Исследование микробиома кожи человека обнаружило связь обилия архей с возрастом

Исследование Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Медицинского университета Граца показало, что микробиом кожи человека содержит не только бактерии, но и археи — микроорганизмы, любящие экстремальные условия. Их количество варьируется в зависимости от возраста.

Учёные провели генетический и химический анализ образцов, взятых у добровольцев в возрасте от 1 до 75 лет. Оказалось, что археи наиболее обильны у субъектов младше 12 и старше 60 лет. Исследование опубликовано в Scientific Reports под названием "Human age and skin physiology shape diversity and abundance of Archaea on skin".

"Микробиом кожи обычно доминируют бактерии, — сказала Хой-Инг Холман, старший автор статьи. — Большая часть научного внимания уделялась бактериям, потому что их легче обнаружить. Основываясь на литературе, шесть лет назад мы даже не знали, что археи существуют на коже человека. Теперь мы выяснили, что они являются частью основного микробиома".

Помимо влияния возраста, исследователи обнаружили, что пол не является фактором, но у людей с сухой кожей больше архей. "Археи могут быть важны для процесса очистки в условиях сухой кожи", — сказала Кристина Мойссль-Айхингер, соответствующий автор исследования. Результаты генетического анализа (количественная ПЦР и секвенирование нового поколения на основе ДНК) вместе с результатами инфракрасной спектроскопии позволили связать более низкий уровень кожного сала и, следовательно, снижение влажности кожи с увеличением количества архей.

Технологии обнаружения

Археи стали отдельной ветвью на древе жизни (три ветви — Бактерии, Археи и Эукариоты) лишь в 1970-х годах. Группа Холман разработала в Advanced Light Source (ALS) быстрый метод скрининга клеток с помощью синхротронной инфракрасной спектроскопии, позволяющий сразу определить, являются ли они бактериями или археями.

Исследователи утверждают, что недостаток исследований архей кожи связан не только с техническими ограничениями, но и с отсутствием возрастного разнообразия в выборках предыдущих работ. "Критерии и методы выборки имеют значение, — сказала Холман. — Мы обнаружили, что у людей среднего возраста меньше архей; поэтому архейные сигнатуры упускались из виду в других исследованиях микробиома кожи".

От астронавтов к археям

Исследование возникло из проекта планетарной защиты для NASA и Европейского космического агентства по проверке космических аппаратов на наличие архей. Учёные обнаружили много Thaumarchaeota — тип архей, выживающих с кислородом. Сначала думали, что они попали извне, но после обнаружения в больницах и чистых комнатах исследователи заподозрили, что они с человеческой кожи. Пилотное исследование 13 добровольцев подтвердило, что у всех они есть на коже.

В последующем исследовании (текущем) протестировали 51 добровольца с большим разбросом по возрасту. Образцы брали с области груди. Различия в обилии архей между возрастными группами были статистически значимыми и неожиданными. "Разница между людьми среднего возраста и пожилыми в пять-восемь раз — это много", — отметила Холман.

Роль в здоровье человека пока под вопросом

Исследование было сосредоточено на Thaumarchaeota, одном из многих типов архей. "Мы знаем, что Thaumarchaeota должны быть аммиак-окисляющими микроорганизмами, а аммиак является основным компонентом пота, что означает, что они могут играть роль в круговороте азота и здоровье кожи", — сказала Холман.

В сотрудничестве с Питером Вольфом команда также соотнесла обилие архей с сухостью кожи, так как у людей среднего возраста уровень кожного сала и, следовательно, влажность кожи выше, чем у пожилых.

Пока большинство архей считаются полезными, а не вредными для здоровья человека. Они могут быть важны для снижения pH кожи или поддержания его на низком уровне, а низкий pH связан с меньшей восприимчивостью к инфекциям.

"Обнаруженные археи, вероятно, участвуют в круговороте азота на коже и способны снижать pH кожи, подавляя патогены, — сказала Мойссль-Айхингер. — Бактерии с такими же способностями уже используются в качестве кожных пробиотиков. Тем не менее, клиническая значимость Thaumarchaeota остаётся неясной и требует дальнейших исследований".

Холман перечислила несколько направлений для будущих исследований: физиологическая роль архей кожи человека и их отличие от environmental archaea, их предпочтительные ниши на теле или в теле человека, а также возможная вовлечённость в патологические процессы, такие как нейродермит или псориаз. "Пока мало свидетельств патогенности архей", — заключила она.