Congress report: le ultime novità sul microbioma cutaneo

Modelli in vitro per studiare il microbioma cutaneo

Andrea Timm, John Hopkins University Applied Physics Lab

I modelli in vitro sono strumenti molto utili per studiare i sistemi complessi del microbioma cutaneo. Richiedono una vasta collezione di isolati batterici e fungini provenienti da pelle umana sana e metodi per studiare l’effetto dei singoli isolati e delle comunità di isolati sugli equivalenti cutanei.

Rispetto ai modelli animali, i modelli di tessuto umano in vitro hanno il vantaggio di essere meno complessi, ma più rappresentativi. E sono molto più flessibili alle condizioni sperimentali.

Il primo step è creare una collezione di isolati batterici di microbiota cutaneo umano. Un secondo step prevede un test di utilizzo del carbonio da parte dei batteri come indicatore della crescita.

Successivamente, si valuta l’effetto tossico di diversi isolati batterici su differenti tipi di cellule umane (cheratinociti, fibroblasti, melanociti, ecc).

Un altro sistema valuta la produzione di metaboliti microbici volatili (Microbial Volatile Organic Compounds, MVOCs) che dipende strettamente dalle condizioni di crescita. Per esempio S. epidermidis quando cresciuto su modelli di cute produce MVOCs differenti rispetto a quando cresciuto su TSA (Tryptone Soya Agar) o MOPS agar. 

Con questi modelli è possibile studiare come i singoli batteri e le comunità di microrganismi  influenzano l’espressione genica nei tessuti, dimostrando come l’effetto delle comunità batteriche è diverso ed imprevedibile dalla somma degli effetti dei singoli.

A livello molecolare, i geni “alterati” riguardano soprattutto le attività catalitiche e le capacità di legame, a livello di processi biologici questo si traduce in processi metabolici e di regolazione cellulare a livello intracellulare, di membrana ed extracellulare.

In particolare alcuni microrganismi sono in grado di ridurre la proliferazione cellulare e lo spessore epidermico. A livello di regolazione dell’espressione di filaggrina e loricrina sembra che funzionino solo le comunità miste.

A proposito delle ulcere, è stato possibile dimostrare come i taxa principali siano globalmente ridotti dopo il lavaggio di ulcere venose delle gambe e come il microbioma delle ustioni sia molto simile a quello della cute sana circostante e dell’ambiente in cui avviene la medicazione.

Da questi dati si è potuto concludere che il microbiota cutaneo è in grado di influenzare la funzione di barriera e la guarigione delle ferite.