معلومة

المسح الجيني الأول للتنوع الفطري لجلد الإنسان

المسح الجيني الأول للتنوع الفطري لجلد الإنسان



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

"وجد الباحثون أن نوعًا واحدًا من الفطريات ، ينتمي إلى جنس الملاسيزية ، يسود في الرأس والجذع. الأيدي التي تؤوي تنوعًا كبيرًا من البكتيريا ، هي موطن لأنواع قليلة نسبيًا من الفطريات. في المقابل ، القدم ، بما في ذلك تحتوي أظافر القدم والكعب وأصابع القدم على تنوع هائل.

"تطبيق تسلسل الحمض النووي على دراسة فطريات الجلد هو التقدم الطبيعي في فهم الحياة الميكروبية التي تتعايش على أجسامنا ،" قال المدير العلمي لـ NHGRI دانيال كاستنر ، دكتوراه ، دكتوراه. "جنبًا إلى جنب مع تسلسل الجينوم الأخير لتحديد التنوع البكتيري ، يوفر هذا التحليل للتنوع الفطري صورة أكثر اكتمالا للميكروبيوم البشري."

قال هايدي كونغ ، دكتوراه في الطب ، مؤلف مشارك كبير ومحقق في فرع الأمراض الجلدية بمركز أبحاث السرطان التابع للمعهد القومي للسرطان في المعهد القومي للسرطان: "المجتمعات الفطرية تحتل مجالات معقدة ، حتى في جسم الإنسان". "من خلال اكتساب وعي أكثر اكتمالاً بالنظم البيئية الفطرية والبكتيرية ، يمكننا معالجة الأمراض الجلدية المرتبطة بشكل أفضل ، بما في ذلك الأمراض الجلدية التي يمكن أن تكون مرتبطة بعلاجات السرطان."

مصدر

هل هناك مرجع آخر لهذا البحث من فضلك؟


الرابط موجود في أسفل المقالة التي قمت بربطها. إنها إحدى أوراق Nature لذا فأنت بحاجة إلى الحصول على حقوق الوصول.


الملاسيزية الكروية

حتى الآن ، فإن ملاسيزية جنس يشمل 15 نوعا من الخميرة القاعدية أحادية الخلية ، وهي الملاسيزية الكروية , تقييد الملاسيزية, ملاسيزية فورفور, ملاسيزية سيمبودياليس, ملاسيزية سلوفيا, الملاسيزية الجلدية, الملاسيزية pachydermatis [150] , ملاسيزية الفرس, ملاسيزية كابري, الملاسيزية cuniculi, ملاسيزية نانا, ملاسيزية أوبتوزا, ملاسيزية جابونيكا, ملاسيزية ياماتوينسيس [151] و ملاسيزية أرونالوكي [152]. الستة الأولى هي الفطريات الأكثر شيوعًا التي تشكل الميكروبات الفطرية لجلد الإنسان [153]. نادرًا ما تكون بعض أنواع ملاسيزية يمكن أن يسبب IFIs عن طريق إنتاج خيوط ، والتي تؤثر بشكل أساسي على القلب والرئتين عند الرضع في المستشفى الذين يتلقون التغذية الوريدية [154155] ، وفي المرضى الصغار بسبب الاستخدام غير السليم للقسطرة [156]. على العكس من ذلك ، يمكن أن يحدث التهاب الجلد الدهني والتهاب الجلد التأتبي والتهاب الجريبات والنخالية المبرقشة وقشرة الرأس بشكل شائع ، مع ملاسيزية النيابة. كونه العامل المسبب للمرض الرئيسي [157]. على وجه الخصوص ، قشرة الرأس هي حالة قبيحة مزعجة ، تؤثر على أكثر من 50٪ من سكان العالم [158]. العوامل المحفزة هي زيادة إنتاج الزهم ، والتعرض الفردي (الوراثة) ، والتهيج الذي تحدده الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض ، مثل ملاسيزية النيابة. في البداية ، تم إرجاع مسببات قشرة الرأس الممرضة إلى م. فورفور، ولكن في وقت لاحق ظهر ذلك م و مقيّد الموجودة في فروة الرأس مسؤولة بشكل رئيسي [159.160]. نظرًا لأن هذه الفطريات تحتاج إلى بيئة غنية بالدهون كمصدر رئيسي للكربون للنمو ، فإن الزهم مثالي للاستعمار عن طريق ملاسيزية النيابة. (ماعدا M. pachydermatis). تحرر الليباز الفطري المفرط الإفراز سلائف الأحماض الدهنية من الدهون الثلاثية الموجودة في الزهم الجلدي. وبالتالي يتم امتصاص الأخير ، مما يعزز تخليق حمض الميريستيك الجامح الضروري للفطر [161،162]. على وجه الخصوص ، تبين أن حمض الأوليك هو المنتج الرئيسي المتكون من التحلل المائي للدهون الثلاثية بواسطة م الليباز [159.160]. يخترق حمض الأوليك طبقة البشرة القرنية ويسبب استجابة التهابية في أكثر الأفراد حساسية ، مما يؤدي إلى انتشار وتشتت خلايا الجلد الميتة بشكل سريع [157].

أظهرت دراسات المجهر الإلكتروني أن خلايا Malessezia النيابة. لها جدار خلوي سميك ومتعدد الطبقات مع انقلاب مميز [163،164]. نسبة الدهون العالية في جدار الفطريات (15٪ -20٪ وزن / وزن) أكبر من S. cerevisiae و C. البيض، يجعله أكثر كارهًا للماء ومسؤولًا عن مقاومة الأدوية والجهاز المناعي المضيف بالإضافة إلى كونه محفزًا للالتهاب [163-165]. أظهرت الدراسات الحديثة أن الالتهاب يمكن أن يحدث أيضًا عن طريق إنتاج جزيئات الالتصاق بالخلايا الكيراتينية الجلدية البشرية ، والكيموكينات ، والسيتوكينات الالتهابية الفطرية [164،166]. علاوة على ذلك ، فإن وجود البروتين المسبب للحساسية Mala s 1 على جدار الفطريات له دور في اضطرابات الجلد [167].

تتكون العلاجات المتاحة المضادة للقشرة من دمج المكونات النشطة في الشامبو لتقليل نمو الفطريات عن طريق تثبيط التخليق الحيوي للستيرول (الكيتوكونازول أو الأزولات الأخرى) ، أو عن طريق مقاطعة أنشطة الغشاء (بيريثيون الزنك) [159160]. تعتمد العلاجات الأخرى الأقل فعالية على ثاني كبريتيد السيلينيوم أو قطران الفحم أو الكبريت [157]. بسبب ظهور العديد من السلالات المقاومة للأدوية ، تم البحث عن أهداف جديدة. في الآونة الأخيرة ، تم اقتراح تثبيط الليباز الفطري و β-CAs الموجودة في هذه الفطريات كإستراتيجية مبتكرة لمكافحة القشرة ، وذلك باستخدام م كنموذج [167،168]. على وجه الخصوص ، تم تحديد الجين الذي يرمز للفطر الفريد β-CA (MgCA) في جينومه ، وأثبت أنه محفز فعال في ثاني أكسيد الكربون.2 الترطيب في المختبر (كقط = 8.6 × 10 5 ث -1 و كقطم = 6.9 × 10 7 م -1 ث -1) [138،168]. تم تقييم تثبيط MgCA بالأنيونات والسلفوناميدات (السريرية أم لا) في المختبر. تم تحديد بعض المركبات الفعالة ، وتقييمها لاحقًا في الجسم الحي. تم توضيح عيوب نمو الفطريات والتأثيرات المضادة للقشرة ، المكافئة لتلك الخاصة بعقار الآزول القياسي كيتوكونازول [168،169]. ومع ذلك ، فإن العيب الرئيسي الذي ظهر في هذه الدراسات هو أن القليل من مركبات السلفوناميد النشطة تسبب مشاكل في النفاذية من خلال الأغشية البيولوجية وقد تؤدي إلى ردود فعل تحسسية لدى بعض المرضى [168،170،171]. وهكذا ، فإن العثور على بدائل غير سلفوناميد لتثبيط MgCA نشأ كتحد لم يكن من السهل مواجهته ، ولكنه كان ذا أهمية كبيرة في مجال مستحضرات التجميل [168،169].

ومن ثم ، فقد تم مؤخرًا فحص مكتبة كبيرة من CAIs البشرية ، التي تنتمي إلى أنماط كيميائية مختلفة ، لتثبيط MgCA لتحديد العوامل الأكثر ملاءمة. بالتفصيل ، تم العثور على مضادات القشرة المحتملة بين MTCs و DTCs ، الفينولات ، البوليفينول ، benzoxaboroles ، و N-nitrosulfonamides [114،116،117،172–176]. أظهرت MTCs و DTCs فعالية مثبطة لـ MgCA في النطاق النانوي العالي والمنخفض الميكرومولار (Kأناs في النطاق 0.38 - 18.9 ميكرومتر) ، لكنها لم تكن انتقائية للشكل الإسوي الفطري على CA I و II البشري في كل مكان بعيدًا عن الهدف [172،173]. وبالمثل ، فإن 6- (thio) ureido benzoxaboroles ، وكذلك المشتقات غير المستبدلة ، تمنع MgCA في النطاق الميكرومولار المتوسط ​​(Kأناs = 22.5–98.5 ميكرومتر) مع نسبة انتقائية لـ MgCA على hCA I و II قابلة للمقارنة مع DTCs و MTCs [114]. أظهرت لوحة من الفينولات المتاحة تجاريًا ، والتي تم استبدالها بشكل مختلف على الحلقة العطرية ، نتائج أفضل من حيث الانتقائية ، حيث أظهرت العديد من هذه المركبات تأثيرًا مثبطًا تفضيليًا ضد الإنزيم الفطري (Kأناs = 0.6–44.9 ميكرومتر) على تلك البعيدة عن الهدف [174]. نظرًا لأن 1،2،4-benzenetriol تبين أنه أكثر مثبطات MgCA الفينولية انتقائية ، تم تمديد الفحص إلى مجموعة من البوليفينول الطبيعي (Kأناs = 0.9-9.1 ميكرومتر) ، التي تزداد انتقائيتها بشكل أكبر للإنزيم الفطري على hCA I و II [175]. N-Nitrosulfonamides هي فئة أخرى من المركبات التي تتمتع بنشاط مثبط ضد MgCA (Kأناs = 0.22–8.09 ميكرومتر) مع بعض هذه المشتقات تظهر أيضًا انتقائية للإيزوزيم الفطري [176]. سمح إنتاج أملاح الفضة بالحصول على مركبات مزدوجة المفعول ، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا التأثير المضاد للميكروبات للفضة [117]. نظرًا لأن التركيب البلوري MgCA لم يتم حله بعد ، فقد تم اقتراح نموذج تم إنشاؤه بواسطة التماثل مؤخرًا لإلقاء الضوء على وضع الربط للأنماط الكيميائية المختلفة المذكورة أعلاه داخل موقع الإنزيم النشط (الشكل 19.10A-C). التركيب البلوري لـ Can2 من C. neoformans تم استخدام (PDB 2W3N) كقالب [172].

الشكل 19.10. في silico ، تنبأت أوضاع الربط لـ (A) DTC ، (B) benzoxaborole ، و (C) بوليفينول داخل موقع MgCA النشط. يتم تمثيل الروابط الهيدروجينية ، π و π- الكاتيون على النحو التالي خطوط صفراء وزرقاء وخضراء متقطعة، على التوالى.


تحليل الميكروبيوم البشري للفطريات من الجلد ومواقع الجسم الأخرى

جسم الإنسان موطن لعدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة ، وكثير منها سكان متعايشون غير ممرضين ، بما في ذلك البكتيريا والعتائق والفيروسات والفطريات. هذه الميكروبات المرتبطة بالبشر ضرورية في ترسيخ صحة الإنسان ومرضه والحفاظ عليهما. تم تمكين الميكروبيوم في العديد من مواقع الجسم ، بما في ذلك الجلد ، بفضل التطورات الكبيرة في تقنيات التسلسل من الجيل التالي ، (Grice and Segre 2011 Cui et al. 2013 Huffnagle and Noverr 2013). اتخذت غالبية هذه الدراسات وجهة نظر مركزية البكتيريا ، وسلطت الضوء فقط على تنوع الأنواع البكتيرية (Parfrey et al. 2011).

على جلد الإنسان ، لا يقتصر التنوع الميكروبي على البكتيريا. تساهم الفطريات والفيروسات والعث أيضًا في ميكروبيوم جلد الإنسان. تميز أول تحليل تسلسل واسع النطاق بالتنوع الفطري (& # x0201cmycobiome & # x0201d) على جلد 10 متطوعين بالغين أصحاء (HVs) (Findley et al. 2013). تم أخذ عينات من إجمالي 14 موقع جلدي يمثلون مجموعة من الخصائص الفسيولوجية & # x02014dry ، والرطب ، والدهني & # x02014 عن طريق طريقة المسحة. فيندلي وآخرون. استخدم كل من النهج المعتمد على الثقافة والمستقل عن الثقافة لجمع الكائنات الحية الدقيقة في كل موقع من مواقع الجسم. تم ترتيب واسمتين جزيئيتين للفطريات ، جين 18S rRNA ومنطقة المباعد الداخلية 1 (ITS1) ، بالإضافة إلى جين 16S rRNA الخاص بالبكتيريا ، واستخدامها لتصنيف هذه المجتمعات (Khot et al. 2009). نتج عن تقنية التسلسل من الجيل التالي المستخدمة في هذه الدراسة أكثر من خمسة ملايين متسلسلة ، في حين تم استرداد ما يقرب من 140 عزلة من طريقة الاستزراع (Findley et al. 2013).

كشف تحليل التسلسل ذلك ملاسيزية هي الفطريات الأكثر وفرة في العديد من مواقع جلد الإنسان ، كما هو موضح سابقًا بالنسبة لفروة الرأس (Gemmer et al.2002). هؤلاء المؤلفين مثقف ثلاثة من الإنسان المرتبط ملاسيزية محيط: م. جلوبوسا ، م، و M. sympodialis. كشف التسلسل ثمانية إضافية ملاسيزية الأنواع المقيمة على الجلد ، وكذلك غير المصنفة ملاسيزية النيابة. كانت الأذن والجبهة تؤويان بشكل رئيسي مقيّد ، بينما كانت المواقع المتبقية خليطًا من م و M. sympodialis.

على عكس التنوع البكتيري الواسع الموجود في جميع مواقع جلد الإنسان المختبرة (Grice et al. 2009) ، فإن التنوع الفطري للجلد يعتمد بشكل أكبر على الموقع. المواقع الموجودة على الظهر والرأس هي الأكثر استقرارًا مع أقل تنوع ، بينما تعرض مواقع الذراع القريبة تنوعًا متوسطًا. مواقع القدم ليست مستقرة للغاية ، وتتغير بمرور الوقت ، وهي الأكثر تنوعًا ، مع 40 جنساً على الأقل يستعمر كل موقع قدم (Findley et al. 2013). كشف التحليل الطولي لستة من 10 مركبات هيفس أن ميكروبات الأقدام تتغير بمرور الوقت ، وهو أمر متوقع ، لأن أخذ العينات حدث خلال فصل الصيف عندما تتعرض الأقدام بشكل متكرر للبيئة. مجتمعة ، تشير هذه البيانات إلى ذلك ملاسيزية الأنواع وفيرة على جلد الإنسان ، والأقدام متنوعة للغاية ، وتضاريس الفطريات تختلف عن تلك الخاصة بالبكتيريا في أن الخصائص الفسيولوجية للجلد لا تحدد المجتمعات الفطرية ، بل إن موقع الجسم مهم.

الدراسات التي تستكشف الفطريات الجلدية تهم أطباء الأمراض الجلدية ، لأن الالتهابات الفطرية في القدم تشكل مصدر قلق على الصحة. تستكشف إحدى الدراسات مرض القدم لدى لاعبي كرة القدم باستخدام نهج يعتمد على الثقافة (Purim et al.2005). الأجناس الرئيسية التي لوحظت في هذه المجموعة من الرياضيين كانت في المقام الأول الفطريات الجلدية ، Trichophyton rubrum (40٪) ، و داء المشعرات (36.4٪) بينما الكانديدا والفطريات الأخرى شكلت النسبة المتبقية 24٪. فيندلي وآخرون. (2013) لوحظ أيضًا تريتشوفيتون باعتباره الفطر الجلدي الوحيد في دراسة المسح الفطري وفقط على أقدام HVs. أجناس مثل ميكروسبوروم و البشرة لم يتم ملاحظتها.

ملاسيزية تم وصفها تاريخيًا بأنها وجدت على جلد الحيوانات ذوات الدم الحار. منذ ظهور الأساليب القائمة على الحمض النووي لتوصيف المجتمعات الميكروبية ، هناك العديد من التقارير ملاسيزية أو ملاسيزيةمثل الكائنات الحية. تشمل العينات أحشاء الخنفساء (Zhang et al. 2003) والديدان الخيطية (Renker وآخرون 2003) والإسفنج (Gao وآخرون 2008) والشعاب المرجانية (Amend et al. 2012) والعينات المحمولة جواً (Pitkaranta et al. 2008) . فهم أفضل لـ ملاسيزية قد ينشأ التكيف مع جلد الثدييات من مقارنات مع ملاسيزيةمثل الكائنات الحية من مصادر بيولوجية أخرى.


رموز الانضمام

الانضمام

GenBank / EMBL / DDBJ

تسلسل قراءة الأرشيف

ودائع البيانات

تم تقديم بيانات التسلسل من هذه الدراسة إلى GenBank / EMBL / DDBJ تحت أرقام الانضمام KC669797 – KC675175 ، وأرشيف قراءة التسلسل ، ويمكن الوصول إليها من خلال تعريف BioProject رقم 46333. تم إيداع البيانات الوصفية للمريض والعينة في قاعدة بيانات الوصول الخاضع للرقابة للأنماط الجينية والأنماط الظاهرية (dbGaP) تحت الانضمام إلى الدراسة phs000266.v1.p1.


الكائنات الدقيقة لها تفضيلات طبوغرافية وبيئية

بشكل عام ، تعرض الجراثيم الجلدية مجموعة كبيرة ومتنوعة من البكتيريا الموجبة للجرام مثل المكورات العنقودية ، Cutibacterium (معروف سابقا ب Propionibacterium) و الوتدية الأنواع في حين أن البكتيريا سالبة الجرام ممثلة تمثيلا ناقصا وتعتبر بالأحرى كائنات دقيقة عابرة. تنتمي الفطريات الأكثر وفرة على جلد الإنسان إلى الجنس ملاسيزية، والتي تسود معظم مواقع الجسم ، باستثناء القدمين حيث يوجد تنوع فطري أعلى بنسبة 30-33. تشير الدلائل الناشئة إلى أن بشرة الإنسان ذات المظهر الصحي تأوي أيضًا فيروسات مقيمة أو عابرة. على سبيل المثال ، تم التعرف على فيروسات الورم الحليمي البشري بيتا وجاما على جلد معظم الأفراد 34-36. يعتمد عدم تجانس سطح الجلد على الخصائص الفسيولوجية (درجة الحموضة ودرجة الحرارة ومحتوى الدهن والرطوبة (المرتبطة بوجود العرق والغدد الدهنية الموزعة عبر الجلد)) والتضاريس (سطح خشن أو أملس للخلايا القرنية) وكذلك على العوامل البيئية الخارجية - مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ودرجة الحرارة والرطوبة - وينعكس ذلك في الاستعمار الميكروبي التفاضلي 30. بشكل عام، Cutibacterium تم العثور عليها مزدهرة في المناطق الدهنية مثل الجبهة ، في حين تم العثور على المناطق الرطبة مثل السرة أو الإبط مستعمرة بشكل تفضيلي من قبل الوتدية و المكورات العنقودية. تتميز المناطق الجافة مثل أخمص الساعد بأكبر تنوع من الكائنات الحية الدقيقة ، بدلاً من 37-40. علاوة على ذلك ، يختلف تكوين المجتمع الميكروبي الدقيق للجلد من فرد إلى آخر ، ومن المثير للاهتمام أن يظل مستقرًا تمامًا بمرور الوقت 41. وبشكل أكثر تحديدًا ، حتى في منطقة صغيرة مثل الوجه ، تم العثور على اختلافات مكانية وعرقية شاسعة في توصيل الجلد وفقدان الماء عبر الجلد (TEWL) ورسم خرائط لها ، مما يشير إلى موطن متنوع وبالتالي استعمار ميكروبي تفاضلي 42. أنشأ بوسليماني وزملاؤه 43 خرائط طبوغرافية ثلاثية الأبعاد لتصور بدقة مكانية عالية التركيب الكيميائي والميكروبي لسطح جلد الإنسان. ومن المثير للاهتمام أن الدراسة أظهرت أن التركيب الجزيئي للجلد يختلف عبر الجسم ويختلف بين الأفراد حتى بدرجة أعلى من تكوين المجتمع الميكروبي. تمثل هذه التنوعات بين الأفراد وبين الأفراد في التركيب الميكروبي / الكيميائي تحديًا كبيرًا لأساليب العناية بالبشرة. يجب أخذ عدم التجانس الميكروبي في الاعتبار حيث يوجد وعي متزايد بتأثير مستحضرات التجميل على النظام البيئي للبشرة 44. تشير الأدلة الحديثة الناتجة عن دراسة أبلغ عنها ناكاتسوجي وزملاؤه 1 إلى أن البكتيريا لا تقتصر على سطح الجلد ، ولكن تم اكتشاف المستقلبات البكتيرية ومستضدات البكتيريا وكذلك الحمض النووي الريبوزي الريبوزومي والبكتيريا في الطبقات العميقة من البشرة وحتى في الأدمة والأنسجة الدهنية الجلدية ، وهي مناطق كان يُعتقد تقليديًا أنها تفتقر إلى مجتمع ميكروبي في غياب إصابة الجلد. لم تقدم الدراسة أي دليل مباشر على أن البكتيريا الحية تزدهر وتعيش في الأدمة لأن الأساليب المستخدمة لم تكن قادرة على التمييز بين الخلايا الحية أو الميتة. ومع ذلك ، على الرغم من أنه لا يزال يتعين تحديد مسار الدخول ، فمن المفترض أن البكتيريا الحية قد تكون موجودة في مقصورات تحت الجلد منذ إزالة الحمض النووي الريبي البكتيري بسرعة بعد موت الخلية ، وبالتالي فإن إشارة تهجين الرنا الريباسي 16S القوية لن تكون متوقعة 45. ومع ذلك ، على الرغم من أن الدراسة تحتاج إلى مزيد من الدعم من المزيد من التحقيقات ، إلا أنها تمثل دليلًا مبكرًا على احتمال حدوث تفاعل مادي بين الخلايا المتعايشة والخلايا الجلدية والجهاز المناعي للمضيف.


معلومات الكاتب

ساهم هؤلاء المؤلفون بالتساوي: Laura-Isobel McCall و Chris Callewaert و Qiyun Zhu.

الانتماءات

قسم الكيمياء والكيمياء الحيوية ، جامعة أوكلاهوما ، نورمان ، أوكلاهوما ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا النباتية ، جامعة أوكلاهوما ، نورمان ، أوكلاهوما ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم طب الأطفال ، جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

كريس كاليويرت ، كيون تشو ، سي جين سونغ ، بيتر سي دورستين وأمبير روب نايت

مركز البيئة والتكنولوجيا الميكروبية ، جامعة غينت ، جنت ، بلجيكا

مركز ابتكار الميكروبيوم ، جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

سي جين سونغ وبيتر سي دورستين وأمبير روب نايت

مدرسة Skaggs للصيدلة والعلوم الصيدلانية ، جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

أمينة بوسليماني ، مادلين إرنست وأمبير بيتر سي دورستين

مركز ابتكار قياس الطيف الجماعي التعاوني ، جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

أمينة بوسليماني ، مادلين إرنست وأمبير بيتر سي دورستين

قسم أبحاث الأحياء البحرية ، معهد سكريبس لعلوم المحيطات ، جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الكيمياء الحيوية ، جامعة بورتوريكو ، سان خوان ، بورتوريكو ، الولايات المتحدة الأمريكية

كلية الهندسة المعمارية ، جامعة بورتوريكو ، سان خوان ، بورتوريكو ، الولايات المتحدة الأمريكية

مركز العلوم البيئية ، الجامعة الفيدرالية في أمازوناس ، ماناوس ، البرازيل

قسم الهندسة المدنية والمعمارية والبيئية ، جامعة تكساس في أوستن ، أوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الأحياء ، جامعة بورتوريكو ، سان خوان ، بورتوريكو ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم العلوم البيئية ، جامعة بورتوريكو ، سان خوان ، بورتوريكو ، الولايات المتحدة الأمريكية

كلية الصحة والخدمات الإنسانية ، مكتب نزاهة البحث ، جامعة كونكورديا ، بورتلاند ، أوريغون ، الولايات المتحدة الأمريكية

Universidad Nacional de la Amazonia Peruana ، إكيتوس ، بيرو

مركز التكنولوجيا الحيوية المتقدمة والطب ، جامعة روتجرز ، بيسكاتواي ، نيوجيرسي ، الولايات المتحدة الأمريكية

مركز العلوم الطبيعية والإنسانية ، الجامعة الفيدرالية في ABC ، ​​سانتو أندريه ، البرازيل

قسم علوم وهندسة الكمبيوتر ، جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الهندسة الحيوية ، جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الكيمياء الحيوية والأحياء الدقيقة ، جامعة روتجرز ، نيو برونزويك ، نيوجيرسي ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الأنثروبولوجيا ، جامعة روتجرز ، نيو برونزويك ، نيوجيرسي ، الولايات المتحدة الأمريكية

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

M.G.D.-B. ، P.C.D. و R.K. تصور وتصميم الدراسة. M.G.D.-B. ، J.F.R.-C ، HSP ، J.H. ، R.R. ، O.H.B. ، M.J.B. ، L.C.P. ، A.N. و H. جمعت العينات والبيانات الوصفية. أ. حصلت على بيانات LC – MS. L.-I.M. قاد تحليل البيانات LC-MS. نسخة. قاد تحليل التصنيف والبيانات الوصفية. Q.Z. قاد بيانات الحمض النووي وتحليل متعدد omics. ج. أداء qPCR. S.J.S ، M.E. ، H.C ، A.N. ، A.B. و J.J.M. قدمت مساهمات إضافية لتحليل البيانات. L.-I.M.، C.C.، Q.Z. و M.G.D.-B. كتب المخطوطة بمساهمات من ر. و P.C.D. راجع جميع المؤلفين المخطوطة النهائية.

المؤلفون المراسلون


الملخص

الجلد هو أكبر عضو في جسم الإنسان ويوفر خط الدفاع الأول ضد الهجمات البيئية وغزو العوامل الممرضة. ويؤوي العديد من المجتمعات الميكروبية المتعايشة في مواقع مختلفة من الجسم ، والتي تلعب أدوارًا مهمة في استشعار البيئة ، والحماية من الاستعمار والعدوى من مسببات الأمراض ، وتوجيه الجهاز المناعي المضيف استجابة للغزوات الأجنبية. يتنوع ميكروبيوم الجلد إلى حد كبير بين الأفراد ومواقع الجسم ، حيث يتشارك العديد من الأعضاء المتعادلة الأساسية بشكل شائع بين الأفراد في الحالة الصحية. هذه المتكافئات الميكروبية ضرورية لصحة الجلد ويمكن أن تؤدي إلى المرض عندما تتغير وفرتها وأنشطتها بسبب التغيرات في البيئة أو في المضيف. بينما مكنت التطورات الحديثة في تقنيات التسلسل عددًا كبيرًا من الدراسات لتوصيف التركيب التصنيفي لميكروبيوم الجلد في مواقع الجسم المختلفة وتحت ظروف فسيولوجية مختلفة ، لدينا فهم محدود لتكوين الميكروبيوم ودينامياته على مستوى الإجهاد ، وهو مرتفع للغاية مهم للعديد من الأمراض المرتبطة بالميكروبات. الدراسات الوظيفية للمجتمعات الميكروبية الجلدية والتفاعلات بين أفراد المجتمع ومع المضيف شحيحة حاليًا ، مما يستدعي إجراء تحقيقات مستقبلية. في هذه المراجعة ، نلخص النتائج الأخيرة على ميكروبيوم الجلد ، مع إبراز أدوار المتكافئات الرئيسية ، بما في ذلك البكتيريا والفطريات والعاثيات ، في تعديل وظائف الجلد في الصحة والمرض. كما تم تضمين الدراسات الوظيفية للجراثيم الجلدية في المستويات المترسخة والبروتينية لتوضيح التفاعلات بين الجراثيم والجلد المضيف.

الاختصارات

مقدمة

الجلد هو أكبر عضو في جسم الإنسان ويلعب أدوارًا مهمة في فسيولوجيا الإنسان. يتم تنظيمه كتجمع للخلايا في طبقات عالية التنظيم بما في ذلك البشرة والأدمة والمناطق تحت الجلد ، ويعمل الجلد كحاجز مادي يحمي الأعضاء الداخلية من التغيرات البيئية وغزو مسببات الأمراض (ماديسون ، 2003).

يعد الجلد أيضًا مضيفًا لمئات الكائنات الحية الدقيقة ، بما في ذلك البكتيريا وحقيقيات النوى والفيروسات. بعد الولادة مباشرة ، تستعمر مجتمعات ميكروبية متنوعة الجلد في مواقع مختلفة بمنافذ فسيولوجية ومناعية فريدة. الكائنات الحية الدقيقة المقيمة تحبس العناصر الغذائية من إفرازات الجلد وتشكل نظامًا بيئيًا ديناميكيًا مع الجلد المضيف من خلال التفاعلات المعقدة داخل المجتمعات الميكروبية ومع المضيف. تركيبة وديناميكيات ووظيفة ميكروبيوتا الجلد لها تأثير كبير على صحة الجلد ووظيفته.

تم التعرف على الكائنات الحية الدقيقة الجلدية في الغالب في دورها في أمراض الجلد المختلفة ، وكان التركيز في الآثار الطبية على كيفية إزالة الكائنات المسببة للأمراض. كشفت الأبحاث في السنوات الأخيرة من خلال دراسات الميكروبيوم أن الكائنات الحية الدقيقة الموجودة على الجلد هي جزء أساسي من النظام التكافلي للميكروبات ، مما يشير إلى أن التعايش الجلدي يلعب أدوارًا مهمة في الحفاظ على صحة الجلد ووظائفه المناسبة (Sanford & Gallo ، 2013). تدعو هذه النظرة الجديدة إلى التعرف على تغيير النموذج في وظائف الكائنات الحية الدقيقة الجلدية في صحة الجلد واستراتيجيات علاج جديدة للأمراض الجلدية المرتبطة بالكائنات الحية الدقيقة.

التركيب التصنيفي لميكروبيوم جلد الإنسان

في حين أن التركيب التصنيفي لميكروبيوم الجلد يتميز جيدًا على مستوى الجنس أو في بعض الأحيان الأنواع ، إلا أن تكوينه وديناميكياته على مستوى الإجهاد لا تزال غير مفهومة جيدًا. أظهرت دراستان أن اثنين من أكثر أنواع بكتيريا الجلد وفرة ، حب الشباب بروبيونيباكتيريوم و المكورات العنقودية البشروية، يُظهر تنوعًا على مستوى الإجهاد بين الأفراد وحالة الجلد وموقع الجلد الذي تم أخذ عينات منه (Fitz-Gibbon وآخرون. 2013 أوه وآخرون. 2014). فيتز جيبون وآخرون. حددت اختلافات مستوى الإجهاد في ميكروبيوتا الجلد بين مرضى حب الشباب والأفراد الأصحاء. المؤكد P. حب الشباب ترتبط السلالات ارتباطًا وثيقًا بحب الشباب بينما تم إثراء بعض السلالات الأخرى ببشرة صحية (Fitz-Gibbon وآخرون. 2013). مقارنة الجينوم على أساس تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) التي لوحظت في عدد كبير من التسلسل P. حب الشباب كشفت السلالات أن السلالات المعزولة من نفس الأفراد غالبًا ما كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض أكثر من السلالات المعزولة من أفراد مختلفين ، مما يشير إلى فردية ميكروبات الجلد على مستوى السلالة (Tomida) وآخرون. 2013). باستمرار ، تحليل تسلسل بندقية ميتاجينومية بواسطة أوه وآخرون. وكشف أن P. حب الشباب كانت أنواع السلالات والوفرة مدفوعة بشكل أساسي بالفردية بدلاً من موقع الجسم. S. البشرة من ناحية أخرى ، أظهرت السلالات خصوصيات فردية أقل. بدلاً من ذلك ، تم ربط السلالات بمواقع الجسم من حيث تم جمعها (أوه وآخرون. 2014 ).

على عكس التركيبات البكتيرية والفطرية ، وصفت دراسات قليلة فقط أجزاء الجلد المتبقية مثل المكونات الفيروسية والطفيلية. بدأ تحليل تسلسل بندقية Metagenomic والدراسات المستندة إلى الثقافة في الكشف عن تكوين ووظيفة المجتمع الفيروسي الجلدي. تم التعرف على فيروسات حقيقية النواة مزدوجة الحمض النووي (dsDNA) ، بما في ذلك فيروسات الهربس ، وفيروسات الورم الحليمي ، والفيروسات التورامية ، والفيروسات الحلزونية ، والفيروسات الغدية ، والفيروسات الشحمية ، والفيروسات المضادة للفيروسات ، في ميكروبيوتا الجلد الصحية (فولونجي) وآخرون. 2012 أماه وآخرون. 2014 ويلي وآخرون. 2014). بالإضافة إلى ذلك ، فيروسات بدائية النواة من بكتيريا الجلد الرئيسية على وجه الخصوص P. حب الشباب و S. البشرة تم العثور على العاثيات ، في مواقع جلدية متعددة (أوه وآخرون. 2014 ليو وآخرون. 2015). تشير هذه الدراسات الأولية إلى وجود فيروم معقد وديناميكي على جلد الإنسان.

أظهر التحليل المجهري لعينات الجلد وجود عث طفيلي على جلد الإنسان (Crosti وآخرون. 1983 كليغمان وكريستنسن ، 2011). ومع ذلك ، فقد تم حتى الآن إعاقة مزيد من التحقيق في المجتمعات الفيروسية والطفيلية الجلدية جزئيًا بسبب قلة وفرة هذه الكائنات. طرق الزراعة المحدودة ، والافتقار إلى قواعد البيانات المرجعية الجينومية ، وعدد قليل من الأدوات الجزيئية لإثراء وتحديد هذه الكائنات تشكل أيضًا تحديات في دراسة هذه المجتمعات على الجلد. ستعمل التطورات المستقبلية في الأساليب الجزيئية وتقنيات التسلسل على تحسين فهمنا لدور الكائنات الدقيقة الجلدية الأقل وفرة وتفاعلها مع الآخرين في المجتمع ومع المضيف في تشكيل وظيفة جلد الإنسان.

العوامل المؤثرة في تكوين ميكروبيوم الجلد

يتأثر تكوين ميكروبيوم جلد الإنسان بعوامل متعددة. على غرار المجتمعات الميكروبية في مواقع الجسم الأخرى ، فإن التباين الفردي هو العامل الرئيسي الذي يميز ميكروبيوم الجلد بين السكان (Gao وآخرون. 2007 كوستيلو وآخرون. 2009). تم اقتراح ممارسة العمر والجنس والنظافة للمساهمة في الاختلاف الفردي لتكوين الميكروبات للجلد (Larson، 2001 Fierer وآخرون. 2008 أغنية وآخرون. 2013 ).

الموقع المكاني هو عامل آخر يؤثر على تكوين ميكروبيوم الجلد. يتكون الجلد من عدد من المناطق المجزأة ذات الخصائص الفسيولوجية المميزة مثل الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة والرطوبة ومستوى العرق ومحتوى الدهون. يمثل كل موقع مكانة بيئية تفضل نمو مجموعتها الفريدة من الكائنات الحية الدقيقة. تختلف المجتمعات الميكروبية في المواقع الجافة والرطبة والغنية بالدهون إلى حد كبير (الشكل 1). تم العثور على المجتمعات الميكروبية الجلدية الأكثر تنوعًا في مواقع الجلد الجافة والمكشوفة ، مثل الساعد والنخيل (Gao وآخرون. 2007 كوستيلو وآخرون. 2009 جريس وآخرون. 2009). تهيمن التمارين الهوائية على ميكروبيوتا الجلد في منطقة الإبط الرطبة والغنية بالعرق (تحت الإبط) الوتدية و المكورات العنقودية الأنواع التي تفضل ظروف درجات الحرارة والرطوبة المرتفعة (Costello وآخرون. 2009 جريس وآخرون. 2009). تظهر مناطق الجلد الغنية بالدهون ، مثل المواقع الدهنية في الوجه والجذع العلوي ، أقل تنوع ميكروبي ، مستعمرة بشكل أساسي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المحبة للدهون بما في ذلك Propionibacterium و ملاسيزية الأنواع ، وكذلك سوس دويديكس ، ديموديكس الجريب (كوستيلو وآخرون. 2009 جريس وآخرون. 2009 كليغمان وكريستنسن ، 2011 فيتز جيبون وآخرون. 2013). في محاولة لزرع مجتمع ميكروبي الجلد من مواقع طوبوغرافية مختلفة ، كوستيلو وآخرون. وجد أنه على مدى فترة 8 ساعات ، تم تلقيح المجتمعات البكتيرية للجبهة والساعد على الساعد والجبهة ، على التوالي ، انحرفت عن التركيبة الأصلية وأصبحت أكثر تشابهًا مع مجتمع الموقع الملقح. يشير هذا إلى أن الخصائص الفسيولوجية لموقع الجلد هي محرك قوي في تحديد تكوين المجتمع الميكروبي (Costello وآخرون. 2009 ).

منفتحة على التلامس المستمر مع المحيط ، تتأثر الكائنات الحية الدقيقة في الجلد بالعوامل البيئية. لقد تم اقتراح أن من إنسان إلى إنسان (Hamburger، 1947 Pittet وآخرون. 1999 مرج وآخرون. 2013 أغنية وآخرون. 2013) ، من إنسان إلى حيوان أليف (Song وآخرون. 2013) ، وحتى كائن بشري (Lax وآخرون. 2014 خشب وآخرون. 2015) تشكل جهات الاتصال تكوين المجتمع الميكروبي للجلد. أغنية وآخرون. أظهر أنه يمكن مشاركة مجتمعات بكتيريا الجلد بين أفراد الأسرة المتعايشين ، في حين أن ملكية الحيوانات الأليفة يمكن أن تؤدي أيضًا إلى نقل الكائنات الحية الدقيقة الجلدية بين الإنسان والحيوان (Song وآخرون. 2013). تحليل التنوع P. حب الشباب كشفت العاثيات على الجلد أن نفس سلالات العاثيات كانت مشتركة بين الأفراد ذوي الصلة ، مما يشير إلى أن انتقال العدوى أو المضيف البكتيري المرتبط بالعاثية يمكن أن يحدث بين الأفراد (Liu). وآخرون. 2015 ).

تم أيضًا عرض نقل الكائنات الحية الدقيقة بين الإنسان والأسطح في عدد من الإعدادات المختلفة بما في ذلك لوحة مفاتيح الكمبيوتر والهاتف المحمول والمنزل والفصول الدراسية والمراحيض وأجنحة المستشفى (Hambraeus، 1973 Fierer وآخرون. 2010 فلوريس وآخرون. 2011 لاكس وآخرون. 2014 مرج وآخرون. 2014 أ ، ب). تشير هذه الدراسات إلى التجمعات الميكروبية الشائعة الموجودة في السكان ، وهو أمر مهم للقضايا المتعلقة بانتقال مسببات الأمراض والرعاية الصحية وممارسات النظافة (Pittet وآخرون. 1999 فلوريس وآخرون. 2011 مرج وآخرون. 2014b) ، وتقترح أيضًا تطبيقًا محتملًا لتوقيعات الميكروبيوم الفردية في علم الطب الشرعي (Fierer وآخرون. 2010 ).

بالإضافة إلى الاختلافات الفردية والتباين الطبوغرافي والتأثيرات البيئية ، يمكن أن تؤثر الحالة الصحية للمضيف وحالة الجلد أيضًا على تكوين الكائنات الحية الدقيقة. تم ربط التحولات في المجتمعات البكتيرية والفطرية الجلدية بعدد من الأمراض والحالات الجلدية بما في ذلك الصدفية (Gao). وآخرون. 2008 الكسينكو وآخرون. 2013 ستاتنيكوف وآخرون. 2013) ، التهاب الجلد التأتبي (Dekio وآخرون. 2007 تشانغ وآخرون. 2011 كونغ وآخرون. 2012) ، حب الشباب (فيتز جيبون وآخرون. 2013) ، قشرة الرأس (كلافود وآخرون. 2013) والجلد التالف أو المصاب (Robson، 1997 Price وآخرون. 2009 جونتشاروفا وآخرون. 2010 ميسيتش وآخرون. 2014). العث الطفيلي ديموديكس جريب، بالإضافة إلى الجراثيم المرتبطة بها ، متورطة في الوردية (Bonnar وآخرون. 1993 موريللو وآخرون. 2014 ).

على الرغم من الاختلافات في ميكروبيوم الجلد بسبب العديد من العوامل المساهمة ، فإن المجتمعات الميكروبية الجلدية للأفراد الأصحاء تبدو مستقرة نسبيًا على مدى عدة أشهر على الأقل (كوستيلو وآخرون. 2009 جريس وآخرون. 2009). تشير الطبيعة المستقرة لميكروبيوم جلد الإنسان واستمرار الكائنات الحية الدقيقة في الجلد إلى وظائف مهمة للميكروبات المتعايشة في صحة الجلد.

اللاعبون الرئيسيون في جراثيم الجلد المتعايشة

حددت الدراسات التصنيفية عددًا من اللاعبين الرئيسيين في الكائنات الحية الدقيقة للبشرة الصحية. غالبًا ما تُعتبر الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الجلد متكافئة أو متبادلة ، ومع ذلك ، مع التغييرات التي تطرأ على حالة الجلد ، بما في ذلك الإصابة أو إدخال الأجهزة الطبية مثل الغرسات أو القسطرة ، يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة المقيمة أن تتصرف كمسببات الأمراض الانتهازية. حتى الآن ، تشمل الكائنات الدقيقة المهيمنة والأكثر دراسة على نطاق واسع من جراثيم الجلد الصحية المكورات العنقودية, Propionibacterium, العقدية, الوتدية و ملاسيزية. غالبًا ما ترتبط التغييرات في وفرة هذه الكائنات بالحالات المريضة (Paulino وآخرون. 2006 جاو وآخرون. 2008 كونغ وآخرون. 2012 ألكسينكو وآخرون. 2013 كلافود وآخرون. 2013 فيتز جيبون وآخرون. 2013) (الجدول 1). وقد أشارت الدراسات أيضًا إلى أن العاثيات هي العوامل المعدلة المحتملة لمجتمع بكتيريا الجلد (Soothill ، 1994 Vieira وآخرون. 2012 مينديز وآخرون. 2013 ليو وآخرون. 2015 بينكوس وآخرون. 2015). على الرغم من أنه يُعتقد أن هذه الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الجلد هي سكان مفيدون لميكروبات الجلد الصحية ، إلا أن وظائفها في الحماية من عمل الأنواع المسببة للأمراض وفي الحفاظ على صحة الجلد لم يتم فهمها بالكامل بعد. نناقش أدناه أدوار أكثر مقاييس البشرة تمثيلا ، S. البشرة, P. حب الشباب، والكائنات الدقيقة حقيقية النواة ملاسيزية الأنواع ، وكذلك العاثيات ، في صحة الجلد.

Microorganism Function in skin health Disease association مراجع
المكورات العنقودية البشروية Producing antimicrobial peptides and bacteriocins Hospital-acquired, open wound, skin burns and medical device infections Wisplinghoff وآخرون. 2004 Fontana وآخرون. 2006 Li وآخرون. 2007 Bastos وآخرون. 2009 Rogers وآخرون. 2009 Cogen وآخرون. 2010 Lai وآخرون. 2010 Coates وآخرون. 2014
Promoting host immune responses via TLR signalling
Propionibacterium acnes Metabolizing sebum and producing SCFAs Acne, SAPHO syndrome, sarcoidosis, sciatica, endophthalmitis, prostate cancer Ushijima وآخرون. 1984 Schaeverbeke وآخرون. 1998 Eishi وآخرون. 2002 Cohen وآخرون. 2005 Schmid-Wendtner & Korting, 2006 Javey وآخرون. 2010 Fitz-Gibbon وآخرون. 2013 Rollason وآخرون. 2013 Shu وآخرون. 2013
Maintaining acidic skin pH
Producing bacteriocins
Promoting commensal growth
الوتدية النيابة. Commensal organisms Atopic dermatitis Kong وآخرون. 2012 Oh وآخرون. 2012
العقدية النيابة. Commensal organisms Atopic dermatitis أوه وآخرون. 2012
ملاسيزية النيابة. Producing antimicrobials, such as azelaic acid Dandruff, atopic dermatitis, folliculitis, psoriasis Nazzaro-Porro & Passi, 1978 Leeming وآخرون. 1986 Brasch & Christophers, 1993 Xu وآخرون. 2007 Gaitanis وآخرون. 2012
الجراثيم Specific lytic activities against bacterial species and strains Soothill, 1994 Vieira وآخرون. 2012 Mendes وآخرون. 2013 Liu وآخرون. 2015 Pincus وآخرون. 2015
Modulating skin bacterial populations

المكورات العنقودية البشروية

The Gram-positive bacterium S. البشرة is a dominant skin resident found at multiple body sites. Multi-locus sequence typing (MLST) of S. البشرة has revealed a high level of strain diversity, with nearly 600 sequence types currently identified (http://sepidermidis.mlst.net). Unlike its coagulase-positive relative المكورات العنقودية الذهبية, coagulase-negative S. البشرة is widely accepted as a beneficial skin microorganism of low pathogenicity. التحليل الجينومي لـ S. البشرة has revealed a reduced virulence potential of this species compared to other staphylococci (Zhang وآخرون. 2003). The roles of commensal S. البشرة in skin health are twofold. Firstly, S. البشرة produces and secretes a number of antimicrobial peptides (AMPs), such as phenol soluble modulins (PSMs) and bacteriocins, which can directly prevent the colonization of skin pathogens including Group A العقدية (GAS), بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية and even other S. البشرة strains (Fontana وآخرون. 2006 Bastos وآخرون. 2009 Cogen وآخرون. 2010 ) (Fig. 1). Secondly, S. البشرة functions as a bacterial primer on the skin, regulating and promoting host inflammatory responses via Toll-like receptor (TLR) signalling. Wanke وآخرون. showed that when co-colonized with pathogenic بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية, commensal S. البشرة not only upregulated AMP expression but also abolished the inhibition of NF-κB signalling asserted by بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية, leading to amplified host immunity in response to pathogen invasion (Wanke وآخرون. 2011 ). S. البشرة can enhance host immune responses in defence against other bacterial pathogens in addition to بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية, such as GAS, as well as against viral infections, such as vaccinia virus and human papillomavirus (HPV), while maintaining its own colonization on the skin (Li وآخرون. 2007 Lai وآخرون. 2010). Despite being typically considered a commensal organism, S. البشرة can act as an opportunistic pathogen, with biofilm formation as a pathogenic mechanism (Cogen وآخرون. 2010). The ubiquitous nature of S. البشرة on the human skin and its ability to form biofilms have resulted in a high incidence of S. البشرة in hospital-acquired infections, medical device failure and even bacteraemia (Wisplinghoff وآخرون. 2004 Rogers وآخرون. 2009 ).

Propionibacterium acnes

Gram-positive lipophilic P. acnes is a dominant skin resident species, particularly at sebaceous sites, such as the face, neck and upper trunk. آخر Propionibacterium species, including Propionibacterium granulosum, Propionibacterium avidum و Propionibacterium humerusii, have also been identified on the human skin, but at a much lower prevalence and abundance than P. acnes. Propionibacteria are believed to play a beneficial role in maintaining skin health via their ability to metabolize triglycerides in sebum to short chain fatty acids (SCFAs). SCFAs exhibit antimicrobial properties and contribute to the acidic skin pH, thus preventing the colonization of pathogenic skin species including بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (Ushijima وآخرون. 1984 Shu وآخرون. 2013 ) (Fig. 1). In addition to the production of SCFAs, some Propionibacterium species are capable of producing bacteriocins (Faye وآخرون. 2011 ). P. acnes bacteriocins have been shown to inhibit the growth of some P. acnes strains as well as other bacteria (Fujimura & Nakamura, 1978 ). Consistent with their role in skin health, studies have revealed reduced relative abundance of Propionibacteria in skin diseases including psoriasis (Gao وآخرون. 2008 ) and atopic dermatitis (Kong وآخرون. 2012). تاريخيا ، P. acnes has been implicated in the pathogenesis of the common skin disease, acne, mostly due to a high frequency of isolation of the species from acne lesions (Marples وآخرون. 1973 Gehse وآخرون. 1983 ). Yet this association remains a topic of much debate due, in part, to the dominance of the species on healthy, non-acneic skin. Analysis of the first P. acnes genome highlighted the virulence potential of this organism (Brüggemann وآخرون. 2004). Sequencing and comparative genome analysis of large collections of P. acnes strains isolated from acne patients and healthy individuals have since revealed significant phylogenetic diversity within this species (McDowell وآخرون. 2005 , 2008 Kilian وآخرون. 2012 Fitz-Gibbon وآخرون. 2013 Tomida وآخرون. 2013). Certain lineages of strains have been associated with disease while others are associated with health (Lomholt & Kilian, 2010 McDowell وآخرون. 2011 Fitz-Gibbon وآخرون. 2013 Kasimatis وآخرون. 2013). While a causal relationship is yet to be determined, it has been increasingly recognized that communities of microorganisms colonize the skin. Mere presence or absence of disease-associated strains may not be sufficient in determining the clinical outcome of disease or health. The presence and activities of other strains and species in the community may also contribute to skin health and disease and need to be considered when defining disease association.

ملاسيزية محيط

Recent metagenomic analyses have revealed that bacteria represent the main fraction of the skin microbiota however, the skin also harbor eukaryotic species. Metagenomic shotgun sequencing and ITS-based analysis of the fungal community from healthy skin have revealed low fungal diversity at most core body sites, with ملاسيزية species being the predominant colonizers (Paulino وآخرون. 2006 , 2008 Findley وآخرون. 2013 Oh وآخرون. 2014 ). ملاسيزية are lipophilic yeasts that colonize sebaceous areas of the skin and degrade sebum. ملاسيزية, in particular M. restricta و م, are generally recognized as commensal fungi, due to their prevalence on healthy skin (Ashbee & Evans, 2002 ). Genome analysis of M. restricta و م has revealed an abundance of lipases and phospholipases that are believed to aid in fatty acid metabolism (Dawson, 2007 Xu وآخرون. 2007 ). One of the by-products from fatty acid metabolism by ملاسيزية species is azelaic acid (Nazzaro-Porro & Passi, 1978 ), which exhibits antimicrobial properties against skin bacteria and fungi (Leeming وآخرون. 1986 Brasch & Christophers, 1993 ). Similar to other skin commensal microorganisms, ملاسيزية species have also been linked to a number of skin diseases. M. sympodialis has been implicated in atopic dermatitis, whereby it contributes to skin inflammation via the release of allergens (Selander وآخرون. 2006 ). M. restricta has been controversially associated with dandruff, an inflammatory scalp disorder (Gaitanis وآخرون. 2012). Despite associations with skin inflammatory conditions, the prevalence of ملاسيزية species on healthy skin suggests that these species are commensals and may become harmful when unfavorable conditions are presented. Further understanding of the functions of these fungal species will provide important insight in skin health and disease.

العاثيات

Phages are prokaryotic viruses that infect bacterial hosts, and are a dominant part of the skin virome. They are commonly found at multiple skin sites, naturally co-occurring with their preferred bacterial hosts. Metagenomic shotgun sequencing analysis suggested that Propionibacterium و المكورات العنقودية phages are the most abundant skin phages, while other phages, such as العقدية و الوتدية phages, are also present but at lower relative abundances (Oh وآخرون. 2014). Using culture-based approaches and genome analysis of skin samples, Liu وآخرون. revealed an increased frequency of P. acnes phages isolated from healthy individuals compared to acne patients, and suggested that phages may play a role in modulating the skin bacterial populations (Liu وآخرون. 2015). Despite being used for over a century in Eastern European countries to treat bacteria-associated diseases (Sulakvelidze وآخرون. 2001 ), the interest in phage therapy to modulate bacterial communities in health and disease has recently generated substantial interest (Nobrega وآخرون. 2015). Skin pathogens, such as بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية و الزائفة الزنجارية, can colonize the open wound upon skin injury, and subsequently cause skin infections that can be difficult to manage and treat (Church وآخرون. 2006). Phage therapy, demonstrated في المختبر و خارج الجسم الحي, was found to be an efficient and promising treatment strategy to clear skin infections caused by P. الزنجارية (Soothill, 1994 Vieira وآخرون. 2012 Pincus وآخرون. 2015). With the emergence of many drug-resistant pathogens and the increased failure rate in common skin antibiotics and antimicrobials, phage therapy presents a promising approach to treat bacterial infection and to maintain a healthy state of the skin microbial community.

Beyond the taxonomy and metagenome of the skin microbiota

Despite the existence of many microorganisms on the human skin, the limited microbial biomass available from skin samples has hindered the study of the functional role of the skin microbiota as a whole. To date, only a few published studies have characterized the skin microbiome at the metagenomic level (Human Microbiome Project Consortium وآخرون. 2012 Mathieu وآخرون. 2013 Oh وآخرون. 2014). Metatranscriptomic, metaproteomic, and metabolomic analyses of the skin communities are not quite on a par with the success shared by the microbiome studies at other body sites such as the gut and oral cavity. Continued advances in molecular methods and next-generation sequencing technologies have allowed ‘omic'-based analysis of the skin microbiota from limited biological materials, and as a result, researchers have begun to expand their focus from taxonomic characterization to the functional determination of the skin microbiota and how they interact with the host. To understand the role of the skin microbiota in health and disease beyond the metagenomic level, recently Kang وآخرون. performed the first skin metatranscriptomic analysis and revealed significant differences in the transcriptional activities of the skin microbiota between healthy individuals and acne patients (Kang وآخرون. 2015). A host–bacteria interaction mechanism via metabolites was discovered from the study, providing one molecular explanation for acne pathogenesis. In the presence of externally available vitamin B12, P. acnes was shown to repress its own vitamin B12 biosynthesis and shunt the metabolic flow towards the production of porphyrins, a group of bacterial metabolites inducing inflammation in host tissues and leading to acne development (Kang وآخرون. 2015). This suggests that the skin microbiota constantly senses the host metabolite level, reacts to its changes, and in turn plays a role in skin health or disease.

Bek-Thomsen وآخرون. performed a proteomic analysis of the host and bacterial proteins identified from the skin follicles of acne patients and healthy individuals (Bek-Thomsen وآخرون. 2014). Surface adhesion proteins, namely dermatan sulfate binding proteins and Christie-Atkins-Munch-Petersen (CAMP) factors (CAMP1 and CAMP2), which have both been previously linked to the virulence property of P. acnes (Valanne وآخرون. 2005 McDowell وآخرون. 2011 , 2013 Nakatsuji وآخرون. 2011 ), were found more frequently in healthy skin than in acne-affected skin (Bek-Thomsen وآخرون. 2014). While these data are seemingly contradictory to the association of these factors with diseased states, further investigations of the functions of these bacterial proteins are needed to fully understand the roles of the skin microorganisms in health and disease, and to determine whether these secreted molecules are essential to the microorganisms and/or are virulent to the host.

Proteomic analysis of the ملاسيزية secretome has also revealed the functional potential of the skin fungal community. Of the 14 lipases and 9 phospholipases encoded in the م genome, 13 and 6, respectively, are believed to be secreted (Xu وآخرون. 2007 ). The clustering of the genes on the chromosome and the secretion of multiple gene products are thought to aid in host specificity and imply an efficient mechanism for nutrient biosynthesis in these microorganisms. Their full health benefit to the human skin yet remains to be elucidated.

The role of the skin microbiota in shaping skin functions

The functions of the human skin include insulation, sensation, thermoregulation, absorption and synthesis. Additionally, the skin plays a central role in immune defence, preventing infection and host damage. Keratinocytes, the cells that coat the outer skin layers, constantly monitor the skin surface to recognize foreign or pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), and in their presence, initiate an innate immune response via TLRs and Nod-like receptors, resulting in the production and secretion of cytokines, chemokines and AMPs (Heath & Carbone, 2013 ).

The skin microbiota plays an important role in shaping host immunity and aiding in the stimulation of host immune responses to defend against the colonization of pathogenic microorganisms. Naik وآخرون. compared germ-free mice with mice raised under specific pathogen-free (SPF) conditions to understand how the skin commensal microorganisms modulate host immunity (Naik وآخرون. 2012). Compared to SPF mice, who exhibited diverse immune signalling, germ-free mice had weakened skin immune responses, producing significantly lower levels of microbial-derived signalling molecules, interferon-γ (IFN-γ) and interleukin-17A (IL-17A). Colonization of germ-free mice by commensal S. البشرة restored IL-17A production on the skin (Naik وآخرون. 2012). When exposed to the protozoan parasite الليشمانيا الكبرى, germ-free mice had impaired immune responses, which were rescued by colonization with S. البشرة on the skin. This further supports a role for commensal skin bacteria in promoting host immunity (Naik وآخرون. 2012 ).

In addition, microbial colonization of wounded sites can result in the release of microbial molecules that further damage the skin tissue, promoting chronic inflammation and delaying the healing process (Eming وآخرون. 2007 ). Wound infection with the skin pathogen بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية has been shown to cause impaired healing due to the production of extracellular adherence protein (Eap). Eap is an anti-inflammatory molecule that interferes with normal skin repair by reducing neutrophil and macrophage recruitment, and thus reducing inflammation, an important process in tissue repair (Athanasopoulos وآخرون. 2006 ).

More recently, studies have revealed that wound healing is accelerated in the absence of the skin microbiota (Canesso وآخرون. 2014). Skin wound healing was scarless in germ-free mice, with reduced infiltration of neutrophils and inflammation, compared to conventionally raised mice (Canesso وآخرون. 2014 ).

While evidence points towards the microbiota as a cause of delayed wound healing, the ability of commensal microbes to produce AMPs and bacteriocins to prevent pathogen colonization is central to reducing wound infection by pathogens. Recent advances in understanding the role of the microbiota in wound healing through mouse models (Grice وآخرون. 2010 Canesso وآخرون. 2014 Zhang وآخرون. 2015 ) has opened up new avenues to further investigate the role of commensals in skin healing, and thus providing insight on host–microbial interactions in this essential skin process.

Exploiting microorganisms to enhance skin function in health

With the many health benefits conferred by commensal microorganisms, research has turned towards exploiting the properties of commensal skin microorganisms, such as those with potential probiotic properties, to manipulate the skin microbiota and enhance skin health. Examples include the topical application of the commensal skin bacterium Janthinobacterium lividum to treat athlete's foot, a common fungal skin infection, via the control of bacterial–fungal interactions (Ramsey وآخرون. 2015). Ramsey وآخرون. revealed that growth of the fungal species Trichophyton rubrum was inhibited by J. lividum. ال في المختبر and amphibian animal models used in the study warrant additional research to investigate the use of J. lividum as a probiotic treatment in humans (Ramsey وآخرون. 2015 ).

Commensal skin microorganisms can be exploited to correct dysbiosis in the skin microbiota in diseases. S. البشرة has been suggested as a probiotic in treating acne (Wang وآخرون. 2014). في حين S. البشرة و P. acnes naturally co-exist on the skin, Wang وآخرون. found that commensal S. البشرة can inhibit the overgrowth of P. acnes, which has been linked to acne. On the other hand, the health-association of certain P. acnes strains implies that supplementation with health-associated strains may help to treat acne and to maintain skin health (Fitz-Gibbon وآخرون. 2013). While typical acne treatments include antibiotic administration, the extensive use of antibiotics has led to the emergence of antibiotic-resistant strains and thus increased rate of treatment failure (Ross وآخرون. 2003). Exploiting probiotic and prebiotic therapeutics will ultimately reduce the prevalence of antibiotic resistance in the population and potentially result in better treatment outcomes.

Additionally, non-pathogenic microorganisms that are not usually part of the normal skin microbiota have been investigated for their potential applications in enhancing immune responses. Vitreoscilla filiformis, a Gram-negative bacterium recognized by keratinocytes, can stimulate antioxidant and antimicrobial defence mechanisms via TLR-2 signalling (Mahe وآخرون. 2013 Volz وآخرون. 2014). Application of topical V. filiformis to lesional skin significantly improved the skin condition in atopic dermatitis patients by inducing high levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 (Guéniche وآخرون. 2008 Volz وآخرون. 2014 ).

استنتاج

An increasing number of studies have shown that the human microbiome exhibits a high level of individuality (Schloss وآخرون. 2014 ), and at the strain level it can be used as ‘individual fingerprints’ (Schloissnig وآخرون. 2013). While we have gathered ample knowledge of the taxonomic composition of the skin microbiome at the phylum, genus and sometimes species level, our current understanding at the strain level is limited. A few studies have highlighted associations of specific strains of skin bacteria with disease pathogenesis, such as the increased prevalence of specific P. acnes lineages on acneic skin compared to healthy skin (Fitz-Gibbon وآخرون. 2013 ), and the increased prevalence of multi-drug-resistant S. البشرة strains isolated from prosthetic joint infections (Hellmark وآخرون. 2013). Therefore, strain-level differentiation is important in defining the role of the resident microorganisms in skin health and disease. Recently, new methods have been developed to infer the strain-level composition of a microbial community from metagenomic shotgun sequencing data, such as PathoScope and ConStrains (Francis وآخرون. 2013 Luo وآخرون. 2015). Improved methods for strain-level identification and analysis will enable future studies to reveal the population structure and dynamics of the skin microbiome at the strain level and the complex interactions between strains, species, bacterial prey and viral predators, microbiota and human host. Strain-level understanding of the microbiome will provide unprecedented insight into the role of the skin microbiota in health and disease.

The core skin microbiota consists of a number of key commensals, including species from المكورات العنقودية, Propionibacterium, العقدية و الوتدية, as well as fungi and viruses, which are dominant and prevalent among healthy individuals. Despite the health benefits that these key players confer, a number of studies have implicated a role for these same species in diseases, mainly due to frequent detection and isolation of these species at diseased sites (Marples وآخرون. 1973 Gehse وآخرون. 1983 O'Gara & Humphreys, 2001 Ramage وآخرون. 2003 Jahns وآخرون. 2012). With the dominance and prevalence of these organisms on the healthy skin, one must question if these skin microorganisms are truly representative of a diseased state, or if they are nothing more than normal constituents of the resident skin microbiota, innocent bystanders in skin disease and guilty by association. A key issue in determining a role for the skin microbiota in disease pathogenesis is to establish whether alterations in the healthy skin microbiota are a cause or consequence of the diseased state. Additionally, sample contamination due to the ubiquitous nature of skin microorganisms presents another challenge when defining a pathogenic role for skin commensals found outside their normal environment.

Factors influencing the role of commensal microorganisms in skin health and disease include changes in the environmental niche that they colonize or the host status. While these organisms are typically considered commensal, when they find residence outside of their preferred environmental niche or when opportunistic conditions are presented, they can often pose a pathogenic threat. Such examples include the cases of P. acnes و S. البشرة found in medical device and implant infections (Tunney وآخرون. 1998 Sampedro وآخرون. 2009 ), and the high incidence of infection from common skin species, such as ملاسيزية, in immuno-compromised patients (Tragiannidis وآخرون. 2010). The microbial properties that allow these commensal microorganisms to benefit the host, for example biofilm formation or host-adhesion mechanisms, are often the traits linking them with virulence in diseased states (O'Gara & Humphreys, 2001 Ramage وآخرون. 2003 Jahns وآخرون. 2012). Understanding their environmental niche and molecular mechanism in host interactions will provide significant insight in treating commensal-associated infections and diseases.

Advances in modern technologies have allowed researchers to expand from the studies of individual microorganisms in human health and disease to investigations of the role of the microbial community as a whole in human physiology. Given the multitude and complexity of the microbiota residing on the human skin, investigating the molecular interactions between microbe and microbe and between microbe and host, in addition to taxonomic characterizations, will advance our knowledge of the role of the commensal skin microbiota in health and disease. Future functional studies of the skin microbiota at the metatranscriptomic, metaproteomic and metabolic levels are vital to our understanding of disease mechanisms involved with the microbiota and potential future manipulations of the microbiota in disease therapeutics and skin health maintenance.


DIAGNOSTIC AND THERAPEUTIC POTENTIAL OF THE MICROBIOME IN SKIN DISEASE

It is clear that the microbiome plays a broad, intricate, and complicated role in both human skin health and disease. In light of the many translational opportunities to use these findings in the clinic, a great amount of research has been devoted to clinical applications of microbiome research (Table 1). Probiotics, live microorganisms or microorganism components that confer health benefits, have long been administered therapeutically and prophylactically to the gastrointestinal tract, even before their mechanism was known. Effective and safe probiotics for use on the skin is an area of active investigation with great promise (Muizzuddin et al. 2012 Lew and Liong 2013 Shu et al. 2013). For those skin diseases that may be influenced by the gut microbiota, there is evidence that probiotic intervention may provide benefit. The efficacy of probiotics in treating AD remains somewhat controversial, but evidence suggests that administration of some رامنوسوس اكتوباكيللوس strains to mothers before and after birth reduces the occurrence and frequency of infantile AD (Kalliomaki et al. 2001 Wickens et al. 2008, 2012 Dotterud et al. 2010).

Therapeutic approaches based on the microbiome

Another microbiome-related approach to treating disease may be the use of prebiotics, which consist of substrates that promote the growth and/or metabolic activity of beneficial indigenous microbiota. Current prebiotics are primarily associated with ingestion and consequent manipulation of the gut microbiome. Different types of gut prebiotics such as galacto- and long-chain fructo-oligosaccharides show promise in treating infants with AD (Moro et al. 2006 Arslanoglu et al. 2008). But imaginable prebiotic approaches such as treating the skin with substrates to alter the environmental conditions and thus promote or discourage the growth of certain microbiota may offer promise for the treatment of skin disorders whose pathogenesis is clearly linked to a microbial cause.

Genetic engineering of microorganisms as vectors for delivery of therapeutic genes is another area of active investigation. The potential utility of such approaches was shown by a study in which بكتريا قولونية was engineered to express a quorum-sensing peptide that is naturally expressed by ضمة الكوليرا and inhibits V. cholera virulence (Duan and March 2010). Administration of the genetically engineered microbe to the gut of infant mice before challenge with V. cholera significantly increased survival while decreasing cholera toxin binding to the intestines. Bacteriophage can also be engineered and administered for therapeutic benefit. For example, bacteriophage have been used to deliver gene constructs to reverse antibiotic resistance in bacteria populations (Edgar et al. 2012). This approach provides the first steps toward applying evolutionary pressure against antibiotic resistance, while reversing the pressure toward antibiotic resistance from decades of antibiotic use. Of particular concern to the skin is multidrug resistance in skin-associated opportunistic pathogens, such as S. البشرة, بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، و الزائفة الزنجارية (Branski et al. 2009 Otto 2009). Bacteriophages have also been engineered to degrade bacterial biofilms (Lu and Collins 2007), a significant therapeutic challenge because antibiotics are often not able to physically access the bacteria comprising the biofilm, and are therefore not effective in treating them.

An in-depth understanding of the human skin microbiota may also have important implications in informing synthetic biology therapeutics. For example, comparative genomic analysis of P. acnes bacteriophage genomes led to the discovery of a highly conserved gene-encoding endolysin, an enzyme with broad lytic potential for P. acnes hosts (Marinelli et al. 2012). The utility of endolysin as an antibacterial has been shown in other phage–host systems, and bacterial resistance to the recombinant protein was not observed even after repeated exposure (Fischetti 2008).


Noble WC (1981) Microbiology of human skin, 2nd edn. Lloyd-Luke, London, p 443

Hannigan GD, Grice EA (2013) Microbial ecology of skin in the era of metagenomics and molecular microbiology. Cold Spring Harb Perspect Med 3:a015362

Grice EA et al (2009) Topographical and temporal diversity of the human skin microbiome. Science 324:1190–1192

Grice EA, Segre JA (2011) The skin microbiota. Nat Res Microbiol 9:244–253

Fuchs E, Raghaven S (2002) Getting under the skin of epidermal morphogenesis. Nat Rev Genet 3(3):199–209

Segre JA (2006) Epidermal barrier formulation and recovery in skin disorders. J Clin Invest 116:1150–1158

Blanpain C, Horsley V, Fuchs E (2007) Epithelial stem cells: turning over new leaves. Cell 128:445–458

Somerville DA, Noble WC (1973) Micro-colony size of microbes on human skin. J Med Microbiol 6:323

Malcolm SA, Hughes TC (1980) The demonstration of bacteria on and within the stratum corneum using scanning electron microscopy. Br J Dermatol 192(3):267–275

Dominguez-Bello MG et al (2010) Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci U S A 107:11971–119775

Mueller NT et al (2015) The infant microbiome development: mom matters. Trends Mol Med 21(2):109–117

Turnbaugh PJ et al (2009) The Human Microbiome Project. Nature 449:804–810

Fredricks DN et al (2005) Molecular identification of bacteria associated with bacterial vaginosis. N Engl J Med 353:1899–1911

Marples MJ (1965) The ecology of the human skin. Springfield, Illinois Thomas

Marples MJ (1969) Life on the human skin. Sci Am 220:108–115

Savage DC (1977) Microbial ecology of the intestinal tract. Ann Rev Microbiol 31:107–133

Grice EA et al (2008) A diversity profile of the human skin microbiota. Genom Res 18:1043–1050

Gao Z et al (2007) Molecular analysis of the human forearm superficial skin bacterial biota. Proc Natl Acad Sci U S A 104(8):2927–2932

Zhou YJ et al (2013) Biogeography of the ecosystems of the healthy human body. Genom Biol 14:R1

Belkaid Y, Segre JA (2014) Dialogue between skin microbiota and immunity. Science 346(6212):954–959

Findley K, Grice EA (2014) The skin microbiome: a focus on pathogens and their association with skin disease. Plos Pathogens 10(11):31004436

Tan HH (2003) Antibacterial therapy for acne. Am J Clin Dermatol 4(5):307–314

Fitz-Gibbon S et al (2013) Propionibacterium acnes strain populations in the human skin microbiome associated with acne. J Invest Dermatol 133(9):2153–2160

Findley K et al (2013) Human skin fungal diversity. Nature 498(7454):367–370

Gao Z et al (2010) Quantification of major human cutaneous bacterial and fungal populations. J Clin Microbiol 48(10):3575–3581

Fierer N et al (2008) The influence of sex. handedness, and washing on the diversity of hand surface bacteria. Proc Natl Acad Sci U S A 105:17994–17999

Madison KC (2003) Barrier function of the skin: la raison d’être of the epidermis. J Invest Dermatol 121:231–241

Randhawa M et al (2014) Metabolic signature of sun-exposed skin suggests catabolic pathway overweighs anabolic pathway. Plos One 9(3):e90367

Zeeuwen P et al (2012) Microbiome dynamics of human epidermis following skin barrier disruption. Gen Bio 13(R101):1–18

Blaser MJ (2014) Missing microbes: how the overuse of antibiotics is fueling our modern plagues. Henry Holt, New York, p 273

Lemon KP et al (2012) Microbiota—target therapies: an ecological perspective. Sci Transl Med 4(137):1–8

Spinillo A et al (1999) Effect of antibiotic use on the prevalence of symptomatic vulvovaginal candidiasis. Am J Obstet Gynecol 180:14–17

Kelly CP, LaMont JT (2008) المطثية العسيرة—more difficult than ever. N Engl J Med 358:1932–1940

Van Nood E et al (2013) Duodenal infusion of donor feces for recurrent المطثية العسيرة. N Engl J Med 368(5):407–415

Varga M et al (2012) Efficient transfer of antibiotic resistance plasmids by transduction within methicillin-resistant المكورات العنقودية الذهبية USA300 clone. FEMS Microbiol Lett 332:146–152

Holland KT, Bojar RA (2002) Cosmetics: what is their influence on the skin microflora. Am J Clin Dermatol 3:445–449

Kong HH, Segre JA (2012) Skin microbiome: looking back to move forward. J Invest Dermatol 132(3):933–939

Kong HH et al (2012) Temporal shifts in the skin microbiome with disease flares and treatment in children with atopic dermatitis. Genome Res 22:850–859

Chen YE, Tsao H (2013) The skin microbiome: current perspectives and future challenges. J Am Acad Dermatol 69(1):143–155

Costello EK et al (2012) The application of ecological theory towards an understanding of the human microbiome. Science 336(6086):1255–1262

van Rensburg JJ, Lin H et al (2015) The human skin microbiome associates with the outcome of and is influenced by bacterial infection. mBio 6(5):e01315-15

Korte D, Marcelis JH (2014) Platelet concentrates: reducing the risk of transfusion-transmitted bacterial infections. Intern J Clin Trans Med 2:29–37


Key points and conclusions

The skin microbiome is composed of a variety of organisms, including bacteria, archaea, fungi, and even small arthropods, which interact with each other and could be implicated in the host health status.

The skin microbiome composition depends on many factors. These factors form an intricate network that novel sequencing technologies allow us to better understand. However, standardization of studies is required to reach strong conclusions on which innovation process could be best.

Optimized evaluation tools, such as 3D skin models, offer ways to study the impact of modulation factors on the composition of the skin microbiota as well as its implications for the skin response.

Presently, understanding the skin microbiome is at a turning point. The beneficial and protective role of bacterial communities in close relationship with their host is understood to be clinically manipulated (illustrated by “transplantation-like” technology) or to be an important industrial concern through the investigation of microbial-derivated products with bioactive activities.