Исследователи провели как генетический, так и химический анализ образцов, собранных у добровольцев в возрасте от 1 до 75 лет. Они обнаружили, что археи (произносится как ar-KEY-uh) были наиболее распространены у субъектов моложе 12 и старше 60 лет. был опубликован в Scientific Reports (журнал Nature) в статье под названием «Возраст человека и физиология кожи, разнообразие форм и обилие архей на коже».
«В микробиоме кожи обычно преобладают бактерии», — сказал Хой-Ин Холман, директор Программы структурной биологии синхротронного инфракрасного излучения (BSISB) в Беркли и старший автор статьи. «Основное внимание ученых уделяется бактериям, потому что их легче обнаружить. На основании литературы шесть лет назад мы даже не знали, что археи существуют на коже человека. Теперь мы обнаружили, что они являются частью ядра. микробиом и являются важным игроком на коже человека ».
Исследование было совместным усилием Холмана, научного сотрудника лаборатории Беркли Джованни Бирарда (ныне ученого в Elettra Sincrotrone Trieste в Италии), научного сотрудника Калифорнийского университета в Беркли Александра Пробста (ныне доцент Университета Дуйсбург-Эссен в Германии) и Кристины. Moissl-Eichinger, автор-корреспондент исследования. Мойсл-Эйхингер и ее команда из Медицинского университета Граца в Австрии и Университета Регенсбурга в Германии проанализировали генетические особенности микробиомов кожи.В дополнение к влиянию возраста они обнаружили, что пол не был фактором, но у людей с сухой кожей больше архей. «Археи могут быть важны для процесса очистки в условиях сухой кожи», — сказал Муассл-Эйхингер. «Результаты нашего генетического анализа (количественная ПЦР на основе ДНК и секвенирование следующего поколения) вместе с результатами, полученными при визуализации с помощью инфракрасной спектроскопии, позволили нам связать более низкие уровни кожного сала [масляный секрет сальных желез] и, таким образом, снизить влажность кожи с увеличением архейных подписей ".
Больше, чем кожа глубокоТолько в 1970-х годах ученые осознали, чем археи отличаются от бактерий, и они стали отдельной ветвью на древе жизни — три ветви — это бактерии, археи и эукария (включая все растения и животных). Археи обычно встречаются в экстремальных условиях, таких как горячие источники и антарктический лед.
В настоящее время известно, что археи существуют в отложениях и в недрах Земли, но только недавно они были обнаружены в кишечнике человека и связаны с человеческим микробиомом.Холман занимается разработкой методов синхротронной инфракрасной спектроскопии для изучения биологических или экологических систем.
Используя усовершенствованный источник света (ALS) Berkeley Lab, один из самых ярких источников инфракрасных лучей в мире, Holman Group разработала быстрый метод без этикеток для скрининга клеток и немедленного определения того, бактерии они или археи.«Проблемы при микробиологическом профилировании заключаются в скорости, пропускной способности и целостности образцов», — сказала она. «Мы потратили годы на разработку этой техники и не смогли бы сделать это без уникальных ресурсов ALS».Но недостаток исследований кожи архей вызван не только техническими ограничениями. Исследователи утверждают, что отсутствие возрастного разнообразия в выборке в предыдущих исследованиях также было фактором. «Критерии и методы отбора проб имеют значение, — сказал Холман. «Мы обнаружили, что у людей среднего возраста меньше архей, поэтому в других исследованиях микробиома кожи не уделялось внимания сигнатурам архей».
От космонавтов до архейЭто исследование проводилось в рамках проекта защиты планет НАСА и Европейского космического агентства. «Мы проверяли космические аппараты и их чистые помещения на предмет присутствия архей, поскольку они подозреваются, что они являются возможными критическими загрязнителями во время исследования космоса — некоторые археи, производящие метан, так называемые метаногены, возможно, могут выжить на Марсе», — сказал Муассл. — сказал Эйхингер. «Мы не нашли много сигнатур метаногенов, но мы нашли множество Thaumarchaeota, совершенно другого типа архей, которые выживают с кислородом».Сначала считалось, что таумархеи были извне, но, обнаружив их в больницах и других чистых помещениях, исследователи заподозрили, что они из кожи человека. Поэтому они провели пилотное исследование с участием 13 добровольцев и обнаружили, что у всех на коже были эти археи.
В качестве продолжения, которое является текущим исследованием, они протестировали 51 добровольца и решили получить большой диапазон возрастов, чтобы проверить возрастную зависимость сигнатур архей. Образцы были взяты из области груди.
Различия в численности архей между возрастными группами были статистически значимыми и неожиданными. «Это было удивительно, — сказал Холмен. «Между людьми среднего и пожилого возраста разница в пять-восемь раз — это много».Роль в здоровье человека все еще под вопросомИх исследование было сосредоточено на Thaumarchaeota, одном из многих типов архей, поскольку в пилотном исследовании было обнаружено мало свидетельств других. «Мы знаем, что таумархеи должны быть микроорганизмами, окисляющими аммиак, а аммиак является основным компонентом пота, что означает, что они могут играть роль в обмене азота и здоровье кожи», — сказал Холман.В сотрудничестве с Питером Вольфом из Медицинского университета Граца, команда также связала обилие архей с сухостью кожи, поскольку у людей среднего возраста уровень кожного сала выше и, следовательно, у них более влажная кожа, чем у пожилых людей.
На сегодняшний день известно, что большинство архей скорее полезны, чем вредны для здоровья человека. Они могут иметь важное значение для снижения pH кожи или поддержания его на низком уровне, а более низкий pH связан с более низкой восприимчивостью к инфекциям.
«Обнаруженные археи, вероятно, участвуют в круговороте азота в коже и способны снижать pH кожи, поддерживая подавление патогенов», — сказал Муассл-Эйхингер. «Бактерии с такими же способностями уже используются в качестве пробиотиков для кожи, потенциально улучшая влажность кожи и уменьшая запах тела. Тем не менее, клиническая значимость Thaumarchaeota остается неясной и требует дальнейших исследований».
Холман перечислил несколько направлений для будущих исследований с Муассл-Эйхингером. «Мы хотели бы исследовать физиологическую роль архей кожи человека и то, чем они отличаются от архей окружающей среды», — сказала она. «Мы хотели бы узнать, какие ниши они предпочитают в человеческом теле или в нем. Мы также хотим знать, могут ли они быть вовлечены в патогенные процессы, такие как нейродермит или псориаз. Пока мало доказательств патогенности архей . "