La pelle e il suo microbioma dopo l’esposizione ai raggi UV: conseguenze positive o negative?

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La pelle umana oltre a funzionare come una barriera fisica per fermare l’ingresso di agenti patogeni, ospita anche innumerevoli organismi commensali.

Le cellule della pelle e il sistema immunitario interagiscono costantemente con i microbi, per mantenere l’omeostasi cutanea, nonostante le sfide offerte da vari fattori ambientali.

Un importante fattore ambientale che colpisce la pelle è la radiazione ultravioletta (UV-R) della luce solare. L’UV-R è ben noto per modulare il sistema immunitario, e può avere azione sia benefica che deleteria. Puntando le cellule e le molecole all’interno della pelle, i raggi UV-R possono innescare la produzione e il rilascio di peptidi antimicrobici, influenzare il sistema immunitario innato e infine sopprimere la risposta immunitaria cellulare adattativa.

La pelle umana è il più grande organo del corpo con un ecosistema fisico, chimico e biologico diversificato su una superficie di circa 1.8 m2. L’epitelio, cioè la superficie, si impegna in una relazione mutualistica con una vasta gamma di microrganismi, inclusi batteri, funghi, virus, tutti residenti sulla pelle o all’interno della pelle.

La diversità del microbioma cutaneo è dovuta ai diversi ambienti presenti sulla pelle, derivanti da una natura fisica variabile della stessa: umidità, temperatura, pH, contenuto di lipidi e sebo, nonché dall’espressione di peptidi antimicrobici (AMP)

Considerando la capacità di un robusto sistema immunitario cutaneo di rilevare ed eliminare rapidamente invasori provenienti dall’ esterno, è interessante il fatto che un numero notevole di microrganismi risiedano altresì sulla superficie della pelle e si estendano anche a compartimenti sub-epidermici, appendici associate, come capelli e ghiandole.

La colonizzazione varia topograficamente; per esempio, Proteobacteria e Staphylococcus spp. sono abbondantemente presenti sulla superficie della pelle e sono profondamente intrecciati tra loro e altri microrganismi.

Studi recenti indicano che specifiche comunità batteriche sono associate a microambienti umidi, secchi o sebacei della pelle.

Aree umide come l’ombelico, la volta ascellare, la piega inguinale, la piega glutea, il piede, la fossa poplitea e la fossa antecubitale hanno un’abbondanza di Staphylococcus e Corynebacterium spp. e questi organismi sono ben noti per preferire siti di pelle con alta umidità.

Le aree secche come glutei, avambracci e certe altre parti della mano presentano la raccolta più intrecciata di Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes e Bacteriodetes.

Il microbioma cutaneo non si limita solo ai batteri, ma si estende anche alle specie fungine, che hanno un ruolo importante sia nella salute che nelle malattie.

I metodi genomici per caratterizzare le specie fungine sono molto limitati rispetto a quelli disponibili per i batteri. E’ stato osservato che il genere Malassezia predomina nei siti centrali del corpo e delle braccia (schiena, occipite, canale uditivo esterno, piega inguinale, piega retro auricolare, …)

Il tallone plantare ha dimostrato la più alta diversità di specie fungine, con una rappresentazione mista di Malassezia, Aspergillus, Cryptococcus, Rhodotorula, Epicocum e pochi altri. Questo può essere importante in quanto si ritiene che queste specie siano potenziali agenti patogeni in pazienti immunocompromessi.

Il microbiota virale della pelle è invece uno dei sottoinsiemi più raramente studiati del microbioma umano, poiché i virus correlati alla pelle non possono essere coltivati e non esprimono sequenze da rilevare con metodi molecolari.

Negli ultimi anni, ci sono state prove crescenti che suggeriscono che la pelle sana porti virus residenti o di breve durata, come alfa umano, beta e papillomavirus gamma (α-HPV, β-HPV e γ-HPV) presenti sopra e all’interno degli strati superiori della pelle umana.

Acari si trovano solitamente sulla pelle del viso, intorno alle ghiandole pilo sebacee e ai follicoli piliferi e si pensa che facciano parte del microbiota cutaneo commensale, poiché hanno tassi di prevalenza tra il 23% e il 100% in individui sani. Inoltre, gli acari Demodex sono anche associati a condizioni cutanee di aspetto simile alla rosacea.

Tra i fattori ambientali che colpiscono il microbioma residente sulla pelle, UV-R è uno dei più importanti. L’ esposizione a UV-R può alterare / danneggiare la comunità microbica, causando l’interruzione dei componenti microbici e / o la formazione di antigeni batterici, alcuni dei quali possono diventare immunogeni.

Gli Uv-R, specialmente UV-B (280–315nm) e UV-A(315–400nm) sono noti per essere coinvolti in lentiggini cutanei, rughe, fotoallergie e reazioni fototossiche e induzione e progressione di tumori.

Uno degli aspetti ampiamente noti dell’UV-R sulla pelle è la capacità di indurre foto-prodotti come i dimeri di pirimidine e mutazioni genetiche che sono collegati alla carcinogenesi. La soppressione immunitaria è indotta anche dall’UV-R ed è considerata un altro dei suoi impatti nocivi. E’ stato anche scoperto in seguito che l’esposizione ai raggi UV-R e la soppressione immunitaria erano collegate alla carcinogenesi indotta dai raggi UV.
Da allora, le proprietà immunomodulanti dell’UVR sono state confermate impiegando modelli di ipersensibilità a contatto (CHS) nei topi così come nell’uomo.

Le reazioni fotochimiche più studiate innescate dall’UV-R sono il danno al DNA e la formazione di reattivi come il fattore di attivazione delle piastrine (PAF) nella pelle.

Vengono attivati anche citochine, come il fattore di necrosi tumorale (TNF)-z, interleuchina (IL)-4, IL-10, IL-33 e prostaglandine E2.
Il fattore immunosoppressivo PAF, causa una cascata di eventi a valle che portano alla fine al rilascio di IL-10, e infine la soppressione immunitaria. Poiché l’UV-R sopprime il sistema immunitario, ed è stato confermato anche in precedenti ricerche, si può ipotizzare che l’esposizione all’UVR possa peggiorare le malattie infettive.



È noto da molto tempo infatti che l’esposizione ai raggi UV ad esempio può innescare e/o esacerbare le manifestazioni del virus simplex dell’herpes (HSV). Sulle labbra dei pazienti che ospitano le infezioni latenti di HSV-1(tipo1) è stata osservata un’induzione dipendente dalla dose UV. Questo è stato evidenziato anche in casi di HSV-2 (tipo2).

Alcuni batteri e funghi mostrano una tolleranza selettiva ai raggi UV-R per parte dei loro cicli vitali e sono spesso vulnerabili agli effetti dei raggi UV durante la sporulazione, la diffusione e altri processi come l’infezione.

Uno dei principali effetti di UV-R sui microbi è un danno al DNA, che può provocare un aumento della variabilità o alterare il paesaggio delle comunità microbiche, interrompendo in tal modo il metabolismo biotico.

Tuttavia, non tutti i microbi sono suscettibili agli effetti dannosi della UVR. Ad esempio, molti funghi mostrano effetti foto-morfogeni dopo esposizione a UV-R.
Si ritiene che la pityriacitrina, un composto filtro UV prodotto da Malassezia furfur in seguito a esposizione solare, sia un filtro protettivo. Si ipotizza infatti che i funghi abbiano sviluppato questo filtro UV per ridurre la sensibilità e sopravvivere in competizione con altri commensali.

Tuttavia, i meccanismi completi mediante i quali l’UV-R innesca le manifestazioni cliniche dell’HSV non sono stati compresi, ma è possibile che il sistema dell’UV contribuisca. Inoltre, vi sono alcune prove del fatto che l’esposizione ai raggi UV può essere un trigger di riattivazione dell’infezione latente del virus Varicella-zoster, con conseguente herpes zoster.

Al contrario, il trattamento con luce blu e la fototerapia UV convenzionale possono agire in modo benefico nell’acne vulgaris alterando il microbioma cutaneo e riducendo la densità di Propionibacterium acnes.
Infatti, l’UV-R è noto per essere battericida e può rompere lipopolisaccaridi (LPS), acidi lipotossici (LTA) e altri metaboliti batterici che hanno proprietà immunomodulatorie.
Per eseguire queste funzioni, la pelle è dotata di cellule immunitarie specializzate del sistema immunitario innato e adattativo. Un danno acuto alla pelle porterà alla produzione di alcuni ligandi, che possono attivare i cheratinociti e alla fine determinare il rilascio di mediatori infiammatori.

Pertanto, il microbioma cutaneo è probabilmente il driver principale e l’amplificatore di varie patologie cutanee.
Esso svolge un ruolo importante nello sviluppo e nel mantenimento dell’omeostasi e della regolazione del sistema immunitario ospite. Con l’aumento dell’incidenza di condizioni cutanee indotte da UV, l’importanza del sistema immunitario della pelle nel mantenere la tolleranza verso il microbioma residente può essere cruciale. Poiché il microbioma cutaneo può interagire e co-controllare sia il sistema immunitario innato che quello adattativo, sarà di grande importanza in futuro capire la sua relazione con il sistema immunitario ospite.

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BIBLIOGRAFIA/SITOGRAFIA

“The Skin Microbiome: Is It Affected by UV-induced Immune Suppression?”
VijayKumar Patra, Scott N. Byrne and Peter Wolf

 

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