Il microbioma è l’insieme di tutti i microrganismi e del loro materiale genetico presenti in un ambiente specifico4). Il microbioma della superficie oculare (OSM) si riferisce alla comunità di batteri, funghi e virus che risiedono sulla congiuntiva e sulla cornea2). Il microbiota delle palpebre e delle ciglia è considerato parte del microbioma cutaneo.
La superficie oculare sana contiene pochissimi microrganismi rispetto ad altre superfici corporee e mucose, ed è definita «paucimicrobica»4). Si rilevano circa 0,05 batteri per cellula congiuntivale, pari a circa 1/150 della quantità presente sulla pelle del viso o sulla mucosa orale4). Questa bassa quantità microbica è dovuta alla pressione selettiva esercitata dagli enzimi antibatterici nel liquido lacrimale (lisozima, lattoferrina, defensine) e ai meccanismi di eliminazione fisica tramite ammiccamento e riflesso lacrimale4).
I microrganismi residenti della superficie oculare inibiscono in modo competitivo la colonizzazione da parte di agenti patogeni e contribuiscono alla maturazione e regolazione dell’immunità locale1)2). La rottura di questo equilibrio è chiamata disbiosi ed è stata associata a diverse malattie oculari.
Si noti che la definizione precisa di «microbioma centrale» (l’insieme di microrganismi comuni a un ambiente specifico) non è ancora stabilita al momento4). Le sfide tecniche negli ambienti a bassa biomassa e la variabilità dei dati rendono difficile la standardizzazione.
Il microbioma della superficie oculare è l’insieme di batteri, funghi e virus che risiedono sulla congiuntiva e sulla cornea. Partecipa al mantenimento dell’omeostasi e alla difesa contro i patogeni, e il suo squilibrio (disbiosi) è associato a molte malattie oculari. Per maggiori dettagli, vedere la sezione «Fisiopatologia».
Secondo i dati integrati di cinque studi mediante sequenziamento metagenomico shotgun, i batteri costituiscono in media il 91% dei microrganismi della superficie oculare, i virus in media il 5% e funghi e altri eucarioti in media il 4% 4).
Batteri
Tre phyla principali : Proteobatteri (media 45%), Actinobatteri (media 23%), Firmicutes (media 19%). Rilevati in modo coerente indipendentemente dal metodo 4).
Genere più abbondante : Corynebacterium (rilevato in 17/18 studi, media ponderata 11%). Seguito da Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus e Acinetobacter 4).
Metodo colturale : Gli stafilococchi coagulasi-negativi (SCN) sono i più frequentemente isolati, seguiti da Corynebacterium e Propionibacterium 3).
Virus
TTV (Torque teno virus) : Virus più predominante sulla superficie oculare. Rilevato nell’86,3% delle congiuntive sane 4).
Batteriofagi : Virus che infettano i batteri, regolando la densità e la distribuzione delle popolazioni batteriche 4).
Altri : MSRV, HERV-K (retrovirus endogeni umani), MCV, HPV rilevati a bassa frequenza 4).
Funghi
Due phyla principali : Basidiomycota (media 78,67%) e Ascomycota (media 19,54%) 4).
Funghi core : Malassezia (74,65%) presente in oltre l’80% dei soggetti. Seguito da Rhodotorula, Davidiella, Aspergillus e Alternaria 4).
Patogeni opportunisti : Fusarium, Aspergillus, Malassezia ecc. presenti anche negli occhi sani.
Le alterazioni del microbioma della superficie oculare sono associate a molte malattie oculari. Di seguito sono riportate le principali malattie e i cambiamenti della flora batterica.
| Malattia | Generi batterici aumentati | Generi batterici diminuiti |
|---|---|---|
| Cheratite batterica | Streptococcus, Pseudomonas | — |
| Disfunzione delle ghiandole di Meibomio | Staphylococcus, Sphingomonas | Corynebacterium |
| Sindrome di Stevens-Johnson | Pseudomonas, Acinetobacter | — |
Nei pazienti con sindrome di Stevens-Johnson (SJS), il tasso di positività alla coltura della congiuntiva è del 60%, significativamente più alto del 10% nei soggetti sani 3). Il sequenziamento dell’rRNA 16S ha riportato un aumento della diversità alfa e un aumento di Lactobacillus, Bacteroides, Pseudomonas, Staphylococcus e Acinetobacter 3).
Il microbioma congiuntivale dei pazienti diabetici presenta una diversità maggiore rispetto ai soggetti sani, con un aumento di Acinetobacter e una predominanza di Proteobacteria5).
I fattori che alterano la composizione del microbioma della superficie oculare sono molteplici.
L’uso di lenti a contatto porta a un aumento sulla superficie oculare di batteri cutanei come Pseudomonas e Acinetobacter e a una diminuzione dei normali batteri commensali. Le lenti possono fungere da vettore per trasferire microbi cutanei all’occhio, aumentando potenzialmente il rischio di cheratite microbica.
Il metodo di coltura tradizionale ha una lunga storia, ma una bassa sensibilità. Il tasso di positività della coltura sulla superficie oculare sana è solo del 10-13% 3). Il metodo di coltura ha il vantaggio di rilevare solo batteri vivi, ma non può rilevare la maggior parte dei batteri difficili da coltivare, virus e funghi 4).
Questo è un metodo che sequenzia il gene 16S rRNA dopo amplificazione PCR 4). Può rilevare una diversità più di tre volte superiore rispetto al metodo di coltura 3). Tuttavia, prende di mira solo i batteri e non può rilevare virus o funghi. Un bias di amplificazione PCR può influenzare i risultati 4).
Questo metodo frammenta e sequenzia tutto il DNA di un campione. Può rilevare simultaneamente batteri, virus, funghi e archaea, e consente anche l’analisi dei profili funzionali 4). Tuttavia, in ambienti a bassa biomassa, la contaminazione da frammenti corti (inclusa la contaminazione dai kit di estrazione del DNA, chiamata ‘kitome’) è un problema 4).
Le caratteristiche di ciascun metodo sono riassunte di seguito.
| Metodo | Obiettivo | Vantaggi/Limiti |
|---|---|---|
| Coltura | Solo batteri vivi | Bassa sensibilità (tasso di positività 10-13%) |
| 16S rRNA | Solo batteri | Alta sensibilità ma bias PCR |
| Shotgun | Tutti i microrganismi | Completo ma sensibile alla contaminazione |
Per i campioni a bassa biomassa è necessaria la rimozione (deplezione) del DNA dell’ospite o l’arricchimento del microbioma. La lisi selettiva delle cellule ospiti può aumentare fino a 10 volte il contenuto relativo di DNA batterico4). In futuro è necessaria la creazione di protocolli standardizzati che includano controlli positivi e negativi4).
Attualmente non esiste una terapia consolidata che miri specificamente alla disbiosi del microbioma della superficie oculare. La gestione attuale si divide in miglioramenti dello stile di vita e interventi sperimentali.
Alcuni studi riportano che i probiotici orali migliorano la secrezione lacrimale e il TBUT nell’occhio secco, ma si tratta di risultati di ricerca e non di un trattamento standard. Come meccanismo d’azione è proposta l’immunomodulazione attraverso l’asse intestino-occhio. Per i dettagli, vedere la sezione «Fisiopatologia».
L’omeostasi della superficie oculare è mantenuta da meccanismi di difesa multistrato2)4).
Difese fisiche e chimiche
Riflesso di ammiccamento e lacrimale: rimuove meccanicamente i microrganismi4).
Proteine lacrimali antibatteriche: lisozima, lattoferrina, mucina e defensine inibiscono la crescita batterica4). Il 9% del proteoma lacrimale è coinvolto nella funzione antibatterica4).
Giunzioni strette epiteliali: le giunzioni strette tra le cellule epiteliali della cornea e della congiuntiva formano una barriera fisica2).
Difese immunologiche
CALT: tessuto linfoide associato alla congiuntiva. Strutture follicolari contenenti cellule dendritiche, linfociti B e T, che svolgono sia tolleranza immunitaria che sorveglianza immunitaria2).
IgA secretoria: prodotta dalle plasmacellule produttrici di IgA nella ghiandola lacrimale e nella congiuntiva. Inibisce l’adesione dei patogeni e riveste i batteri commensali in modo non infiammatorio2).
Cellule γδT, MAIT, NKT: cellule T non convenzionali presenti nell’epitelio, che fungono da ponte tra immunità innata e adattativa2).
Corynebacterium mastitidis è un batterio commensale non patogeno frequentemente riscontrato sulla superficie oculare 2). Questo batterio stimola le cellule γδT della congiuntiva per indurre la secrezione di IL-17 e IL-22 2).
I TLR2, TLR4 e TLR5 dell’epitelio corneale sono localizzati non in superficie ma a livello intracellulare nelle cellule alari e basali 2). Questa disposizione strategica mantiene uno stato di ‘immunosilenzio’ (immunosilence) in cui il contatto con i batteri commensali non scatena reazioni infiammatorie indesiderate 2). Quando l’epitelio viene danneggiato, questi TLR vengono attivati e viene avviata la cascata infiammatoria a valle.
Le seguenti vie sono proposte per l’induzione di malattie della superficie oculare da un’anomalia del microbiota intestinale 2):
Nei modelli animali, la superficie oculare dei topi axenici mostra una ridotta densità di cellule caliciformi e danni epiteliali, che migliorano con il trapianto fecale 5).
C. mastitidis è un batterio commensale non patogeno che stimola le cellule γδT della congiuntiva per indurre la secrezione di IL-17 e IL-22. Ciò porta alla produzione di peptidi antimicrobici, al reclutamento di neutrofili e al rafforzamento della barriera epiteliale, impedendo la colonizzazione da parte di patogeni.
Kittipibul et al. (2021) hanno confrontato il microbioma congiuntivale di 20 occhi di pazienti con sindrome di Stevens-Johnson e 20 occhi di soggetti sani 3). Con il metodo di coltura, il 60% degli occhi del gruppo Stevens-Johnson è risultato positivo rispetto al 10% del gruppo sano. Il sequenziamento dell’rRNA 16S ha identificato Pseudoalteromonadaceae, Vibrionaceae, Burkholderiaceae ed Enterobacteriaceae come microbioma centrale del gruppo Stevens-Johnson. Il punteggio di gravità della malattia era significativamente più alto nel gruppo con coltura positiva (p = 0,016).
Peter et al. (2023) hanno riportato l’associazione tra il microbioma sano della superficie oculare e il proteoma lacrimale 4). Tra le 2172 proteine lacrimali, il 9% era coinvolto nella funzione antibatterica. La via del metabolismo degli amminoacidi è considerata un punto di contatto tra i batteri della superficie oculare e la composizione lacrimale, e si suggerisce che Corynebacterium possa contribuire al metabolismo degli amminoacidi.
I batteriofagi sono importanti regolatori delle popolazioni batteriche e si sta studiando la loro applicazione terapeutica come alternativa agli antibiotici 4). Sulla superficie oculare sono stati rilevati anche fagi della famiglia Siphoviridae, che potrebbero diventare futuri bersagli terapeutici 4).
Si sta studiando il trattamento delle malattie della superficie oculare attraverso la manipolazione del microbiota intestinale 2). Sono in corso studi clinici di FMT in pazienti con sindrome di Sjögren, ma sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire il legame fisiopatologico tra microbiota intestinale e superficie oculare 5).
È urgente stabilire protocolli di analisi standardizzati in ambienti a bassa biomassa 4). Si prevede che un’analisi multistrato che integri metagenomica, proteomica e metabolomica approfondisca la comprensione funzionale del microbioma della superficie oculare 3).
