Микробиом — это совокупность всех микроорганизмов и их генетического материала в определенной среде4). Микробиом поверхности глаза (OSM) относится к сообществу бактерий, грибков и вирусов, обитающих на конъюнктиве и роговице2). Микробиота век и ресниц считается частью кожного микробиома.
Здоровая поверхность глаза содержит чрезвычайно мало микроорганизмов по сравнению с другими поверхностями тела и слизистыми оболочками и называется «паукимикробной»4). На одну клетку конъюнктивы обнаруживается около 0,05 бактерий, что примерно в 150 раз меньше, чем на коже лица или слизистой оболочке полости рта4). Такое низкое количество микробов обусловлено селективным давлением антибактериальных ферментов в слезной жидкости (лизоцим, лактоферрин, дефенсины) и механизмами физического удаления при моргании и слезном рефлексе4).
Резидентные микроорганизмы поверхности глаза конкурентно ингибируют колонизацию патогенами и способствуют созреванию и регуляции местного иммунитета1)2). Нарушение этого баланса называется дисбиозом и связано с различными заболеваниями глаз.
Следует отметить, что точное определение «основного микробиома» (микроорганизмов, обычно присутствующих в данной среде) в настоящее время не установлено4). Технические проблемы в средах с низкой биомассой и вариабельность данных затрудняют стандартизацию.
Микробиом поверхности глаза — это совокупность бактерий, грибков и вирусов, обитающих на конъюнктиве и роговице. Он участвует в поддержании гомеостаза и защите от патогенов, а его нарушение (дисбиоз) связано со многими заболеваниями глаз. Подробнее см. в разделе «Патофизиология».
Согласно объединенным данным пяти исследований методом метагеномного дробового секвенирования, бактерии составляют в среднем 91% микроорганизмов поверхности глаза, вирусы — в среднем 5%, грибы и другие эукариоты — в среднем 4% 4).
Бактерии
Три основных типа : Протеобактерии (в среднем 45%), Актинобактерии (в среднем 23%), Фирмикуты (в среднем 19%). Обнаруживаются consistently независимо от метода 4).
Самый abundant род : Corynebacterium (обнаружен в 17/18 исследованиях, средневзвешенное 11%). Далее следуют Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus и Acinetobacter 4).
Культуральный метод : Коагулазоотрицательные стафилококки (КОС) выделяются чаще всего, за ними следуют Corynebacterium и Propionibacterium 3).
Вирусы
TTV (торквотеновирус) : Наиболее преобладающий вирус на поверхности глаза. Обнаруживается в 86,3% здоровой конъюнктивы 4).
Бактериофаги : Вирусы, инфицирующие бактерии, регулирующие плотность и распределение бактериальных популяций 4).
Другие : MSRV, HERV-K (человеческие эндогенные ретровирусы), MCV, HPV обнаруживаются с низкой частотой 4).
Грибы
Два основных типа : Базидиомицеты (в среднем 78,67%) и Аскомицеты (в среднем 19,54%) 4).
Основные грибы : Malassezia (74,65%) присутствует у более 80% испытуемых. Далее следуют Rhodotorula, Davidiella, Aspergillus и Alternaria 4).
Оппортунистические патогены : Fusarium, Aspergillus, Malassezia и др. также присутствуют в здоровых глазах.
Нарушения микробиома поверхности глаза связаны со многими глазными заболеваниями. Ниже приведены основные заболевания и изменения микробной флоры.
| Заболевание | Увеличивающиеся роды бактерий | Уменьшающиеся роды бактерий |
|---|---|---|
| Бактериальный кератит | Streptococcus, Pseudomonas | — |
| Дисфункция мейбомиевых желез | Staphylococcus, Sphingomonas | Corynebacterium |
| Синдром Стивенса-Джонсона | Pseudomonas, Acinetobacter | — |
У пациентов с синдромом Стивенса-Джонсона (ССД) частота положительных культур конъюнктивы составляет 60%, что значительно выше, чем 10% у здоровых лиц 3). Секвенирование 16S рРНК показало увеличение альфа-разнообразия и увеличение Lactobacillus, Bacteroides, Pseudomonas, Staphylococcus и Acinetobacter 3).
Микробиом конъюнктивы у пациентов с диабетом имеет более высокое разнообразие, чем у здоровых людей, с увеличением Acinetobacter и преобладанием Proteobacteria5).
Факторы, изменяющие состав микробиома поверхности глаза, разнообразны.
Ношение контактных линз приводит к увеличению на поверхности глаза кожных бактерий, таких как Pseudomonas и Acinetobacter, и уменьшению нормальных комменсальных бактерий. Линзы могут служить переносчиками кожных микробов на глаз, что может повысить риск микробного кератита.
Традиционный культуральный метод имеет долгую историю, но низкую чувствительность. Частота положительных результатов культивирования на здоровой поверхности глаза составляет всего 10–13% 3). Культуральный метод имеет преимущество в том, что он обнаруживает только жизнеспособные бактерии, но не может обнаружить большинство трудно культивируемых бактерий, вирусов и грибов 4).
Это метод, при котором ген 16S рРНК секвенируется после ПЦР-амплификации 4). Он может обнаружить в три раза большее разнообразие, чем культуральный метод 3). Однако он нацелен только на бактерии и не может обнаружить вирусы или грибы. Смещение ПЦР-амплификации может повлиять на результаты 4).
Этот метод фрагментирует и секвенирует всю ДНК образца. Он может одновременно обнаруживать бактерии, вирусы, грибы и археи, а также позволяет анализировать функциональные профили 4). Однако в средах с низкой биомассой загрязнение короткими фрагментами (включая загрязнение из наборов для экстракции ДНК, называемое «kitome») является проблемой 4).
Характеристики каждого метода приведены ниже.
| Метод | Объект | Преимущества/Ограничения |
|---|---|---|
| Культуральный | Только жизнеспособные бактерии | Низкая чувствительность (частота положительных результатов 10–13%) |
| 16S рРНК | Только бактерии | Высокая чувствительность, но ПЦР-смещение |
| Шотган | Все микроорганизмы | Комплексный, но чувствительный к загрязнению |
Для образцов с низкой биомассой необходимо удаление (деплеция) ДНК хозяина или обогащение микробиома. Селективный лизис клеток хозяина может увеличить относительное содержание бактериальной ДНК до 10 раз4). В будущем требуется создание стандартизированных протоколов, включающих положительный и отрицательный контроль4).
В настоящее время не существует установленного лечения, специфически направленного на дисбиоз микробиома глазной поверхности. Текущее ведение делится на улучшение образа жизни и экспериментальные вмешательства.
Некоторые исследования сообщают, что пероральные пробиотики улучшают слезоотделение и время разрыва слезной пленки (TBUT) при синдроме сухого глаза, однако это данные исследований, а не стандартное лечение. В качестве механизма действия предлагается иммуномодуляция через ось кишечник-глаз. Подробнее см. раздел «Патофизиология».
Гомеостаз поверхности глаза поддерживается многоуровневыми защитными механизмами2)4).
Физическая и химическая защита
Рефлекс моргания и слезоотделения: механически удаляет микроорганизмы4).
Антимикробные белки слезы: лизоцим, лактоферрин, муцин и дефенсины подавляют рост бактерий4). 9% протеома слезы участвует в антимикробной функции4).
Эпителиальные плотные контакты: плотные контакты между эпителиальными клетками роговицы и конъюнктивы образуют физический барьер2).
Иммунологическая защита
CALT: конъюнктивальная лимфоидная ткань. Фолликулярные структуры, содержащие дендритные клетки, B- и T-лимфоциты, отвечающие как за иммунную толерантность, так и за иммунный надзор2).
Секреторный IgA: вырабатывается IgA-продуцирующими плазматическими клетками в слезной железе и конъюнктиве. Ингибирует адгезию патогенов и невоспалительно покрывает комменсальные бактерии2).
γδT-клетки, MAIT-клетки, NKT-клетки: нетрадиционные T-клетки, присутствующие в эпителии, которые связывают врожденный и адаптивный иммунитет2).
Corynebacterium mastitidis — это непатогенная комменсальная бактерия, часто обнаруживаемая на поверхности глаза 2). Эта бактерия стимулирует γδT-клетки конъюнктивы, индуцируя секрецию IL-17 и IL-22 2).
TLR2, TLR4 и TLR5 эпителия роговицы локализованы не на поверхности, а внутриклеточно на уровне крыловидных и базальных клеток 2). Такое стратегическое расположение поддерживает состояние «иммунного молчания» (immunosilence), при котором контакт с комменсальными бактериями не вызывает ненужных воспалительных реакций 2). При повреждении эпителия эти TLR активируются, и запускается нижележащий воспалительный каскад.
Предложены следующие пути индукции заболеваний поверхности глаза при нарушении микробиоты кишечника 2):
На животных моделях поверхность глаза безмикробных мышей показывает снижение плотности бокаловидных клеток и повреждение эпителия, которое улучшается после фекальной трансплантации 5).
C. mastitidis — это непатогенная комменсальная бактерия, которая стимулирует γδT-клетки конъюнктивы, индуцируя секрецию IL-17 и IL-22. Это приводит к выработке антимикробных пептидов, привлечению нейтрофилов и укреплению эпителиального барьера, предотвращая колонизацию патогенами.
Kittipibul и соавт. (2021) сравнили конъюнктивальный микробиом 20 глаз пациентов с синдромом Стивенса-Джонсона и 20 глаз здоровых добровольцев 3). При культуральном методе 60% глаз в группе синдрома Стивенса-Джонсона были положительными по сравнению с 10% в здоровой группе. Секвенирование 16S рРНК выявило Pseudoalteromonadaceae, Vibrionaceae, Burkholderiaceae и Enterobacteriaceae как основной микробиом группы синдрома Стивенса-Джонсона. В культурально-положительной группе показатель тяжести заболевания был значительно выше (p = 0,016).
Peter и соавт. (2023) сообщили о связи между здоровым микробиомом поверхности глаза и протеомом слезы 4). Из 2172 белков слезы 9% были вовлечены в антибактериальную функцию. Путь метаболизма аминокислот рассматривается как точка соприкосновения между бактериями поверхности глаза и составом слезы, и предполагается, что Corynebacterium может способствовать метаболизму аминокислот.
Бактериофаги являются основными регуляторами бактериальных популяций, и изучается их терапевтическое применение в качестве альтернативы антибиотикам 4). На поверхности глаза также были обнаружены фаги семейства Siphoviridae, которые могут стать будущими терапевтическими мишенями 4).
Изучается лечение заболеваний поверхности глаза путем манипуляции с кишечной микробиотой 2). Проводятся клинические испытания FMT у пациентов с синдромом Шегрена, но для выяснения патофизиологической связи между кишечной микробиотой и поверхностью глаза необходимы дальнейшие исследования 5).
Срочно необходима разработка стандартизированных протоколов анализа в средах с низкой биомассой 4). Ожидается, что многоуровневый анализ, объединяющий метагеномику, протеомику и метаболомику, углубит функциональное понимание микробиома поверхности глаза 3).
