In una recente pubblicazione su Microbiome, 800 nuove specie sono state isolate dal loro ambiente naturale, partendo dalle diverse parti esterne del corpo di 17 partecipanti. L’ampiezza e la diversità del microbioma ottenuto rappresenta un potenziale strumento per condurre ricerche in ambito dermatologico.

Il microbioma della pelle

Il microbioma della pelle è stato studiato attraverso colture cellulari e sequenziamento: Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes e Proteobacteria sono risultati i phyla più diffusi. La loro proporzione cambia in base alla parte del corpo:

• zone sebacee come la fronte sono colonizzate da Cutibacterium, Staphylococci e Corynebacteria
• zone umide come l’interno del gomito sono dominate da Protecobacteria e Staphylococci
• zone asciutte, ma piuttosto diverse tra loro, come avambraccio e gambe, sono dominate soprattutto da Corynebacteria, Flavobacteriales o ß-Proteobacteria.

Sono diversi i fattori che influenzano la composizione del microbioma delle diverse parti del corpo: umidità, temperatura, pH, risorse energetiche disponibili per il metabolismo dei batteri.

Studi di sequenziamento hanno associato geni batterici derivanti da tamponi epidermici a pathway metabolici che consentono di digerire composti presenti sulla pelle come zuccheri, lipidi o ferro. Inoltre, alcuni batteri colocalizzano con specifici composti epidermici: per esempio, Cutibacterium è risultato arricchito in siti in cui si trovano composti come acido oleico e palmitico. Analogamente, l’uso di prodotti per l’igiene personale introduce nuovi composti sulla superficie della pelle, alterando la composizione del microbioma.

Per decenni, studi basati su colture cellulari hanno consentito la caratterizzazione della cosiddetta “flora batterica” cutanea, indagando le differenze tra le diverse parti del corpo, gli effetti dell’igiene e il ruolo dei batteri in caso di malattia. Le colture cellulari non consentono però di coltivare in maniera efficace microrganismi isolati dalla pelle.

Si è cercato di superare questo limite grazie al sequenziamento del DNA: mediante l’utilizzo di tecniche di biologia molecolare è possibile identificare fino all’85% di colture rappresentative, ma la contaminazione dei reagenti e condizioni di campionamento non perfette possono generare falsi positivi.

Isolamento, coltura e sequenziamento 16S

Vista la necessità di avere un gruppo di commensali controllato per studiare il microbioma della pelle, gli autori hanno ottenuto campioni da 17 partecipanti sani. Gli isolati sono stati raccolti da un sito asciutto (avambraccio), da un sito umido (incavo del gomito) e da un sito sebaceo (fronte). Per 4 dei 17 partecipanti sono state usate condizioni di crescita aggiuntive, incluse colture anaerobiche, agar a basso contenuto nutritivo per organismi dalla crescita lenta e trattamento delle spore.

Utilizzando 12 diverse condizioni di crescita, gli autori hanno raggruppato 842 specie di microrganismi. La scelta delle colonie è stata fatta sulla base delle differenze fenotipiche ed è stato quindi costruito un albero filogenetico.

Il microrganismo dominante è Firmicutes, il genus dominante appartiene allo Staphylococcus come anche ai Bacilli. I risultati mostrano come in ogni gruppo ci sia almeno un rappresentante di Staphylococcus.

Anche gli Actinobacteria sono molto rappresentati, dominati dalla presenza del Micrococcus.

Infatti, 47 Micrococcus sono stati isolati dall’incavo del gomito, 41 dall’avambraccio e solo 13 dalla fronte. All’interno degli Actinobacteria si ritrova una maggioranza del genus Cutibacterium, soprattutto sulla fronte. Infatti, questi microrganismi sono spesso collegati alla presenza di acne.

Anche il phylum Proteobacteria è presente:

• gli Acinetobacter contano 7 isolati in 3 partecipanti
• i Roseomonas 13 isolati in 4 partecipanti, di cui 8 isolati dall’avambraccio.

Degli 83 isolati totali solo 43 contengono un singolo isolato, risultando quindi utilizzabili. Di questi 43, solo 2 contengono gli stessi isolati dallo stesso sito di ricerca del partecipante volontario: un gruppo è strettamente correlato a Paenibacillus qingshengii, isolato dalla fronte di un partecipante, mentre un altro gruppo è molto vicino a Variovorax, sempre dallo stesso partecipante. Questo dato suggerisce, quindi, che i rimanenti 40 gruppi contengono isolati da diversi partecipanti/siti che potrebbero essere oggetto di studio sulla variabilità delle specie.

Aumenta la biodiversità sulla pelle

Il campionamento più dettagliato di 4 volontari ha fatto registrare un aumento della diversità.

Sono degni di nota quei gruppi che includono isolati dal genus Micrococcus, altamente rappresentato nella collezione, ma ritrovato in bassa abbondanza in studi pubblicati sul microbioma della pelle.

La diversità riscontrata negli isolati di Timm e colleghi diventa altissima nelle seguenti condizioni:

• blood agar a temperatura ambiente
• blood agar anaerobico
• metodo tape stripping.

Scoperti 24 nuovi funghi

In aggiunta alle colture batteriche, target principali di questo studio sono stati anche 24 campioni fungini da muffe cresciute su piastra. Mediante sequenziamento ITS, è stato ottenuto un albero che mostra la distribuzione di questi organismi.

Attività metabolica e fonti di carbonio

Un sottogruppo di isolati microbiotici, così come diverse altre specie disponibili, sono stati esaminati mediante un test colorimetrico chiamato MTT assay, che misura l’attività metabolica di questi microrganismi in presenza di composti della pelle come unica fonte di carbonio.

I composti utilizzati sono aminoacidi, steroidi, lipidi e molecole derivanti da prodotti per l’igiene personale, come l’octocrilene, ingrediente comune negli schermi solari. Questi test hanno fatto emergere capacità metaboliche nettamente diverse tra batteri filogeneticamente simili.

Per esempio, i due Micrococcus isolati non sono capaci di utilizzare la stessa fonte di carbonio. L’analisi della distanza filogenetica è stata condotta su 24 taxa batterici e 58 fonti di carbonio. Il Mantel test e i modelli di regressione lineare non sono risultati significativi. I dati ottenuti sono comunque qualitativamente simili quando microrganismi generalisti vengono definiti come utilizzatori di 5 o più fonti di carbonio.

Conclusioni

In conclusione, dunque, questa collezione può essere considerata una risorsa che aiuterà la ricerca sul microbioma della pelle nell’ottica di scoprire nuove molecole e di sviluppare percorsi terapeutici che consentano di gestire i benefici derivanti da una pelle sana.