Billede: Pete/Flickr Creative Commons
Hvis øjne er vinduer til sjælen, er de åbne vinduer, potentielt udlejning i alle former for negative bugs. For at sikre at det ikke sker, vores tårer er fyldt med bakterie-dræbende forbindelser og immunceller. I virkeligheden, vores øjne er så ugæstfri, at det var længe troede, de var kun en del af vores organer, der manglede et symbiotisk bakterielle samfund. Men nu har forskere fundet beviser på en gang-utænkeligt, okulær microbiome—og det kan hjælpe øjne bekæmpe off sygdom.
I en artikel offentliggjort i dag i tidsskriftet Immunitet, har et internationalt hold af forskere detaljer gavnlige bakterie opdaget levende for øjnene af mus, der hjælper til at bekæmpe sygdomsfremkaldende arter, der forårsager conjunctivitis eller pink øje. Mens denne undersøgelse var i en dyr model, beslægtede arter af bakterier, der er fundet på menneskers øjne.
Overfladen af øjet, der bruges til at blive betragtet som en bakteriel ødemark, men alle andre dele af vores organer, der kommer i kontakt med den ydre verden, fra vores hud til vores maver til indersiden af vores næsebor, er hjem for en bred mikrobielle flora. Disse microbiomes er en af de første linjer i forsvar mod potentielle patogener, der arbejder med vores organer ” immunforsvar til at bekæmpe infektioner. Det er lidt mærkeligt, at øjnene alene ville mangle en beboer bakterielle samfund.
Så, i de seneste år har der været en bølge af forskning med henblik på at opdage de svære øjenskader microbiome. Svaberprøver fra øjne, især conjunctiva—membraner, der dækker den forreste del af vores øjne, og indefra af vores øjenlåg—testet positive for DNA fra mange forskellige arter af bakterier. Men at finde DNA er ikke det samme som at finde hjemmehørende mikrober.
“Folk har været at finde bakteriel DNA ved det menneskelige øje, men ingen har præsenteret eksperimentelle bevis for, at disse bakterier rent faktisk bor der,” siger senior co-forfatter Rachel Caspi, en immunolog på the National Eye Institute, i en erklæring. “For alle vi kender, disse bakterier kan have “crash landede” på øjet og blev dræbt af den anti-antimikrobielle i tårer eller patruljering immunceller.”
For at bekræfte, at visse mikrober, der rent faktisk kalder øjne hjem, er forskerne nødt til at vise levende bakterier. Så et team af forskere pensles øjnene af mus og gned prøver på petriskåle til at se, hvad der ville vokse. De fleste af de retter, der kom op tomt, men man ved et uheld blev efterladt i en uge i en iltfattige inkubator. Når forskerne indset deres fejl, og gik til at rydde glemt skål, fandt de tynde striber af en langsomt voksende bakterier, som de hævder er den første bekræftede arter af mus okulær microbiome.
De arter, der blev identificeret som Corynebacterium mastitidis, en bakterie kaldet til at leve på menneskers hud. Men de bakterier, der kiggede lidt mærkeligt—det voksede i tynde tråde, der kaldes filamenter, der til forskel fra sin sædvanlige stang-lignende form. Holdet foreslået, dette kan være på grund af stress, selv om de ikke kører eksperimenter til endegyldigt at afgøre dette. Det er muligt, at disse bakterier finde eye miljøet og lidt fjendtligt, selv om de er i stand til at overleve.
“Vi ved, at C. mastitidis skal være en ‘permanent resident’ som modsætning til en ‘gæst’, fordi det er til at blive indpodet på øjet, eller erhvervet fra moderen i vorden,” sagde Anthony St. Leger, føre undersøgelse forfatter og postdoc forskning med National Institutes of Health. “Det gør ikke overføre fra en voksen mus til den anden i samme bur, selv efter uger af co-boliger.”
Ved at fjerne og studere hjemmehørende C. mastitidis fra nogle mus, forskerne har påvist, at dens tilstedeværelse hjalp afværge øjeninfektioner. Tårer fra mus med C. mastitidis var mere dødbringende til stammer, der er patogene svampe Candida albicans og bakterier, Pseudomonas end tårer af mus mangler bakterier.
De forskere mener, at bakterier spiller en positiv rolle ved at dreje på immune veje, som holder øje fyldt med antimikrobielle stoffer og patogen-drab immunceller. Idéen kom fra en særlig stamme af mus, der mangler immun molekyle IL-17. Uden det, den mus er tilbøjelige til grimme okulær bakterielle infektioner, hvad vi kender som pink øjet. Forskerne en hypotese, at IL-17 er en central aktør i okulær forsvar, og spekulerede på, om bakterier, der lever på øjet kan udløse molekyle til udtryk. I vævskultur eksperimenter, de viste, at C. mastitidis inducerer IL-17 produktion i okulær immunceller. Og når mus mangler de bakterier, der blev podet med det, begyndte de at producere mere IL-17, og blev resistente over for øjeninfektioner.
Der er meget mere at lære om dette symbiotiske forhold. Det er uklart, hvor C. mastitidis overlever den barske betingelser i bindehinden. Og hvordan det fortsætter i lyset af IL-17 udløste angreb, der dræber patogene arter, er ukendt. Heller ikke, at forskerne endnu ikke ved, hvordan bakterier gør sin vej til øjnene i første omgang.
Men bevæbnet med den viden, at disse bakterier findes, kan forskerne nu på ny undersøge menneskers øjne i søgning af lignende nyttige arter. Forståelse de microbiota af øjet, der ikke kun fremmer vores forståelse af vores organer, kan det føre til nye indsigter til at behandle pink øje. Og holdet forventer, at de vil finde meget mere end blot Corynebacterium bor på vores øjne. “Vi tror ikke, at C. masten er den eneste kommensale. Dette er et bevis for konceptet,” sagde Caspi. “Der er ingen tvivl i vores sind, at andre bliver kaldt kommensaler vil også blive fundet ved en visuel overflade.”
Christie Wilcox er en videnskabsjournalist, forfatter af Giftige: Hvordan Jordens mest Dødbringende Skabninger Mestrer Biokemi, og alle omkring biologi nørd. Følg hende på Twitter.