими нейтрофилами, а также взаимодействие стафилококка с человеческим лангерином, рецептором кожных резидентных клеток Лангерганса.
Эти факторы подчеркивают важность изучения взаимодействия хозяина и патогена в наиболее клинически значимой микросреде - человеческой коже. Авторы исследования разработали несколько моделей человеческой кожи для изучения взаимодействия хозяина и патогена. Ранее они показали на ксенотрансплантационной модели, в которой здоровая человеческая кожа пересаживалась иммунокомпрометированным мышам, что характер бактериальной колонизации MRSA и воспалительная реакция человеческой кожи значительно отличаются от ранее использовавшихся мышиных моделей.
В настоящем исследовании авторы оптимизировали модели эксплантированной человеческой кожи, чтобы дифференцировать реакцию здоровой человеческой кожи на S. epidermidis и MRSA. Они сочетали эту работу с экспериментами на культурах клеток, чтобы понять роль каждого типа клеток в этой ранней реакции. Преимущество данных моделей кожи взрослого человека заключается в том, что они содержат полный набор иммунных клеток, резидентных для тканей, и в данном исследовании ученые сосредоточились на клетках Лангерганса и их способности дифференцировать S. epidermidis от MRSA. Эти резидентные иммунные клетки кожи часто описываются как связующее звено между врожденным и адаптивным иммунитетом и играют важную роль в активации специфических Т-клеточных ответов.
Полученные результаты свидетельствуют о критической роли внешнего слоя кожи человека - рогового слоя - в обеспечении физического барьера для бактериальной инвазии. Авторы также продемонстрировали, как структурные клетки кожи могут интернализировать бактерии и реагировать на них, причем реакция возрастает по мере продвижения в более глубокие слои кожи. Затем они изучили различные воспалительные реакции на MRSA и S. epidermidis и определили клетки Лангерганса как потенциальный фактор этой дифференциации.
Эта работа позволяет с высоким разрешением понять ранние фазы колонизации кожи человека и дифференциацию между «друзьями» и «врагами». Дальнейшая оценка критической роли эпидермальных клеток Лангерганса в контексте колонизации кожи человека стафилококками может помочь выяснить, является ли это ключевым путем формирования иммунологической толерантности кожи к комменсалам и потенциально патогенным бактериям.
