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Competizione tra Batteri della Pelle: Un'Analisi Approfondita

Questo studio mostra come i ceppi di batteri della pelle interagiscono e competono tra loro.

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Batteri della pelle: UnaBatteri della pelle: Unabattaglia competitivasulla nostra pelle.I batteri si battono per sopravvivere
Indice

La nostra pelle è casa per una varietà di piccole cose viventi chiamate microbi, che includono batteri. Questi microbi possono cambiare nel corso della nostra vita e provengono da diverse parti del nostro corpo, come l'intestino, la bocca e la pelle. Anche se le persone che vivono insieme possono avere alcuni dei stessi microbi, ogni persona tende ad avere la propria miscela unica. Questa unicità potrebbe dipendere da vari fattori, tra cui come il nostro sistema immunitario reagisce, le nostre abitudini alimentari, l'igiene e gli altri microbi che vivono con noi.

Un'area che non è stata studiata a fondo è come i batteri dello stesso tipo possano competere tra loro. I batteri possono danneggiarsi o bloccarsi in vari modi. Questa competizione può provenire dallo stesso tipo di batteri o da tipi diversi. La maggior parte delle ricerche si è concentrata su come i diversi tipi di batteri si combattono a vicenda, non tanto su come lo stesso tipo interagisce. Tuttavia, poiché lo stesso tipo di batteri condivide spesso lo stesso spazio, la loro competizione potrebbe essere ancora più forte.

In questo studio, ci concentriamo su un tipo di batteri chiamato Staphylococcus Epidermidis, che vive spesso sulla nostra pelle, in particolare sul viso. La pelle facciale di ogni persona è tipicamente casa di molti ceppi diversi di questo batterio. Anche tra membri della stessa famiglia, la miscela di questi ceppi può apparire molto diversa. Staphylococcus epidermidis produce varie sostanze per danneggiare altri batteri e capire come funzionano queste interazioni può aiutare a spiegare perché abbiamo miscele così uniche di batteri sulla nostra pelle.

Scopo

L'obiettivo principale di questa ricerca è capire come la competizione tra i ceppi di Staphylococcus epidermidis influisce sulla loro capacità di diffondersi e sopravvivere sulla nostra pelle. Studiando come interagiscono i ceppi diversi, puntiamo a capire meglio perché le persone tendono a ospitare ceppi specifici e come questi batteri funzionano nell'ambiente della pelle.

Metodi di ricerca

Per esplorare questa competizione, abbiamo raccolto ceppi di Staphylococcus epidermidis da varie persone, in particolare all'interno delle famiglie. Abbiamo anche raccolto ceppi di altri tipi di batteri trovati sulla pelle. Testando questi ceppi l'uno contro l'altro in un laboratorio, possiamo osservare quanto spesso si danneggiano o si bloccano a vicenda nella crescita.

Abbiamo creato una grande libreria di ceppi di Staphylococcus epidermidis e abbiamo effettuato molti test per vedere come interagiscono. Ogni test prevedeva la miscelazione di ceppi diversi per vedere se uno poteva impedire all'altro di crescere. Abbiamo quantificato queste interazioni per comprendere meglio con quale frequenza si verificano questi eventi competitivi.

Risultati chiave

Antagonismo all'interno della specie

I nostri test hanno rivelato che i batteri della stessa specie spesso competono tra loro. Questa competizione non è solo comune, ma gioca un ruolo significativo nel determinare quali ceppi prosperano nell'ambiente della pelle di un individuo. Interessante notare che la maggior parte dei batteri in un campione misto non tende a combattere tra loro tanto quanto ci si aspetterebbe. Questo suggerisce che l'ambiente potrebbe ridurre questi conflitti in determinate condizioni.

Abbiamo scoperto che alcuni ceppi batterici, che chiamiamo 'super-antagonisti', hanno avuto un ruolo importante nel bloccare la crescita di altri. Hanno prodotto sostanze che potevano ostacolare la crescita di molti altri ceppi. Questo effetto non si è limitato solo a una specie di batteri; si è esteso anche alle interazioni con diversi tipi di batteri sulla pelle.

Variabilità nelle interazioni antagonistiche

Un'osservazione importante è stata che mentre alcuni ceppi antagonizzavano costantemente altri, questa abilità non era distribuita in modo uniforme. L'efficacia di un ceppo nel danneggiare un altro non poteva essere prevista semplicemente in base alle loro somiglianze genetiche. Questo dimostra che i fattori che influenzano queste interazioni sono complessi e coinvolgono meccanismi che possono cambiare rapidamente.

Inoltre, abbiamo visto che molti comportamenti antagonisti erano legati a cambiamenti genetici all'interno dei ceppi. Alcuni ceppi avevano sviluppato Mutazioni specifiche che li rendevano più aggressivi o più resistenti a essere danneggiati da altri ceppi. Questo evidenzia come i batteri possano evolversi all'interno di una persona nel tempo per adattarsi al proprio ambiente locale.

Evoluzione della sensibilità e resistenza

Guardando più da vicino, abbiamo scoperto che alcuni ceppi potevano cambiare la loro sensibilità a queste interazioni antagonistiche. Ad esempio, due ceppi della stessa linea mostrano risposte diverse nei confronti degli stessi concorrenti, suggerendo che si erano evoluti separatamente per affrontare le sfide poste dai loro vicini.

Questi cambiamenti erano spesso collegati a mutazioni specifiche in geni chiave che aiutano i batteri a gestire le loro difese. È interessante notare che questi cambiamenti influenzavano anche quanto fossero suscettibili i batteri ad altre minacce, come i virus che possono infettare i batteri. In alcuni casi, un ceppo che è diventato meno capace di difendersi dai suoi concorrenti batterici è diventato più vulnerabile ad attacchi virali, indicando un compromesso tra combattere altri batteri e resistere ai virus.

Implicazioni

I risultati di questo studio fanno luce sulla complessità delle Comunità microbiche sulla pelle umana. Comprendere come i batteri competono può aiutarci ad apprezzare la natura dinamica del nostro microbioma cutaneo e i suoi effetti sulla nostra salute.

Questa ricerca suggerisce anche che quando pensiamo a come trattare le condizioni della pelle o aumentare i batteri benefici, dovremmo considerare come i batteri esistenti potrebbero combattere contro quelli nuovi che cercano di prendere il loro posto. Ad esempio, i probiotici potrebbero dover essere progettati con maggiore attenzione per garantire che possano prosperare in ambienti dove affrontano forte competizione.

Conclusione

In sintesi, le interazioni tra i batteri sulla nostra pelle sono fondamentali per capire perché i nostri microbiomi cutanei siano unici. La competizione tra i diversi ceppi di Staphylococcus epidermidis gioca un ruolo essenziale nella formazione di queste comunità. Studiando queste interazioni, possiamo comprendere meglio la salute della nostra pelle e come questi batteri influenzano le nostre vite.

Gli sforzi futuri di ricerca dovrebbero continuare a esaminare i ruoli dei diversi ceppi e delle loro interazioni, incluso come possano contribuire a o prevenire malattie. Comprendere queste dinamiche non solo espanderà la nostra conoscenza dei microbiomi, ma ci guiderà anche nello sviluppo di trattamenti e terapie efficaci mirati alla salute della pelle.

Fonte originale

Titolo: Intraspecies warfare restricts strain coexistence in human skin microbiomes

Estratto: Determining why only a fraction of encountered or applied bacterial strains engraft in a given persons microbiome is crucial for understanding and engineering these communities1. Previous work has established that metabolism can determine colonization success in vivo2-4, but relevance of bacterial warfare in preventing engraftment has been less explored. Here, we demonstrate that intraspecies warfare presents a significant barrier to strain transmission in the skin microbiome by profiling 14,884 pairwise interactions between Staphylococcus epidermidis cultured from eighteen human subjects from six families. We find that intraspecies antagonisms are abundant; these interactions are mechanistically diverse, independent of the relatedness between strains, and consistent with rapid evolution via horizontal gene transfer. Ability to antagonize more strains is associated with reaching a higher fraction of the on-person S. epidermidis community. Moreover, antagonisms are significantly depleted among strains residing on the same person relative to random assemblages. Two notable exceptions, in which bacteria evolved to become sensitive to antimicrobials found on the same host, are explained by mutations that provide phage resistance, contextualizing the importance of warfare among other lethal selective pressures. Taken together, our results emphasize that accounting for intraspecies bacterial warfare is essential to the design of long-lasting probiotic therapeutics.

Autori: Tami Lieberman, C. P. Mancuso, J. Baker, E. Qu, A. D. Tripp, I. O. Balogun

Ultimo aggiornamento: 2024-05-07 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.07.592803

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.07.592803.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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