La conoscenza del microbioma della superficie oculare può aiutare lo Specialista a riconoscere quando sussistono i fattori di rischio di infezione intraoculare e nella determinazione della profilassi antibiotica più efficace.
Diversità del microbioma oculare e stratificazione verticale
Il nostro organismo è abitato da una numerosa e diversificata comunità di specie microbiche: il microbioma umano, il cui studio è fondamentale per comprendere la patofisiologia di diverse malattie. Tuttavia, mentre il Progetto Microbioma Umano si è inizialmente focalizzato sull’analisi del tratto gastrointestinale e urogenitale, della pelle e della mucosa orale e nasale, un settore emergente della ricerca si sta concentrando sul microbioma oculare.
Il microbioma della superficie oculare si riferisce ai microrganismi residenti, non patogeni, che colonizzano la congiuntiva e la cornea, ad esclusione della palpebra, i cui microbi sono invece considerati parte del microbioma della pelle. Diversi sono gli studi che hanno dimostrato come le cellule epiteliali della superficie oculare siano in grado di rispondere selettivamente, producendo citochine pro-infiammatorie, a specifici componenti dei batteri patogeni oculari, e invece non rispondano ai batteri non patogeni, supportando così la colonizzazione di un vero e proprio microbioma.
L’analisi della composizione del microbioma oculare però è ancora nelle sue fasi iniziali; i primi studi eseguiti utilizzando tecniche di coltura microbiologica, riportavano un profilo meno diversificato rispetto a quello che è stato recentemente scoperto utilizzando le nuove tecniche molecolari e di sequenziamento. Infatti, mentre fino a pochi anni fa il microbioma della superficie oculare sembrava essere dominato da batteri Gram-positivi e da pochi batteri Gram-negativi, nonché alcuni ceppi fungini, ad oggi, la genomica ha rilevato una notevole diversità nel microbioma della superficie oculare, con una media di 221 specie di batteri per soggetto.
Coerentemente con i dati del microbioma di altre aree del corpo, come l’epidermide, la composizione di genere del microbioma oculare sembra avere una stratificazione verticale. Infatti, tamponando la superficie oculare con una leggera pressione si possono isolare microrganismi opportunisti e ambientali, che rappresentano specie transienti della superficie oculare. Al contrario, eseguendo un prelievo più “profondo”, si possono isolare stafilococchi, Cornyebacteriae, Proteobacteria. Dunque, uno swabbing completo e a diversi livelli è necessario per ottenere una precisa caratterizzazione della diversità del microbioma della superficie oculare.
Il caso: Impatto del microbioma oculare sull’insorgenza di cheratite indotta da Pseudomonas aeruginosa
P. aeruginosa è uno dei patogeni Gram-negativi isolati più frequentemente da cheratite batterica, una condizione severa che può rapidamente evolvere verso la formazione di descemetocele fino alla perforazione corneale e all’endoftalmite. Questa condizione, necessita di un adeguato approccio di laboratorio per garantire un’antibiotico terapia mirata a superare la resistenza di P. aeruginosa ai comuni disinfettanti che unita alla sua capacità di adesione ne facilita la sua sopravvivenza nell’occhio.
Recentemente, alcuni Autori hanno confrontato il contributo del microbioma della superficie oculare nel regolare la possibilità di P. aeruginosa di indurre una cheratite infettiva. I risultati dello studio, recentemente pubblicato su PLOS Pathogen, hanno dimostrato che la presenza di un microbioma oculare sano rafforza la barriera immunitaria oculare innata, aumentando significativamente le concentrazioni di effettori immunitari nel film lacrimale, compresi IgA e proteine del complemento. Gli Autori hanno, inoltre, condotto esperimenti in vivo su topi Swiss Webster (SW), in genere resistenti alla cheratite indotta da P. aeruginosa, i quali invece diventavano sensibili una volta alterato il loro microbioma oculare. L’immunità protettiva, infatti, veniva successivamente ristabilita colonizzando la superficie oculare dei topi con Stafilococchi coagulasi negativi, isolati precedentemente da tamponi congiuntivali. Dunque, questi dati sottolineano il ruolo del microbioma nella regolazione della sensibilità oculare alla cheratite, e risultano particolarmente importanti alla luce del crescente isolamento di ceppi di P. aeruginosa multi-resistente (multi drug resistant – MDR) in pazienti affetti da infezioni oculari.
A questo proposito, è recente la caratterizzazione fenotipica di P. aeruginosa MDR isolata da una paziente affetta da sindrome di Stevens-Johnson, il ceppo denominato VRFPA04 ha mostrato una natura altamente resistente e virulenta e ha causato una perdita significativa dell’acuità visiva nella paziente nonostante un’appropriata antibiotico-terapia. VRFPA04 è risultato infatti resistente agli antibiotici beta-lattamici (penicilline, cefalosporine, carbapenemi), agli aminoglicosidici, ai chinolonici e sensibile unicamente ad aztreonam e alle cefalosporine di quarta generazione. Analisi comparative del genoma, inoltre, hanno messo in evidenza che i determinanti di virulenza acquisiti da questo ceppo potrebbero derivare da batteri correlati, ma di origine ambientale, sottolineando come la diffusione di ceppi MDR in un setup oculare possa alterare in modo permanente i genotipi batterici già circolanti.
Bibliografia
– Lu LJ et al. Human Microbiota and OphthalmicDisease. Yale journal of biology and medicine. 2016; 89: 325-330.
– Murugan M et al. Unraveling genomic and phenotypic nature of multidrug-resistant (MDR) Pseudomonas aeruginosa VRFPA04 isolated from keratitis patient. Microbiological Research. 2016; 193: 140–149.
– Kugadas A et al. Impact of Microbiota on Resistance to Ocular Pseudomonas aeruginosa – Induced Keratitis. PLOS Pathogens. 2016.
Dr. Carmelo Chines
Direttore responsabile