میکروبیوم به مجموعه تمام میکروارگانیسمها و مواد ژنتیکی آنها در یک محیط خاص گفته میشود4). میکروبیوم سطح چشم (OSM) به اجتماع باکتریها، قارچها و ویروسهای ساکن در ملتحمه و قرنیه اشاره دارد2). فلور میکروبی پلکها و مژهها بخشی از میکروبیوم پوست محسوب میشود.
سطح چشم سالم در مقایسه با سایر سطوح بدن و مخاطها تعداد میکروبهای بسیار کمی دارد و «پائوسیمیکروبیال» نامیده میشود4). به ازای هر سلول ملتحمه حدود 0.05 باکتری شناسایی میشود که تقریباً یکصد و پنجاهم پوست صورت و مخاط دهان است4). این تعداد کم میکروب به دلیل فشار انتخابی آنزیمهای ضدباکتریایی اشک (لیزوزیم، لاکتوفرین، دفنسین) و مکانیسمهای حذف فیزیکی مانند پلک زدن و رفلکس اشک است4).
میکروارگانیسمهای ساکن سطح چشم با رقابت از کلونیزاسیون پاتوژنها جلوگیری کرده و به بلوغ و تنظیم ایمنی موضعی کمک میکنند1)2). اختلال در این تعادل دیسبیوزیس نامیده میشود و با بیماریهای چشمی متعددی مرتبط است.
لازم به ذکر است که تعریف دقیق «میکروبیوم هسته» (گروه میکروبهای مشترک در یک محیط خاص) هنوز مشخص نشده است4). چالشهای فنی در محیطهای با زیستتوده کم و پراکندگی دادهها استانداردسازی را دشوار کرده است.
میکروبیوم سطح چشم مجموعه باکتریها، قارچها و ویروسهای ساکن ملتحمه و قرنیه است. این میکروبیوم در حفظ هموستاز و دفاع در برابر پاتوژنها نقش دارد و اختلال در تعادل آن (دیسبیوزیس) با بسیاری از بیماریهای چشمی مرتبط است. برای جزئیات بیشتر به بخش «پاتوفیزیولوژی (مکانیسم دقیق بیماری)» مراجعه کنید.
در دادههای تلفیقی از 5 مطالعه با استفاده از توالییابی متاژنوم شاتگان، باکتریها به طور متوسط 91% از میکروارگانیسمهای سطح چشم را تشکیل میدهند، ویروسها به طور متوسط 5% و قارچها و سایر یوکاریوتها به طور متوسط 4% را شامل میشوند 4).
باکتریها
سه شاخه اصلی: پروتئوباکتریا (متوسط 45%)، اکتینوباکتریا (متوسط 23%)، فیرمیکوتس (متوسط 19%). به طور مداوم بدون توجه به روش شناسایی میشوند 4).
فراوانترین جنس: کورینهباکتریوم (در 17 مطالعه از 18 مطالعه شناسایی شده، میانگین وزنی 11%). پس از آن سودوموناس، استافیلوکوک، استرپتوکوک و اسینتوباکتر قرار دارند 4).
روش کشت: استافیلوکوکهای کواگولاز منفی (CNS) بیشترین جداسازی را دارند و پس از آن کورینهباکتریوم و پروپیونیباکتریوم قرار میگیرند 3).
ویروسها
TTV (ویروس تورک تنو): غالبترین ویروس در سطح چشم. در 86.3% از ملتحمه سالم شناسایی میشود 4).
باکتریوفاژها: ویروسهای عفونتزای باکتریایی که تراکم و توزیع جمعیت باکتریایی را تنظیم میکنند 4).
سایر: MSRV، HERV-K (رتـروویروس درونزای انسانی)، MCV، HPV با فراوانی کم شناسایی میشوند 4).
قارچها
دو شاخه اصلی: بازیدیومیستوتا (متوسط 78.67%) و آسکومیستوتا (متوسط 19.54%) 4).
قارچهای هسته: مالاسزیا (74.65%) در بیش از 80% از افراد وجود دارد. پس از آن رودوتورولا، دیویدیلا، آسپرژیلوس و آلترناریا قرار دارند 4).
پاتوژنهای فرصتطلب: فوزاریوم، آسپرژیلوس، مالاسزیا و غیره در چشمهای سالم نیز وجود دارند.
اختلال در میکروبیوم سطح چشم با بسیاری از بیماریهای چشمی مرتبط است. در زیر بیماریهای اصلی و تغییرات فلور باکتریایی نشان داده شده است.
| بیماری | جنسهای باکتریایی افزایشیافته | جنسهای باکتریایی کاهشیافته |
|---|---|---|
| کراتیت باکتریایی | استرپتوکوکوس، سودوموناس | — |
| نارسایی غدد میبومین | استافیلوکوکوس، اسفینگوموناس | کورینهباکتریوم |
| سندرم استیونز-جانسون | سودوموناس، اسینتوباکتر | — |
در ملتحمه بیماران مبتلا به سندرم استیونز-جانسون (SJS)، میزان کشت مثبت ۶۰٪ است که به طور معنیداری بیشتر از ۱۰٪ در افراد سالم است3). توالییابی ۱۶S rRNA افزایش تنوع آلفا و افزایش لاکتوباسیلوس، باکتروئیدس، سودوموناس، استافیلوکوکوس و اسینتوباکتر را گزارش کرده است3).
میکروبیوم ملتحمه در بیماران دیابتی تنوع بیشتری نسبت به افراد سالم دارد و افزایش Acinetobacter و غلبه Proteobacteria مشاهده میشود5).
عوامل متعددی ترکیب میکروبیوم سطح چشم را تغییر میدهند.
استفاده از لنز تماسی باعث افزایش باکتریهای مرتبط با پوست مانند سودوموناس و آسینتوباکتر در میکروبیوم سطح چشم و کاهش باکتریهای طبیعی ساکن میشود. لنز به عنوان واسطهای برای انتقال میکروبهای پوست به چشم عمل کرده و ممکن است خطر کراتیت میکروبی را افزایش دهد.
روش کشت سنتی سابقه طولانی دارد، اما حساسیت آن پایین است. میزان مثبت شدن کشت در سطح چشم سالم تنها 10 تا 13 درصد است 3). روش کشت مزیت تشخیص تنها باکتریهای زنده را دارد، اما قادر به تشخیص باکتریهای سختکشت و بیشتر ویروسها و قارچها نیست 4).
این روش شامل تکثیر ژن 16S rRNA با PCR و سپس توالییابی است 4). میتواند تنوعی بیش از سه برابر روش کشت را تشخیص دهد 3). با این حال، فقط باکتریها را هدف قرار میدهد و ویروسها و قارچها را تشخیص نمیدهد. سوگیری تکثیر PCR ممکن است بر نتایج تأثیر بگذارد 4).
این روش شامل قطعهقطعه کردن و توالییابی تمام DNA موجود در نمونه است. میتواند به طور همزمان باکتریها، ویروسها، قارچها و آرکیها را تشخیص دهد و همچنین امکان تجزیه و تحلیل پروفایل عملکردی را فراهم میکند 4). با این حال، در محیطهای با زیستتوده کم، آلودگی قطعات کوتاه (از جمله آلودگی ناشی از کیت استخراج DNA که «kitome» نامیده میشود) مشکلساز است 4).
ویژگیهای هر روش در زیر خلاصه شده است.
| روش | هدف | مزایا و محدودیتها |
|---|---|---|
| روش کشت | فقط باکتریهای زنده | حساسیت پایین (میزان مثبت 10-13%) |
| 16S rRNA | فقط باکتریها | حساسیت بالا اما با سوگیری PCR |
| شاتگان | همه میکروارگانیسمها | جامع اما مستعد آلودگی |
در نمونههای با زیستتوده کم، حذف DNA میزبان یا غنیسازی میکروبیوم ضروری است. لیز انتخابی سلولهای میزبان میتواند محتوای نسبی DNA باکتریایی را تا ۱۰ برابر افزایش دهد 4). در آینده، ایجاد پروتکلهای استاندارد شامل کنترلهای مثبت و منفی ضروری است 4).
در حال حاضر هیچ درمان تثبیتشدهای که به طور خاص دیسبیوز میکروبیوم سطح چشم را هدف قرار دهد، وجود ندارد. مدیریت فعلی به بهبود سبک زندگی و مداخلات در مرحله تحقیقاتی تقسیم میشود.
گزارشهایی وجود دارد که پروبیوتیکهای خوراکی میزان ترشح اشک و TBUT را در خشکی چشم بهبود میبخشند، اما این یافتهها در مرحله تحقیقاتی هستند و درمان استاندارد محسوب نمیشوند. تنظیم ایمنی از طریق محور روده-چشم به عنوان مکانیسم اثر پیشنهاد شده است. برای جزئیات به بخش «پاتوفیزیولوژی» مراجعه کنید.
هموستاز سطح چشم توسط مکانیسمهای دفاعی چندلایه حفظ میشود2)4).
دفاع فیزیکی و شیمیایی
رفلکس پلک زدن و اشک: میکروارگانیسمها را به صورت مکانیکی حذف میکند4).
پروتئینهای ضد میکروبی اشک: لیزوزیم، لاکتوفرین، موسین و دفنسین رشد باکتریها را مهار میکنند4). ۹٪ از پروتئوم اشک در عملکرد ضد میکروبی نقش دارد4).
اتصالات محکم اپیتلیال: اتصالات محکم بین سلولهای اپیتلیال قرنیه و ملتحمه یک سد فیزیکی تشکیل میدهند2).
دفاع ایمونولوژیک
CALT: بافت لنفوئیدی مرتبط با ملتحمه. ساختارهای فولیکولی حاوی سلولهای دندریتیک، سلولهای B و سلولهای T که هم تحمل ایمنی و هم نظارت ایمنی را بر عهده دارند2).
IgA ترشحی: توسط سلولهای پلاسمایی تولیدکننده IgA در غده اشکی و ملتحمه تولید میشود. از چسبیدن پاتوژنها جلوگیری کرده و باکتریهای همزیست را به صورت غیرالتهابی میپوشاند2).
سلولهای γδT، سلولهای MAIT و سلولهای NKT: به عنوان سلولهای T غیرمتعارف در اپیتلیوم وجود دارند و بین ایمنی ذاتی و تطبیقی پل میزنند2).
Corynebacterium mastitidis یک باکتری غیربیماریزای ساکن است که اغلب در سطح چشم یافت میشود 2). این باکتری سلولهای γδT ملتحمه را تحریک کرده و ترشح IL-17 و IL-22 را القا میکند 2).
TLR2، TLR4 و TLR5 در اپیتلیوم قرنیه در سطح سلولهای بال و پایه قرار دارند، نه در سطح 2). این آرایش استراتژیک باعث حفظ حالت «سکوت ایمنی» میشود که در آن تماس با باکتریهای ساکن واکنش التهابی ناخواسته ایجاد نمیکند 2). هنگامی که اپیتلیوم آسیب میبیند، این TLRها فعال شده و آبشار التهابی پاییندست آغاز میشود.
مسیرهای زیر برای القای بیماریهای سطح چشم توسط ناهنجاری میکروبیوتای روده پیشنهاد شده است 2):
در مدلهای حیوانی، سطح چشم موشهای عاری از میکروب کاهش تراکم سلولهای جامی و آسیب اپیتلیال را نشان میدهد که با پیوند مدفوع بهبود مییابد 5).
C. mastitidis یک باکتری ساکن غیربیماریزاست که سلولهای γδT ملتحمه را تحریک کرده و ترشح IL-17 و IL-22 را القا میکند. این امر منجر به تولید پپتیدهای ضد میکروبی، جذب نوتروفیلها و تقویت سد اپیتلیال میشود و از کلونیزاسیون پاتوژنها جلوگیری میکند.
Kittipibul و همکاران (2021) میکروبیوم ملتحمه 20 چشم بیماران مبتلا به سندرم استیونز-جانسون و 20 چشم افراد سالم را مقایسه کردند3). در روش کشت، 60% از گروه سندرم استیونز-جانسون مثبت بودند در حالی که در گروه سالم 10% مثبت بودند. توالییابی 16S rRNA نشان داد که میکروبیوم اصلی در گروه سندرم استیونز-جانسون شامل Pseudoalteromonadaceae، Vibrionaceae، Burkholderiaceae و Enterobacteriaceae است. در گروه کشت مثبت، نمره شدت بیماری به طور معنیداری بالاتر بود (p=0.016).
Peter و همکاران (2023) ارتباط بین میکروبیوم سطح چشم سالم و پروتئوم اشک را گزارش کردند4). از 2172 پروتئین اشک، 9% در عملکرد ضد باکتریایی نقش داشتند. مسیر متابولیسم اسیدهای آمینه به عنوان نقطه تماس بین باکتریهای سطح چشم و ترکیب اشک مورد توجه است و احتمال میرود که Corynebacterium به متابولیسم اسیدهای آمینه کمک کند.
باکتریوفاژها تنظیمکنندههای اصلی جمعیت باکتریایی هستند و کاربرد درمانی آنها به عنوان جایگزین آنتیبیوتیکها در حال بررسی است4). فاژهای خانواده Siphoviridae نیز در سطح چشم شناسایی شدهاند و ممکن است اهداف درمانی آینده باشند4).
درمان بیماریهای سطح چشم از طریق دستکاری میکروبیوم روده در حال مطالعه است2). کارآزماییهای بالینی FMT در بیماران مبتلا به سندرم شوگرن در حال انجام است، اما برای روشن شدن ارتباط پاتوفیزیولوژیک بین میکروبیوم روده و سطح چشم به تحقیقات بیشتری نیاز است5).
ایجاد پروتکلهای تحلیل استاندارد در محیطهای با زیستتوده کم یک ضرورت فوری است4). انتظار میرود تحلیلهای چندلایه با ادغام متاژنومیکس، پروتئومیکس و متابولومیکس درک عملکردی میکروبیوم سطح چشم را عمیقتر کند3).
