Bilde: Pete/Flickr Creative Commons
Hvis øyne er windows til sjelen, de er åpne vinduer, potensielt la i alle typer uønskede insekter. For å sikre at det ikke skjer, våre tårer er lastet med mikrobe-drapet forbindelser og immunceller. Faktisk, våre øyne er så ugjestmilde at det var lenge trodde at de var de eneste del av kroppen vår som manglet et symbiotisk bakteriell samfunnet. Men nå har forskere funnet bevis for en en-gang-utenkelig okulær microbiome—og det kan hjelpe øyne bekjempe sykdom.
I en artikkel publisert i dag i tidsskriftet Immunitet, et internasjonalt team av forskere detalj en gunstig bakterien oppdaget bor på øynene av mus som bidrar til å bekjempe patogene arter som forårsaker konjunktivitt, eller rosa øye. Mens denne studien var i en dyr modell, beslektede arter av bakterier har blitt funnet på menneskelige øyne.
Overflaten av øyet pleide å bli betraktet som en bakteriell wasteland, men alle de andre delene av kroppen vår som kommer i kontakt med den ytre verden, fra huden vår til vår mage på innsiden av våre nesebor, er hjem til et mangfoldig mikrobiell flora. Disse microbiomes er en av de første linjene av forsvar mot potensielle patogener, som arbeider med kroppen vår’ immunsystem til å bekjempe infeksjoner. Det er litt merkelig at øynene alene ville mangle et denizen bakteriell samfunnet.
Så, i de siste årene har det vært en bølge av forskning som tar sikte på å oppdage den unnvikende okulær microbiome. Vattpinneprøver fra øynene, spesielt conjunctiva—membraner som dekker forsiden av våre øyeeplet og innsiden av øyelokkene, har testet positivt for DNA fra mange forskjellige arter av bakterier. Men å finne DNA er ikke det samme som å finne bosatt mikrober.
“Folk har vært å finne bakteriell DNA på det menneskelige øye, men ingen har presentert eksperimentelle bevis for at disse bakteriene faktisk bor der,” sa senior co-forfatter Rachel Caspi, en immunolog ved National Eye Institute, i en uttalelse. “For alt vi vet, disse bakteriene kan ha “crash-landet’ på øyet, og ble drept av anti-microbials i tårer eller patruljering immunceller.”
For å bekrefte at visse mikrober faktisk ringe øyne hjem, forskere må vise levende bakterier. Så, et team av forskere avtørkede øynene av mus og gned prøver på petri retter for å se hva som ville vokse. De fleste av rettene kom opp tom, men ved et uhell ble igjen for en uke i en oksygenfattige inkubator. Når forskerne innså sin feil, og gikk for å fjerne glemt retten, fant de tynne striper av en sakte voksende bakterier—som de hevder er den første bekreftede arter av musen okulær microbiome.
De arter som ble identifisert som Corynebacterium mastitidis, bakterier som er kjent for å leve på menneskelig hud. Imidlertid, bakterier så litt rart—den vokste i tynne tråder som kalles filamenter, adskilt fra sin vanlige stang-lignende form. Teamet foreslo dette kan være på grunn av stress, selv om de ikke kjøre eksperimenter for til slutt å finne ut dette. Det er mulig disse bakteriene finne eye miljøet noe fiendtlig, selv om de er i stand til å overleve.
“Vi vet at C. mastitidis må være en ‘fastboende’, i motsetning til en ‘gjest’ fordi det har å bli innpodet på øyet, eller ervervet fra en mor i barndommen,” sa Anthony St. Leger, føre studie forfatteren og postdoctoral research med National Institutes of Health. “Det gjør ikke overføre fra en voksen mus til en annen i samme bur, selv etter uker med co-bolig.”
Ved å fjerne og å studere bosatt C. mastitidis fra noen mus, forskere vist at dens tilstedeværelse bidro til å avverge øye infeksjoner. Tårer fra mus med C. mastitidis var mer dødelig for patogene stammer av sopp, Candida albicans og bakterier Pseudomonas enn tårer av mus som mangler bakterier.
Forskerne tror bakterier spiller en gunstig rolle ved å slå på immun trasé som holder øye fylt med antimikrobielle midler og patogen-drapet immunceller. Ideen kom fra en spesiell stamme av mus som mangler immun molekyl IL-17. Uten det, mus er utsatt for stygg okulær bakterielle infeksjoner—hva vi vet om som rosa øye. Forskernes hypotese om at IL-17 er en sentral aktør i okulær forsvar, og lurte på om bakterier som lever på øyet kan utløse molekyl til å bli uttrykt. I vevskultur eksperimenter, de viste at C. mastitidis induserer IL-17 produksjon i okulær immunceller. Og når mus som mangler bakterier var inokulert med det, begynte de å produsere mer IL-17, og ble motstandsdyktig mot øye infeksjoner.
Det er mye mer å lære om dette symbiotisk forhold. Det er uklart hvordan C. mastitidis overlever de ugjestmilde forholdene i conjunctiva. Og hvordan er det vedvarer i ansiktet av IL-17 utløst angrep, som dreper patogene arter, er ukjent. Heller ikke forskerne ennå vet hvordan bakterier gjør sin vei til øynene i første omgang.
Men bevæpnet med kunnskap om at disse bakteriene finnes, forskere kan nå reexamine menneskelige øyne på jakt etter lignende nyttig arter. Forstå microbiota av øyet ikke bare fremmer vår forståelse av kroppen, kan det føre til nye innsikter for behandling av rosa øye. Og teamet forventer at de vil finne mye mer enn bare Corynebacterium leve på vår øyeepler. “Vi tror ikke at C. mast er det bare commensal. Dette er en proof of concept,” sa Caspi. “Det er ingen tvil i våre sinn at andre commensals vil også bli funnet på okulær overflate.”
Christie Wilcox er en vitenskap forfatter, forfatter av Giftig: Hvordan Jordens Dødeligste Skapningene Mestret Biokjemi, og alle rundt biologi nerd. Følg henne på Twitter.