Mikrobioma adalah istilah kolektif untuk semua mikroorganisme dan materi genetiknya yang ada di lingkungan tertentu 4). Mikrobioma permukaan mata (OSM) mengacu pada komunitas bakteri, jamur, dan virus yang biasanya hidup di konjungtiva dan kornea 2). Flora mikroba pada kelopak mata dan bulu mata dianggap sebagai bagian dari mikrobioma kulit.
Permukaan mata yang sehat memiliki jumlah mikroorganisme yang sangat sedikit dibandingkan dengan permukaan tubuh dan membran mukosa lainnya, dan disebut sebagai “paucimicrobial” 4). Sekitar 0,05 bakteri terdeteksi per sel konjungtiva, setara dengan sekitar 1/150 dari kulit wajah atau mukosa mulut 4). Jumlah mikroba yang rendah ini disebabkan oleh tekanan selektif dari enzim antibakteri dalam air mata (lisozim, laktoferin, defensin) dan mekanisme pembersihan fisik melalui kedipan dan refleks air mata 4).
Mikroorganisme normal pada permukaan mata secara kompetitif menghambat kolonisasi mikroorganisme patogen dan juga berkontribusi pada pematangan dan regulasi imun lokal 1)2). Ketidakseimbangan ini disebut disbiosis, dan telah dilaporkan terkait dengan berbagai penyakit mata.
Definisi yang tepat dari “mikrobioma inti” (kelompok mikroorganisme yang umum ada di lingkungan tertentu) belum ditetapkan saat ini 4). Tantangan teknis di lingkungan biomassa rendah dan variabilitas data membuat standarisasi menjadi sulit.
Mikrobioma permukaan mata adalah totalitas bakteri, jamur, dan virus yang biasanya hidup di konjungtiva dan kornea. Ini berperan dalam menjaga homeostasis dan pertahanan terhadap patogen, dan ketidakseimbangannya (disbiosis) terkait dengan banyak penyakit mata. Lihat bagian “Patofisiologi” untuk detailnya.
Dalam data gabungan dari 5 studi menggunakan sekuensing metagenom shotgun, bakteri rata-rata mencakup 91% mikroorganisme permukaan mata, virus rata-rata 5%, dan jamur serta eukariota lainnya rata-rata 4% 4).
Bakteri
Tiga filum utama: Proteobacteria (rata-rata 45%), Actinobacteria (rata-rata 23%), dan Firmicutes (rata-rata 19%). Terdeteksi secara konsisten terlepas dari metode 4).
Genus paling melimpah: Corynebacterium (terdeteksi di 17/18 studi, rata-rata tertimbang 11%). Diikuti oleh Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, dan Acinetobacter 4).
Metode kultur: Staphylococcus koagulase-negatif (CNS) paling sering diisolasi, diikuti oleh Corynebacterium dan Propionibacterium 3).
Virus
TTV (Torque teno virus): Virus paling dominan di permukaan mata. Terdeteksi pada 86,3% konjungtiva sehat 4).
Bakteriofag: Virus yang menginfeksi bakteri dan mengatur kepadatan serta distribusi populasi bakteri 4).
Lainnya: MSRV, HERV-K (retrovirus endogen manusia), MCV, dan HPV terdeteksi dengan frekuensi rendah 4).
Jamur
Dua filum utama: Basidiomycota (rata-rata 78,67%) dan Ascomycota (rata-rata 19,54%) 4).
Jamur inti: Malassezia (74,65%) terdapat pada lebih dari 80% subjek. Diikuti oleh Rhodotorula, Davidiella, Aspergillus, dan Alternaria 4).
Patogen oportunistik: Fusarium, Aspergillus, Malassezia, dan lainnya juga terdapat pada mata sehat.
Gangguan mikrobioma permukaan mata terkait dengan banyak penyakit mata. Berikut adalah penyakit utama dan perubahan flora.
| Penyakit | Genus bakteri yang meningkat | Genus bakteri yang menurun |
|---|---|---|
| Keratitis bakteri | Streptococcus · Pseudomonas | — |
| Disfungsi kelenjar Meibom | Staphylococcus · Sphingomonas | Corynebacterium |
| Sindrom Stevens-Johnson | Pseudomonas · Acinetobacter | — |
Pada konjungtiva pasien sindrom Stevens-Johnson (SJS), tingkat positif kultur adalah 60%, secara signifikan lebih tinggi dibandingkan 10% pada individu sehat 3). Sekuensing 16S rRNA melaporkan peningkatan diversitas alfa dan peningkatan Lactobacillus, Bacteroides, Pseudomonas, Staphylococcus, dan Acinetobacter 3).
Mikrobioma konjungtiva pada pasien diabetes lebih beragam dibandingkan individu sehat, dengan peningkatan Acinetobacter dan dominasi Proteobacteria 5).
Faktor-faktor yang mengubah komposisi mikrobioma permukaan mata sangat beragam.
Penggunaan lensa kontak meningkatkan bakteri terkait kulit seperti Pseudomonas dan Acinetobacter pada permukaan mata, sementara bakteri normal menurun. Lensa bertindak sebagai media yang memindahkan mikroba kulit ke mata, berpotensi meningkatkan risiko keratitis mikroba.
Metode kultur konvensional memiliki sejarah panjang, namun sensitivitasnya rendah. Tingkat positif kultur pada permukaan mata sehat hanya 10-13% 3). Kultur memiliki kelebihan hanya dapat mendeteksi bakteri hidup, tetapi tidak dapat mendeteksi sebagian besar bakteri sulit dikultur, virus, dan jamur 4).
Metode ini melibatkan amplifikasi gen 16S rRNA dengan PCR kemudian sekuensing 4). Dapat mendeteksi keragaman tiga kali lebih banyak dibandingkan kultur 3). Namun hanya menargetkan bakteri, tidak dapat mendeteksi virus dan jamur. Bias amplifikasi PCR dapat mempengaruhi hasil 4).
Metode ini memfragmentasi seluruh DNA dalam sampel kemudian sekuensing. Dapat mendeteksi bakteri, virus, jamur, dan arkea secara bersamaan, serta memungkinkan analisis profil fungsional 4). Namun pada lingkungan biomassa rendah, kontaminasi fragmen pendek (termasuk kontaminasi dari kit ekstraksi DNA yang disebut “kitome”) menjadi masalah 4).
Karakteristik masing-masing metode dirangkum di bawah ini.
| Metode | Target | Kelebihan & Keterbatasan |
|---|---|---|
| Kultur | Hanya bakteri hidup | Sensitivitas rendah (positif 10-13%) |
| 16S rRNA | Hanya bakteri | Sensitivitas tinggi namun ada bias PCR |
| Shotgun | Semua mikroorganisme | Komprehensif namun rentan terhadap kontaminasi |
Pada sampel biomassa rendah, diperlukan penghilangan DNA inang (depletion) atau pengayaan mikrobioma. Lisis sel inang selektif dapat meningkatkan kandungan DNA bakteri relatif hingga 10 kali lipat 4). Ke depannya, diperlukan penetapan protokol standar yang mencakup kontrol positif dan negatif 4).
Saat ini belum ada terapi yang mapan yang secara spesifik menargetkan disbiosis mikrobioma permukaan mata. Manajemen saat ini terbagi menjadi perbaikan gaya hidup dan intervensi tahap penelitian.
Ada laporan bahwa probiotik oral meningkatkan volume air mata dan TBUT pada mata kering, tetapi ini masih temuan penelitian dan bukan terapi standar. Modulasi imun melalui poros usus-mata diusulkan sebagai mekanisme kerja. Lihat bagian “Patofisiologi” untuk detailnya.
Homeostasis permukaan mata dipertahankan oleh mekanisme pertahanan multi-lapis2)4).
Pertahanan Fisik dan Kimia
Refleks kedipan dan air mata: Menghilangkan mikroba secara mekanis4).
Protein air mata antimikroba: Lisozim, laktoferin, musin, dan defensin menghambat pertumbuhan bakteri4). 9% dari proteom air mata terlibat dalam fungsi antimikroba4).
Sambungan ketat epitel: Sambungan ketat antara sel epitel kornea dan konjungtiva membentuk penghalang fisik2).
Pertahanan Imunologis
CALT: Jaringan limfoid terkait konjungtiva. Struktur folikel yang mengandung sel dendritik, sel B, dan sel T, yang bertanggung jawab atas toleransi imun dan pengawasan imun2).
IgA sekretori: Diproduksi oleh sel plasma penghasil IgA di kelenjar lakrimal dan konjungtiva. Menghambat adhesi patogen dan melapisi mikroba komensal secara non-inflamasi2).
Sel γδT, sel MAIT, sel NKT: Berada di epitel sebagai sel T non-konvensional, menjembatani imunitas bawaan dan adaptif2).
Corynebacterium mastitidis adalah bakteri komensal non-patogen yang sering ditemukan di permukaan mata 2). Bakteri ini merangsang sel γδT konjungtiva untuk menginduksi sekresi IL-17 dan IL-22 2).
TLR2, TLR4, dan TLR5 pada epitel kornea terlokalisasi secara intraseluler pada tingkat sel wing dan basal, bukan di permukaan 2). Penempatan strategis ini mempertahankan keadaan “imunosilens” (immunosilence) yang mencegah reaksi inflamasi yang tidak perlu saat kontak dengan bakteri komensal 2). Ketika epitel rusak, TLR ini diaktifkan dan memulai kaskade inflamasi hilir.
Jalur berikut telah diusulkan sebagai mekanisme disbiosis usus menginduksi penyakit permukaan mata 2):
Pada model hewan, permukaan mata tikus bebas kuman menunjukkan penurunan densitas sel goblet dan kerusakan epitel, yang membaik setelah transplantasi feses 5).
C. mastitidis adalah bakteri komensal non-patogen yang merangsang sel γδT konjungtiva untuk menginduksi sekresi IL-17 dan IL-22. Hal ini menghasilkan produksi peptida antimikroba, rekrutmen neutrofil, dan penguatan sawar epitel, mencegah kolonisasi patogen.
Kittipibul dkk. (2021) membandingkan mikrobioma konjungtiva dari 20 mata pasien Sindrom Stevens-Johnson dan 20 mata subjek sehat 3). Dengan metode kultur, 60% dari kelompok Stevens-Johnson positif, dibandingkan dengan 10% pada kelompok sehat. Sekuensing 16S rRNA mengidentifikasi mikrobioma inti kelompok Stevens-Johnson sebagai Pseudoalteromonadaceae, Vibrionaceae, Burkholderiaceae, dan Enterobacteriaceae. Skor keparahan penyakit secara signifikan lebih tinggi pada kelompok kultur positif (p=0,016).
Peter dkk. (2023) melaporkan hubungan antara mikrobioma permukaan mata yang sehat dan proteom air mata 4). Dari 2172 protein air mata, 9% terlibat dalam fungsi antimikroba. Jalur metabolisme asam amino dianggap sebagai titik kontak antara bakteri permukaan mata dan komposisi air mata, dan Corynebacterium diduga berkontribusi pada metabolisme asam amino.
Bakteriofag adalah pengatur utama populasi bakteri, dan aplikasi terapeutiknya sebagai alternatif antibiotik sedang dipertimbangkan 4). Fag dari famili Siphoviridae juga telah terdeteksi di permukaan mata, yang berpotensi menjadi target terapi di masa depan 4).
Pengobatan penyakit permukaan mata melalui modulasi mikrobioma usus sedang diteliti 2). Uji klinis FMT pada pasien sindrom Sjögren sedang dilakukan, namun diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menjelaskan hubungan patofisiologis antara mikrobioma usus dan permukaan mata 5).
Penetapan protokol analisis yang terstandarisasi di lingkungan biomassa rendah sangat mendesak 4). Analisis multi-lapis yang mengintegrasikan metagenomik, proteomik, dan metabolomik diharapkan dapat memperdalam pemahaman fungsional mikrobioma permukaan mata 3).
