Oční mikrobiom, inflammaging a zdraví povrchu oka

Úvod

Naše oči jsou pokryty tenkým slzným filmem a společenstvím neškodných mikrobů – mikrobiomem očního povrchu – které je pomáhají chránit. Tento mikrobiom normálně žije v rovnováze, ale s přibývajícím věkem se tato rovnováha posouvá. Stárnutí přináší chronický, nízký stupeň zánětu (často nazývaný „inflammaging“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)), který může postihnout všechny tkáně, včetně očí. Výsledkem je vyšší riziko stavů, jako je syndrom suchého oka a dysfunkce meibomských žláz (MGD) – kdy mazové žlázy v očních víčkách nefungují správně. Tyto stavy způsobují nestabilitu slzného filmu a podráždění. V posledních letech vědci zjistili, že věkem podmíněné změny v mikrobiální komunitě oka souvisí s tímto zánětem a onemocněním povrchu oka. Pochopení těchto změn je důležité pro udržení zdravých očí ve stáří.

Například studie zdravých dobrovolníků zjistila, že slzy a bakterie na očních víčkách se s věkem staly „více zánětlivými“ – starší lidé měli po 60. roce života vyšší hladiny zánětlivých molekul (jako jsou ICAM-1 a IL-8) na spojivce (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). S přibývajícím věkem starší oči často produkují méně a řidší slzy (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) a méně mrkají, což může umožnit hromadění více dráždivých látek a mikrobů. Současně enzymy a toxiny z některých bakterií na očních víčkách (např. Staphylococcus aureus) mohou stimulovat zánět a poškozovat slzný film (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). V kombinovaném efektu se stárnoucí oční povrch může stát chronicky podrážděným.

Nedávné studie potvrzují, že složení mikrobů na oku se s věkem mění. Pomocí sekvenování DNA vědci prokázali, že oči „mladých“ a „starých“ dospělých mají odlišné bakteriální komunity a genové funkce (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Jinými slovy, stárnutí zřejmě mění to, které bakterie na oku prospívají. Tyto posuny zřejmě upřednostňují některé typy mikrobů, které mohou zhoršovat zánět. (Starší pacienti často používají také oční kapky na stavy jako je glaukom; tyto kapky – zejména pokud obsahují konzervační látky – dále mění oční flóru (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).) Stručně řečeno, stárnoucí oči často vykazují mikrobiální změny, které jdou ruku v ruce s unaveným slzným filmem a mírným zánětem očního víčka.

Věkem podmíněné změny mikrobiomu a zánět očního povrchu

Syndrom suchého oka a dysfunkce meibomských žláz (MGD)

Syndrom suchého oka (DED) je velmi častý u starších dospělých. Nastává, když slzy již nedokážou udržet povrch oka vlhký a vyživený. DED má dvě hlavní formy: jednu, kdy slzné žlázy produkují příliš málo vody, a druhou, kdy se slzy odpařují příliš rychle (často kvůli špatné kvalitě olejové složky). Olejová vrstva slz pochází z meibomských žláz v očních víčkách. S přibývajícím věkem se tyto žlázy častěji ucpávají nebo mění své normální složení oleje. Tato dysfunkce meibomských žláz (MGD) vede k velmi mastným slzám nebo k žádnému oleji, což způsobuje suché a zanícené oči. Ve skutečnosti má asi 70 % pacientů se syndromem suchého oka MGD (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Nedávný výzkum zjistil, že bakterie žijící v meibomských žlázách a kolem nich se u MGD liší. Sekvenování DNA meibomu (žlázového oleje) metodou shotgun ukázalo, že lidé s MGD mají „odlišnou mikrobiotu“ ve svých víčkových sekretech (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Například potenciálně škodlivé bakterie jako Campylobacter coli, Campylobacter jejuni a Enterococcus faecium byly hojné v žlázách s MGD, ale téměř chyběly u zdravých kontrol (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tyto bakterie nesou geny pro silné faktory virulence (jako jsou imunitu obcházející proteiny a sekreční systémy), které by mohly podporovat chronický zánět víčka (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Naproti tomu zdravý meibom obsahoval převážně běžné kožní bakterie, jako je Staphylococcus epidermidis. Jiné studie zjistily, že koaguláza-negativní stafylokoky a Corynebacterium jsou běžně spojovány se suchým okem a MGD (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Stručně řečeno, zablokovaný, stagnující žlázový olej ve starších očích může živit nežádoucí mikroby, které zase mohou zhoršovat kvalitu slzného filmu a zánět víček.

Samotný syndrom suchého oka koreluje také s nižší mikrobiální diverzitou na oku. Jedna přehledová studie uvádí, že pacienti s těžkým syndromem suchého oka s nedostatkem vodné složky (jako je Sjögrenův syndrom) mají na povrchu oka výrazně méně různých bakterií než zdraví lidé (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Obecně platí, že normální oči jsou udržovány čisté slzami a antimikrobiálními proteiny. Ale u suchého oka poškození povrchu a změny v gelovitých mucinech umožňují různým bakteriím snadněji se uchytit nebo růst. Například vědci zjistili, že lidé se syndromem suchého oka měli snížené množství Proteobacteria (běžný kmen ve zdravých očích) a Pseudomonas, a relativně více Grampozitivních bakterií (jako je Staphylococcus) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tyto posuny mohou dále stimulovat zánět a zpomalovat hojení.

Inflammaging a oční imunita

Stárnutí je charakterizováno inflammagingem – přetrvávajícím, nízkým stupněm zánětu v celém těle (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tento stav zvyšuje zánětlivé signály i ve zdravých tkáních. Na očním povrchu to znamená, že starší oči mají tendenci obtížněji kontrolovat podráždění. Například studie dobrovolníků seskupených podle věku (mladí: 19–40, střední: 41–60, starší: 61–93) ukázala, že příznaky suchého oka a zánětlivé markery s věkem neustále rostly (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Slzný film se stal méně stabilním (doba rozpadu slzného filmu klesla z ~11 s u mladých na ~9 s u starších) a objem slz se zmenšil (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Současně buňky spojivky produkovaly více proteinů souvisejících se zánětem (ICAM-1 a IL-8) u starších subjektů (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Ženy uváděly v průměru vyšší příznaky suchého oka, ale věkový trend platil pro všechny. Tyto zjištění prokazují, že klinicky zdravé starší oko již vykazuje více zánětu a horší lubrikaci než mladé oko.

Změny v mikrobiomu se zdají být spojeny s tímto očním inflammagingem. Normálně určité rezidentní bakterie pomáhají udržovat zdravou imunitní rovnováhu. Například u myší komenzální Corynebacterium na povrchu oka stimuluje lokální T-buňky k sekreci IL-17, což následně zvyšuje produkci antimikrobiálních faktorů ve slzách (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). To udržuje na uzdě nepříjemné útočníky (jako jsou Pseudomonas nebo kvasinky Candida). Podobně myši bez choroboplodných zárodků (chované bez mikrobů) mají slabší bariéry rohovky a mnohem méně slzných protilátek (IgA) než normální myši (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Stručně řečeno, zdravý mikrobiom skutečně trénuje první linii obrany oka. Ale pokud je mikrobiom vyčerpaný nebo narušený (například stárnutím nebo přehnanou hygienou), obrana selže a může se rozvinout chronický zánět.

U starších očí se syndromem suchého oka nebo MGD se mikrobiální posun zdá upřednostňovat zánět. Gramnegativní bakterie produkují lipopolysacharidy (LPS), které spouštějí Toll-like receptory, čímž podporují zánět. Chang et al. ve skutečnosti zjistili, že pacienti s glaukomem užívající kapky s konzervačními látkami (často starší dospělí) měli na očích rozkvět rozmanitých gramnegativních bakterií (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mikrobiom jejich léčených očí vykazoval vysokou předpokládanou syntézu LPS. To korelovalo s nižší výškou slzného menisku a kratší dobou rozpadu slzného filmu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jednodušeji řečeno, oči s větším množstvím těchto bakterií měly sušší povrch a více zánětlivých markerů. Pacienti s glaukomem skutečně často hlásí pálení a slzení z kapek (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), a tato studie naznačuje, že část tohoto účinku může být mikrobiologická i chemická.

Pohled pacienta s glaukomem

Glaukom je obvykle onemocnění starších lidí a jeho léčba často zahrnuje dlouhodobé oční kapky. Mnoho kapek na glaukom obsahuje konzervační látky (jako je benzalkoniumchlorid), které jsou toxické pro povrchové buňky. Velké studie ukázaly, že konzervované kapky na glaukom způsobují mnohem větší podráždění a suchost oka než verze bez konzervačních látek (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Naše rešerše naznačuje, že to zhoršuje i oční mikrobiom. Ve studii Chang et al. dokonce i neošetřené oko u pacientů s glaukomem vykazovalo mikrobiální změny, což naznačuje systémové účinky nebo zkříženou kontaminaci (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pacient s glaukomem tak může čelit zhoršujícímu se cyklu: kapky dráždí oko, snižují obranu slzného filmu a výsledný posun mikrobiomu pak podněcuje další zánět. Z pohledu pacienta to znamená další příznaky a potřebu více doplňkových terapií (jako jsou náhrady slz a ošetření víček).

Intervence zaměřené na mikrobiom pro zdraví očního povrchu

Protože změněné mikroby mohou podněcovat zánět, zkoumají se léčby zaměřené na „obnovení rovnováhy“ mikrobiomu. Zde jsou některé strategie založené na důkazech:

Hygiena očních víček: Pečlivé čištění okrajů očních víček je prvním krokem při léčbě blefaritidy a MGD. Jednoduché drhnutí zředěným dětským šamponem nebo komerčními ubrousky na víčka může fyzicky odstranit nečistoty, oleje a roztoče. Cílenější produkty zahrnují ubrousky s kyselinou chlornou (HOCl). HOCl je šetrný antiseptický přípravek na bázi fyziologického roztoku (prodávaný pod značkami jako Avenova). Klinické studie ukazují, že je bezpečný pro použití kolem očí a ničí mnoho bakterií. Například Mencucci et al. zjistili, že 4 týdny čištění HOCl dvakrát denně výrazně snížily bakteriální zátěž na víčku ve srovnání s jemnými fyziologickými ubrousky (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Doba rozpadu slzného filmu a skóre symptomů se zlepšily pouze ve skupině s HOCl. Další studie, která použila ubrousky HOCl na vnitřní ječná zrna (hordeolum), zjistila, že dramaticky snížily výskyt stafylokoků a Neisseria na víčkách, zatímco zvýšily množství některých prospěšných bakterií pocházejících ze střeva (jako jsou Bifidobacterium a Faecalibacterium) s protizánětlivými vlastnostmi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Stručně řečeno, antiseptické čištění víček může posunout mikrobiom víčka od patogenů a pomoci snížit zánět. Je bezpečné pro každodenní použití a často se doporučuje všude tam, kde je podezření na blefaritidu nebo MGD.
Termoterapie (teplé obklady): Aplikace tepla na oční víčka pomáhá uvolnit ztvrdlé oleje a obnovit normální slzný lipid. Teplé obklady (horký ručník nebo oční maska při ~40 °C po dobu 5–10 minut) jsou základním kamenem léčby MGD. Nedávná přehledová studie klinických studií potvrzuje, že i jedna 5–20 minutová aplikace může zlepšit kvalitu slz (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Opakované každodenní použití (zejména vlhké tepelné masky) nejen roztaví oleje, ale také může zmírnit zánět a dokonce snížit zatížení roztoči Demodex (mikroskopický parazit očních víček spojený s blefaritidou). Zatímco samotné teplo přímo nepřidává ani nezabíjí žádné bakterie, obnovením normálnějšího toku oleje pomáhá prostředí oka upřednostňovat jeho přirozenou obranu. Pacient, který opakovaně používá teplé obklady, často pozoruje menší drsnost a lepší vlhkost.
Probiotika a prebiotika: Jedná se o „přátelské“ bakterie nebo živiny, které je podporují, užívané perorálně nebo (v experimentálních studiích) lokálně. Myšlenkou je, že zdravý střevní mikrobiom může tlumit celotělový zánět (prostřednictvím takzvané osy střevo–oko) a případně dokonce ovlivňovat mikroby na očním povrchu. Několik malých studií naznačuje přínos. V jedné randomizované kontrolované studii užívali pacienti se syndromem suchého oka perorální probiotický/prebiotický doplněk po dobu 4 měsíců. Průměrné skóre symptomů (OSDI) ve skupině léčené probiotiky se významně zlepšilo ve srovnání s placebem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Doba rozpadu slzného filmu a objem slz zůstaly ve skupině léčené probiotiky stabilní, ale u placeba se zhoršily, což naznačuje určitou ochranu. Jiné pilotní studie zjistily, že probiotické směsi (například Enterococcus faecium a Saccharomyces boulardii) zvýšily produkci a stabilitu slz u pacientů se syndromem suchého oka (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Vědci také testovali přímé probiotické oční kapky: jedna malá studie u alergické konjunktivitidy ukázala, že oční kapky s laktobacily snížily příznaky ve srovnání s žádnou léčbou. Důkazy jsou předběžné, ale naznačují roli prospěšných mikrobů. Pokud se to potvrdí, perorální probiotika nebo speciálně formulované oční kapky by jednoho dne mohly pomoci znovu naladit oční mikrobiom nebo systémovou imunitu. (V současné době by pacienti měli užívat probiotika pro zdraví střev podle doporučení svého lékaře; oční probiotické terapie jsou experimentální.)
Antimikrobiální / protizánětlivé kapky: V některých případech lékaři předepisují antibiotické masti (jako je erythromycin nebo azithromycin na okraje víček) nebo krátkodobé kurzy steroidních kapek k přerušení cyklu zánětu. Tyto působí hlavně zabíjením nebo potlačováním lokálních bakterií a imunitních buněk. Mohou být účinné, ale jsou to tupé nástroje – odstraňují celou mikrobiální komunitu. Širokospektrální antibiotika mohou dočasně zlepšit příznaky, ale také ničí prospěšné organismy. Například dlouhodobé používání antibiotické masti nebo steroidních kapek může učinit oko náchylnějším k plísňovým nebo rezistentním bakteriálním přerůstání. Proto se obvykle jedná o krátkodobá řešení, zatímco se zahájí jiné terapie (jako jsou teplé obklady nebo hygiena víček). Pacienti musí také lékařům sdělit svou historii užívání kapek, protože formulace bez konzervačních látek mohou snížit škody.
Kontaktní čočky a další faktory: I když se nejedná o samotné léčby, některé návyky ovlivňují mikrobiom. Nošení kontaktních čoček například činí oční flóru více podobnou kožní (s větším množstvím Pseudomonas a Acinetobacter) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), což zvyšuje suchost a riziko infekce. Pacienti by měli občas vyjmout čočky a používat denní čisticí prostředky. Nadměrné tření očí nebo make-up v blízkosti oka mohou také narušit přirozenou flóru. Takže obecná oční hygiena – čisté povlaky na polštáře, čisté ruce, vyhýbání se prošlému make-upu – je součástí udržování zdravého mikrobiomu.

Výzvy při měření očního mikrobiomu

Studium mikrobiální komunity oka je obtížné. Zaprvé, oční povrch je místo s nízkou biomasou – na oku nežije mnoho bakterií ve srovnání se střevem nebo kůží. To znamená, že vzorky (slzy nebo výtěry) obsahují velmi málo DNA. Dokonce i nepatrné znečištění (ze vzduchu, kůže nebo reagencií) může přehlušit skutečný signál (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Například vědci varují, že běžné vatové tyčinky mohou zavést bakterie z prostředí. Jedna technická studie zjistila, že specializované houbové tampony shromáždily více bakteriální DNA než bavlněné nebo polyesterové tampony (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dalším problémem je životaschopnost: stěr by mohl zachytit fragmenty mrtvých bakterií, které ve skutečnosti oko nekolonizují (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Různé laboratoře používají různé protokoly pro odběr vzorků. Některé jemně dotýkají okraje dolního víčka a spojivky; jiné proplachují oko fyziologickým roztokem a sbírají tekutinu. Některé studie používají lokální anestetikum (které by mohlo ovlivnit bakterie), jiné ne. Dokonce i vlhkost v místnosti nebo nedávno užívaný lék na slzení (jako je steroidní kapka) může změnit počet. Bez standardizovaných metod se výsledky mohou značně lišit. Nedávná přehledová studie metod očního mikrobiomu dochází k závěru, že toto pole naléhavě potřebuje standardizaci: dohodnuté způsoby odběru vzorků, provádění kontrol a odfiltrování kontaminantů (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Například každá studie by měla zahrnovat negativní kontroly (prázdné tampony a extrakční reagencie) pro kontrolu externí DNA (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Teprve poté mohou vědci s jistotou porovnávat „profily mikrobiomu“ mezi studiemi nebo sledovat změny po intervenci.

Souhrnně řečeno, měření mikrobiomu oka vyžaduje zvláštní péči. Je snazší získat zavádějící data než například u vzorků střeva. Objevují se však vylepšené techniky (například celogenomové sekvenování „shotgun“, in situ zobrazování bakterií a lepší bioinformatické nástroje), které pomohou ověřit a reprodukovat zjištění.

Směrem k trvalým přínosům – priority výzkumu

Jsme stále v počátečních fázích převádění mikrobiomové vědy do dlouhodobého zdraví očí. Mezi klíčové výzkumné cíle patří:

Longitudinální studie: Potřebujeme velké, dlouhodobé studie lidí, jak stárnou, abychom zjistili, jak se jejich oční mikrobiom přirozeně vyvíjí a které změny předpovídají oční problémy. Například sledování kohorty 100 dospělých po dobu 20 let by mohlo odhalit, zda určité rané mikrobiomové vzorce vedou k syndromu suchého oka nebo onemocnění meibomských žláz později. Takové studie mohou také posoudit, jak faktory jako strava, celkové zdraví nebo léky (zejména u pacientů s glaukomem) ovlivňují oční flóru v průběhu času.
Kontrolované studie terapií mikrobiomu: Pilotní studie probiotik/prebiotik jsou povzbudivé, ale malé. Potřebujeme větší, dobře navržené klinické studie k otestování, zda intervence jako perorální probiotika nebo formulované oční kapky mohou zabránit nebo zvrátit stárnutí očního povrchu. Studie by měly zahrnovat objektivní výsledky (produkce slz, zdraví rohovky) a opatření kvality života hlášená pacienty. Podobně by studie mohly testovat, zda pravidelná hygiena víček s kyselinou chlornou ve středním věku vede o deset let později k menšímu počtu případů chronické blefaritidy nebo MGD. Mechanistický výzkum (např. odběr vzorků mikrobiomu před a po ošetření víčka) by měl být začleněn do těchto studií, aby se potvrdilo, jak se komunity posouvají.
Integrace se systémovým zdravím: Oko neexistuje izolovaně. Existují rostoucí důkazy o ose střevo–oko u onemocnění, jako je uveitida a makulární degenerace. Potřebujeme výzkum spojující mikrobiotu očního povrchu s mikrobiomy střeva a kůže. Pro starší dospělé by bylo cenné vědět, zda obecné anti-aging intervence (dobrá výživa, cvičení, kontrola diabetu), které prospívají střevnímu mikrobiomu, také pomáhají udržovat oči zdravé. Jinými slovy, můžeme pomoci „vylepšit“ oční povrch zlepšením celkového imunitního a mikrobiálního zdraví? Některé studie již naznačují, že transplantace fekální mikrobioty nebo upravená probiotika mohou modulovat oční zánět u zvířecích modelů. Testování takových strategií v kontextu věkem podmíněných očních onemocnění je novým směrem.
Standardizované metody měření: Jak již bylo zmíněno, prioritou výzkumu je zavedení společných protokolů. To zahrnuje definování, které oblasti oka se mají vzorkovat (např. okraj víčka vs. spojivka), v jakou denní dobu a jak vzorky zpracovat. Mezinárodní pracovní skupiny (možná pod oftalmologickými společnostmi) by mohly zveřejnit směrnice. Měly by doporučit negativní kontroly a prahové hodnoty pro označení sekvence za „skutečný“ rezidentní mikrob. Se standardními metodami budou data z různých studií srovnatelná, což urychlí objevování.
Výsledky zaměřené na „healthspan“: Nakonec chceme vědět, zda modulace mikrobiomu vede k trvalému zlepšení očního komfortu a zraku. Například by se dalo studovat, zda starší dospělí, kteří denně pečují o víčka a užívají probiotika, udržují lepší slzný film a zrak až do svých 70 let, ve srovnání s těmi, kteří tak nečiní. Nebo zda agresivní léčba časné blefaritidy snižuje dlouhodobý výskyt poškození rohovky. Měli bychom také sledovat nezamýšlené účinky: vymýcení příliš mnoha mikrobů by mohlo učinit oči náchylnými k infekci, takže výzkum by měl vyvážit rizika a přínosy.

Závěrem, oční mikrobiom je slibnou hranicí v zachování zdraví očního povrchu, jak stárneme. Rostoucí důkazy spojují věkem podmíněné mikrobiální posuny s chronickým zánětem, syndromem suchého oka a MGD. První studie cílených intervencí (hygiena víček, tepelná terapie, selektivní antimikrobiální látky, probiotika) ukazují potenciál k obnovení rovnováhy tohoto ekosystému. Nicméně, obor potřebuje robustnější studie, lepší metody odběru vzorků a integraci s celkovými zdravotními strategiemi. Pokud budou úspěšné, budoucí léčby by mohly pomoci prodloužit kvalitu zraku a komfort pro seniory – udržet „magickou oční kameru“ plynule fungující i ve vysokém věku.