A mikrobióm hatása a bőr immunrendszerére  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
112077
típus PD
Vezető kutató Miskeiné Dr. Kapitány Anikó
magyar cím A mikrobióm hatása a bőr immunrendszerére
Angol cím The effect of microbiome on skin immune system
magyar kulcsszavak mikrobióm, bőr, keratinociták, T-sejtek, dendritikus sejtek
angol kulcsszavak microbiome, skin, immune system, keratinocytes, dendritic cells, T cells
megadott besorolás
Hematológia, immunológia, trombózis, fertőző betegségek (Orvosi és Biológiai Tudományok)100 %
zsűri Immun-, Tumor- és Mikrobiológia
Kutatóhely ÁOK Bőrgyógyászati Tanszék (Debreceni Egyetem)
projekt kezdete 2014-11-01
projekt vége 2017-10-31
aktuális összeg (MFt) 25.458
FTE (kutatóév egyenérték) 2.40
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Az emberi test elsődleges védelmi vonalait (bél és légutak nyálkahártyája, bőr) jellemzi, hogy számos apatogén mikroorganizmus található meg rajtuk. Ezen mikroorganizmusok összessége alkotja a mikrobiómot, mely a normál bőr barrier részeként fontos szerepet játszik az immunvédekezésben. Az elmúlt néhány év bőrgyógyászati immunológia kutatásainak nagy felfedezése volt, hogy a bőr mikrobiómja jelentős eltéréseket mutat az egyes bőrterületeken. Így például a zsíros bőrterületeken a Propionibacterium és a Staphylococci speciesek, a nedves területeken a Corynebacteria és a Staphylococci speciesek vannak jelen, a száraz bőrterületekre pedig az Actinobacteria, Proteobacteria és Bacteroides egyes fajainak jelenléte jellemző (Griece et al., 2011, Nature). Ehhez hasonlóan jelentős különbségeket figyeltek meg a bélrendszer mikrobiómjának összetételében az egyes bélszakaszokon illetve ezzel kapcsolatban eltérő szintű bélnyálkahártya immunaktivitást is közöltek. Azt viszont még senki nem vizsgálta, hogy ez az eltérő mikrobiális összetétel milyen hatást gyakorol a bőr immunrendszerére, illetve az azt alkotó rezidens immunsejtek aktivitási szintjére az eltérő bőrterületeken. Vizsgáljuk ezért a normál, egészséges bőrön belül a zsíros és száraz bőrterületek immunrendszerbeli különbségeit dendritikus sejtek, T-sejtek és keratinocyták működésében tapasztalt változások monitorozásával. Ezáltal választ kaphatunk arra, hogy az eddig egységesnek tartott normál bőr immunrendszer valóban egységes-e, vagy egyes területeken eltérő. Ha eltérő, akkor arra is magyarázatot kaphatunk, hogy bizonyos bőrbetegségek miért bizonyos bőrterületekre lokalizálódnak.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A kutatás fő alapkérdése, hogy az eddig immunológiai szempontból egységesnek tartott normál bőr valóban egységes-e? Ismeretes, hogy a bőr egyes, eltérő szakaszait (arc, kéz, lábszár) eltérő mikrobiom összetétel jellemzi, hasonlóan az egyes bélszakaszokhoz. Azt tudjuk, hogy az egyes bélszakaszokon kimutatott eltérő mikrobiómmal párhuzamosan eltérő szintű bélnyárkahártya immunaktivitás is együtt jár. Ehhez hasonlóan kimondható-e, hogy az eltérő bőrterületeken (száraz és zsíros bőr) tapasztalt eltérő mikrobióm összetétel szintén eltérő immunaktivitással jár együtt a bőr esetében is. Ha bebizonyítható a feltevésünk, hogy az elérő mikrobióm összetételű bőrterületeket eltérő immunaktivitás jellemzi, akkor talán magyarázatot kaphatunk azon megfigyelésekre is, mely szerint bizonyos bőrbetegségek bizonyos bőrterületeken nagyobb gyakorisággal fordulnak elő, mint például a rosacea az arcon, psoriasis az extensor míg az atópiás eczemák a flexor felületeken. Hogy igazoljuk elméletünket, száraz és zsíros normál bőrből származó biopsziás mintákon vizsgáljuk a bőr immun-rendszerében tapasztalható eltéréseket, azaz a bőr immunsejtjeinek, a keratinociták, a dendritikus sejtek és a T-sejtek aktivitásában tapasztalható eltéréseket.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

Az emberi test elsődleges védelmi vonalain (bél és légutak nyálkahártyája, bőr) megtelepedett apatogén mikroorganizmusok összességét mikrobiómnak nevezzük. A bél esetében már jól ismert, hogy az egyes bélszakaszok mikrobióm összetétele eltérő, és ez eltérő immunaktivitással is együtt jár az egyes részeken. A bőr esetében is ismert, hogy a különböző bőrterületeken (zsíros, száraz bőr) különböző mikroorganizmusok jellemzőek, ám azt, hogy ez eltérő immunaktivitást von maga után a bőr esetében is, azt még nem tudjuk. Senki nem vizsgálta még annak lehetőségét, hogy a bőr immunrendszere nem azonos szinten működik a különböző bőrterületeken. A kutatás végeredményeként jelentős általános immunológiai eredményekre tehetünk szert, hiszen eddig még egy kutatócsoport sem foglalkozott azzal, hogy a bőr immunrendszerét topográfiai szinten vizsgálja. Előzetes kísérleteink során már találtunk bizonyos eltéréseket a két különböző bőrterület között. Így vizsgálataink eredményeként azt várnánk, hogy hasonlóan a bélhez, a bőrben található immunsejtek aktivitási szintjei is mutatnak majd eltéréseket. Ezáltal bebizonyíthatjuk, hogy az eddig egységesként kezelt normál bőr immunrendszere valójában nem egységes, immunaktivitása eltérő lehet attól függően, hogy száraz vagy zsíros bőrterületről származik.
Ugyancsak hasznos információkhoz juthatunk vizsgálatainkkal bizonyos bőrbetegségek gyakori lokalizációjának okát illetően is, ugyanis megfigyelhető, hogy bizonyos bőrgyógyászati kórképek kialakulása bizonyos bőrterületekhez kötődik. Így például megfigyelhető, hogy psoriasis száraz bőrterületeken, atópiás dermatitis nedves bőrterületeken, míg a rosaceae zsíros bőrterületeken fordul elő leggyakrabban (Griece et al., 2009, Science). A bőr immunrendszerének topográfiai feltárása választ adhat erre a kérdésre is.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

Az emberi test bizonyos felszíneire (bél és légutak nyálkahártyája, bőr) jellemző, hogy számos apatogén, azaz ártalmatlan mikroorganizmus található meg rajtuk. Ezek összessége alkotja a mikrobiómot, melyek jelenléte normális esetben nem okoz betegséget, sőt a gazdaszervezetnek még előnye is származhat belőlük, hozzájárulhatnak az egészség megőrzéséhez. Az emberi bőrön található mikrobióm a normál bőr részeként fontos szerepet játszik az immunvédekezésben. Az elmúlt néhány év bőrgyógyászati kutatásainak nagy felfedezése volt, hogy a bőr mikrobiómja jelentős eltéréseket mutat az egyes bőrterületeken. Más fajba tartozó baktériumok élnek a zsíros bőrön mint a száraz bőrterületeken, megint másfajták népesítik be a nedves bőrt. Ehhez hasonlóan jelentős különbségeket figyeltek meg a bélrendszer mikrobiómjának összetételében az egyes bélszakaszokon illetve ezzel kapcsolatban eltérő szintű bélnyálkahártya immunaktivitást is közöltek. Azt viszont még senki nem vizsgálta, hogy ez az eltérő mikrobiális összetétel milyen hatást gyakorol a bőr immunrendszerére, illetve az azt alkotó immunsejtek aktivitási szintjére az eltérő bőrterületeken. Vizsgáljuk ezért a normál, egészséges bőrön belül a zsíros és száraz bőrterületek immunrendszerbeli különbségeit specifikus immunsejtek működésében tapasztalt változások monitorozásával. Ezáltal választ kaphatunk arra, hogy az eddig egységesnek tartott normál bőr immunrendszer valóban egységes-e, vagy egyes területeken eltérő. Ha eltérő, arra is magyarázatot kaphatunk, hogy bizonyos bőrbetegségek miért lokalizálódnak bizonyos bőrterületekre.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

The skin barrier and the mucosal membranes, as the first lines of protection on the human body, are colonized by several foreign, apathogenic microorganisms. Their community is the human microbiome, which has essential role in immune mechanisms. As an important discovery of the recent years in dermatology it was described that the skin microbiome exhibits remarkable differences on distinct skin areas. For example Propionibacterium and Staphylococci species colonize the sebaceous while Corynebacteria and Staphylococci specieses the moist skin areas, and Actinobacteria and Bacteroides are located on dry skin parts. Similarly, in the gut it was observed, that different types of bacteria can be detected in different parts of the intestinal tract. Moreover the different microbiome, characteristic on various gut sections is associated with different immune activities. However the effect of the microbiome heterogeneity regarding the skin immune system has not been investigated yet. Our aim is to analyse the differences of the immune system on various parts of the normal skin, on dry and sebaceous skin surfaces by monitoring the activity of the skin resident immune cells (keratinocytes, dendritic cells and T cells). These experiments may verify if the skin immune system is unified on the whole body or different skin areas are characterized by distinct skin immune activity. The well known phenomenon, that certain skin diseases occur more often on distinct body parts (like rosacea on the face, psoriasis on extensor and atopic eczemas on flexor surfaces), can also be explained at the end of our study.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

The principal question of our research is, whether the immune system of the normal skin is unified, as it has been considered previously or is it different on diverse skin regions? It is well known, that similarly to the gut, distinct skin areas (face, hands, legs) are colonized with various microorganisms. The intestinal microbiome, characteristic on various gut sections is associated with different immune activities; however it is unknown whether this phenomenon applies to the skin as well. The possibility that skin immune function differs at distinct body parts due to its microbiome content, has not been challenged until now in the literature. This hypothesis may also explain the observations, why certain skin diseases occur more often on special skin parts (like rosacea on the face, psoriasis on extensor while atopic eczemas on flexor surfaces). To prove our theory, we plan monitor the activity of the skin resident immune cells such as keratinocytes, dendritic cells and T cells on biopsy specimens obtained from normal dry and normal sebaceous skin areas.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

Special surfaces, constituting the first line of protection (skin, intestinal and respiratory system mucosa) on the human body are colonized by several foreign, apathogenic microorganisms; their community is the human microbiome. It has been known that different types of bacteria can be found in different parts of the intestinal tract. Moreover the microbiome, characteristic on the various gut sections is associated with diverse immune activities. Similarly the skin microbiome exhibit remarkable variations in distinct areas, however the effect of the microbiome heterogeneity on the function of the skin immune system has not been investigated yet. The possibility that skin immune system is not functioning on the same level at different body parts due to distinct microbiome content, has not been challenged until now in the literature. Our research may result significant immunological data on activities of the skin immune system in topographical level. Previously we have found certain differences between dry and sebaceous skin. In our present research we expect to discover alterations in the activity level of the skin immune cells, similarly to the alterations that was found in the gut. With these results we may prove that the immune system of the normal skin, previously thought to be unified is in fact not unified, but different depending on the skin area. Our researches may also provide explanation for the well known phenomenon, that certain skin diseases occur more often on distinct skin parts like rosacea on the face, psoriasis on extensor while atopic eczemas on flexor surfaces (Griece et al., 2009, Science). With the examination of the skin immune system in topographical level we may obtain answer for this question.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Special surfaces of the human body are colonized by several foreign, apathogenic microorganisms; their community is the human microbiome. Under normal circumstances they do not cause diseases, they participate in maintaining health. The skin microbiome, as a part of the normal skin barrier also plays essential role in immune mechanisms. As an important discovery of the recent years in dermatology it was described that the skin microbiome exhibits remarkable differences on distinct skin areas. Different species colonize the sebaceous skin areas than the moist skin parts and other types are located on dry skin surfaces. Similarly, in the gut it was observed, that different types of bacteria can be detected in different parts of the intestinal tract, moreover the different microbiome is associated with different immune activities. However the effect of the microbiome heterogeneity regarding the skin immune system has not been investigated yet. The possibility that skin immune system is not functioning on the same level at different body parts due to distinct microbiome content, has not been challenged until now in the literature. Our aim is to examine the alterations of the immune system on different areas of the normal skin, on dry and sebaceous skin surfaces by monitoring the activity of the skin resident immune cells. These experiments may verify if the skin immune system is unified on the whole body or different skin areas are characterized by distinct skin immune activity. The well known phenomenon that certain skin diseases occur more often on distinct body parts can also be explained at the end of our study





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Ismeretes, hogy a mikroorganizmusok összessége által alkotott mikrobióm jelentős eltéréseket mutat az egyes bőrterületeken. Azt viszont még senki nem vizsgálta, hogy ez az eltérő mikrobiális összetétel milyen hatást gyakorol a bőr immunrendszerére, illetve az azt alkotó rezidens immunsejtek aktivitási szintjére az eltérő bőrterületeken. Vizsgáltuk ezért a normál, egészséges bőrön belül a zsíros (faggyúmirigyben gazdag-SGR), száraz (faggyúmirigyben szegény–SGP) és nedves (apokrin mirigyekben gazdag-AGR) bőrterületek immunrendszerbeli különbségeit, immunsejt repertoárukat, citokin, kemokin, antimikrobiális peptid (AMP) és barrier fehérje expressziójukat gén és fehérje szinten. Eredményeink szerint az SGR és az AGR bőrt emelkedett TSLP expresszió, megnövekedett DC és T-sejt infiltráció, valamint egy nem gyulladásos IL-17/IL-10 környezet jellemzi SGP bőrhöz képest. Szignifikánsan emelkedett kemokin és AMP expresszió, módosult barrier funkció és Th17 dominancia jellemzi ezeket a bőrterületeket. Gyulladásos molekulák hasonlóan alacsony szinten detektálhatók mindhárom bőrrégióban. Bebizonyítottuk, hogy az eddig egységesként kezelt normál bőr immunrendszere valójában nem egységes, immunaktivitása eltérő lehet attól függően, hogy száraz, zsíros vagy nedves bőrterületről származik. Az SGR és AGR bőrterületeket az SGP bőrrégióktól eltérő, sajátos, nem gyulladásos immunmilieu jellemzi, mely magyarázatot adhat arra, hogy bizonyos bőrbetegségek miért bizonyos bőrterületekre lokalizálódnak.
kutatási eredmények (angolul)
The microbial community exhibits remarkable diversity on topographically distinct skin regions, which may be accompanied by differences in skin immune characteristics. Our aim was to analyze the differences of the immune system on various parts of the normal skin, on dry, sebaceous and apocrine gland rich skin surfaces. For this purpose, biopsy specimens from healthy sebaceous gland poor (SGP), sebaceous gland rich (SGR) and apocrine gland rich (AGR) skin areas were collected, and their immune-cell repertoire, cytokine, chemokine, antimicrobial peptide and barrier molecule expression were investigated both on protein and gene levels.In SGR and AGR skin, higher TSLP expression, dendritic cell appearance without prominent activation, and T cell presence with IL-17/IL-10 cytokine milieu were detected compared with SGP skin. Significantly increased chemokine and antimicrobial peptide expression, altered barrier functions, and Th17 dominance characterize SGR and AGR skin compared to SGP, but this altered immune milieu is more prominent in SGR compared to AGR regions. Regarding proinflammatory molecules, similarly low levels were detected in both regions.According to our results, SGR and AGR skin is characterized by a distinct, noninflammatory immune surveillance, which may explain the preferred localization of inflammatory skin diseases, and can influence future barrier repair therapeutic concepts.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=112077
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Kapitány A., Béke G., Nagy G., Doan-Xuan QM., Bacso Zs., Gáspár K., Boros G., Dajnoki Zs., Bíró T., Rajnavölgyi É., Szegedi A.: CD1c+ blood dendritic cells in atopic dermatitis are pre-matured and are able to produce disease-specific chemokines, Acta Dermato-Venerologica (under submission-közlésre benyújtva), 2016
Kapitány A., Béke G., Nagy G., Doan-Xuan QM., Bacso Zs., Gáspár K., Boros G., Dajnoki Zs., Bíró T., Rajnavölgyi É., Szegedi A.: CD1c+ blood dendritic cells in atopic dermatitis are pre-matured and are able to produce disease-specific chemokines, Acta Dermato-Venerologica (under publication-közlésre elfogadva), 2016
A. Khasawneh , S. Baráth, G. Béke, Zs. Dajnoki, K. Gáspár, A. Jenei, B. Medgyesi , E. Szabó , K. Pázmándi, A. Szegedi, A. Kapitány: Myeloid but not plasmacytoid blood DCs possess Th1 polarizing and Th1/Th17 recruiting capacity in psoriasis., Immunol Lett. 2017 Sep;189:109-113. doi: 10.1016/j.imlet.2017.04.005. Epub 2017 Apr 13., 2017
Zsolt Dajnoki, Gabriella Béke, Anikó Kapitány, Gábor Mócsai, Krisztián Gáspár, Ralph Rühl, Zoltán Hendrik, István Juhász, Christos C. Zouboulis, Attila Bácsi, Tamás Bíró, Dániel Törőcsik, Andrea Szegedi: Sebaceous gland rich skin is characterized by TSLP expression and distinct immune surveillance which is disturbed in rosacea, in major revision in Journal of Investigative Dermatology, 2017
Adrien Jenei, Zsolt Dajnoki, Gabriella Béke, Krisztián Gáspár, Zoltán Hendrik, Tamás Dinya, Andrea Szegedi and Anikó Kapitány: Examination of the immune status of healthy apocrine gland rich skin regions, Immunológiai Szemle/Immunology Quarterly VIII.évf. 4. szám /45th Annual Meeting of the Hungarian Immunology Society (Magyar Immunológiai Társaság Vándorgyűlése) - 19-21., 2016
A. Khasawneh, S. Baráth, G. Béke, Zs. Dajnoki, A. Jenei, B. Medgyesi, K. Gáspár, A. Bácsi, A.. Szegedi, A. Kapitány: Characterization of peripheral blood dendritic cells in psoriasis, Journal of Investigative Dermatology (2016) vol 136;S224 46th Annual ESDR Meeting, Sept 7-10. 2016. Munich, Germany, 2016
Kapitány A., Béke G., Nagy G., Doan-Xuan QM., Bacso Zs., Gáspár K., Boros G., Dajnoki Zs., Bíró T., Rajnavölgyi É., Szegedi A.: CD1c+ blood dendritic cells in atopic dermatitis are pre-matured and are able to produce disease-specific chemokines, Acta Dermato-Venerologica . Acta Derm Venereol. 2017 Mar 10;97(3):325-331. doi: 10.2340/00015555-2540., 2016
Dajnoki Zs, Kapitány A, Béke G, Szegedi A.: A thymic stromal lymphopoietin szerepe a bőrben és egyéb barriereken., Bőrgyógyászati és venerológiai szemle 2017. 93. ÉVF. 3. 119–125. DOI 10.7188/bvsz.2017.93.3.6, 2017
Béke G., Dajnoki Zs.,Mócsai G., Kapitány A., Gáspár K., Hajdu K., Törőcsik D., Kovács I., Bíró T., Szegedi A.: IFNg/IL-17 cytokine milieu is characteristic of papulopustular rosacea, Abstract:458. Journal of Investigative Dermatology (2015)Vol. 135. Supplement 2. S79, 2015
Kapitány A.,Baráth S., Khasawneh A., Béke G., Dajnoki Zs., Káplár Z., Szegedi A., Gáspár K.: Allergen specific immunotherapy in atopic dermatitis, Abstract:218 Journal of Investigative Dermatology (2015)Vol. 135. Supplement 2. S38, 2015
Béke G., Kapitány A., Dajnoki Zs., Hajdu K., Gáspár K., Bíró T., Szegedi A.: A bőr immunrendszerének felépítése és működése [Structure and function of skin immune system], Immunológiai szemle/Immunology quarterly 2015 VII. évfolyam 2. szám 4-11., 2015
Kapitány A., Béke G., Dajnoki Zs., Gáspár K., Hajdú K., Törőcsik D., Kovács I., Bíró T., Szegedi A.: Sebaceous gland rich skin bears distinct immune survillance compared to sebaceous gland poor skin, Immunológiai szemle/Immunology Quarterly VII. évf. 3. szám 15-16., 2015
Jenei, A, Gaspar, K, Dajnoki, Z, Beke, G, Medgyesi, B, Kinyo, A, Hendrik, Z, Dinya, T, Szegedi, A, Kapitany, A: Immune status of healthy apocrine gland-rich skin regions and its alterations in Hidradenitis Suppurativa, JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY Vol: 137 Issue: 10 Suppl: 2 Pages: S274-S274, 2017
Gabriella Béke†, Zsolt Dajnoki†, Anikó Kapitány, Krisztián Gáspár, Barbara Medgyesi, Szilárd Póliska, Zoltán Hendrik, Zoltán Péter, Dániel Törőcsik, Tamás Bíró, and Andrea Szegedi: Topographical Differences in Immune and Barrier Functions of Human Skin, Frontiers in Immunology (under review), 2018
Zsolt Dajnoki, Gabriella Béke, Anikó Kapitány, Gábor Mócsai, Krisztián Gáspár, Ralph Rühl, Zoltán Hendrik, István Juhász, Christos C. Zouboulis, Attila Bácsi, Tamás Bíró, Dániel Törőcsik, Andrea Szegedi: Sebaceous gland rich skin is characterized by TSLP expression and distinct immune surveillance which is disturbed in rosacea, J Invest Dermatol. 2017 May;137(5):1114-1125. doi: 10.1016/j.jid.2016.12.025., 2017




vissza »