La terapia UV è un trattamento comune per molte malattie infiammatorie della pelle, come psoriasi e dermatite atopica, vitiligine, ecc. I raggi UV possono, d’altra parte, causare danni al DNA, attivare la risposta immunitaria e distruggere alcuni batteri benefici per l’organismo influenzando, secondo ricerche recenti, anche la composizione del microbiota cutaneo. Alcune specie si sono evolute per proteggere la pelle da effetti come questi.
VijayKumar Patra dell’Università di Lione e un team internazionale di ricercatori hanno utilizzato un modello murino di ipersensibilità da contatto (CHS) all’allergene 2,4-dinitrofluorobenzene (DNFB) per valutare la capacità dell’acido cis-urocanico (cis-UCA) – uno dei principali fotoprodotti della radiazione UVB – di inibire la risposta immunitaria, misurata come aumento del gonfiore medio delle orecchie e dell’addome. Secondo lo studio, la radiazione UVB acuta modifica temporaneamente le comunità batteriche della pelle, con proliferazione di taxa, come Staphylococcus epidermidis, che metabolizzano l’acido cis-urocanico, limitandone la capacità di sopprimere la risposta immunitaria e di indurre tolleranza al DNFB. Il lavoro è stato pubblicato sul Journal of Investigative Dermatology.
L’acido urocanico (UCA) è un intermedio importante nella via metabolica istidina-glutammato, conservata in molti batteri, che utilizza istidina e UCA come fonti di azoto e carbonio. Nell’organismo l’UCA si trova principalmente come isomero trans dell’epidermide – di cui costituisce circa lo 0,7% del suo peso secco – passando alla forma cis- in seguito all’esposizione ai raggi UVB.
Impatto del cis-UCA e delle radiazioni UVB sulla diversità alfa e beta
I ricercatori hanno applicato tra 125 e 500 μg di cis-UCA sul dorso rasato di topi C57BL/6 tre giorni prima della sensibilizzazione al DNFB o raggi UVB a banda larga (618 mJ/cm²). In presenza di radiazioni UV circa due terzi del trans-UCA è stato convertito nell’isomero cis, comportando un’immunosoppressione dal 43 al 113%. Il sequenziamento dell’rRNA 16S sui tamponi cutanei ha riportato una riduzione delle diversità alfa e beta a distanza di 8 ore dai due trattamenti e l’aumento di sequenze distinte. Dopo 24 ore nei topi trattati con cis-UCA le comunità batteriche sono tornate ai livelli basali rispetto a quelli esposti ai raggi UV.
I campioni raccolti 8 ore dopo l’applicazione di cis-UCA o UVB hanno mostrato una maggiore abbondanza di 54 taxa, relativi soprattutto ai phyla Firmicutes (nove tra cui Staphylococcus epidermidis, Lactobacillus johnsonii, L. taiwanensis, Limosilactobacillus reuteri e Pantoea brenneri) rispetto a Proteobacteria (dei quali sono aumentati solo Pseudomonas fluorescens e Uruburuella testudines). In particolare, il microbiota dei topi trattati con cis-UCA era costituito soprattutto da Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes e, in misura minore, Pastescibacteria, mentre i topi esposti a UVB hanno riportato, dopo 24 ore, una forte presenza di taxa appartenenti al phylum Bacteroidetes, tra cui Odoribacter denticanis, Porphyromonas sp, Prevotella amnii e Parabacteroides goldsteinii.
I batteri hut positivi inibiscono il cis-UCA
I ricercatori hanno poi selezionato dal set di dati e analizzato in vitro S. epidermidis, dotato delle proteine del sistema di utilizzazione dell’istidina (Hut) – la via di degradazione dell’UCA come fonte di azoto e carbonio – e Corynebacterium singulare – che ne è privo. A 8 ore dall’esposizione a cis-UCA, la maggior parte delle specie batteriche proliferanti – tra cui S. epidermidis – presentava i geni hutU e hutC che codificano, rispettivamente, per l’urocanasi (HutU) – l’enzima che converte l’UCA in 4-imidazolone-5-propionato e ulteriormente in formiminoglutammato e glutammato – e un inibitore della trascrizione dei geni del sistema Hut (HutC). L’aggiunta di glicilglicina, un inibitore dell’urocanasi, ha aumentato l’attività immunosoppressiva del cis-UCA, analogamente alla disinfezione cutanea con clorexidina. Questo ha ridotto la crescita di S. epidermidis del 44% (rispetto al 23% nei controlli) portandola, dopo 24 ore, a livelli comparabili a quelli di C. singulare – che ha mostrato una crescita inferiore del 73% rispetto ai controlli e nessuna inibizione in presenza di glicilglicina. Gli stessi risultati sono stati ottenuti anche 30 giorni dopo, suggerendo che i topi hanno sviluppato una tolleranza al DNFB.
Conclusioni
I batteri cutanei urocanasi-positivi possono dunque calibrare le risposte immunitarie agli antigeni della pelle, aprendo nuove strade per potenziare gli effetti benefici dei protocolli di fototerapia e della protezione solare. Ad esempio, in un esperimento pilota, i volontari esposti a dosi crescenti di luce UV mostravano una maggiore quantità di cis-UCA nella pelle quando questa era stata pre-disinfettata. Tuttavia, per valutare la rilevanza clinica del microbiota urocanasi-positivo sarà fondamentale validare questi risultati in studi su pazienti sottoposti a fototerapia UVB.
