MICROBIOMA

Le esigenze di cura della tua pelle sono uniche come le tue impronte digitali?  Se sì, quale tipo di test sarebbe appropriato per progettare prodotti personalizzati per la cura della pelle e dei capelli?  Su questo aspetto l'era post genoma umano ha portato allo sviluppo e reso disponibili nuovi strumenti e tecniche per meglio comprendere differenze e somiglianze tra tutti i tipi di pelle.  E’ in continuo aumento il numero di articoli che identificano marcatori fisici e biologici incentrati sulla riparazione della barriera cutanea, sul metabolismo, sulla guarigione delle ferite, sulla infiammazione, colorazione e  invecchiamento per i diversi tipi di pelle.

Il profiling genetico è iniziato nel campo dell'analisi forense.  Se un crimine è stato commesso in assenza di testimoni, il profilo genetico può essere utilizzato per determinare il colore della pelle, degli occhi e dei capelli del criminale. Società di test genetici personali, tra cui 23andME e Ancestry.com, hanno reso popolari i test genomici personali.   

Il costo per condurre test genomici è diminuito considerevolmente, e il campionamento per i test non è invasivo.  I polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs) sono la forma più importante e fondamentale di variazione nel genoma umano. Gli SNPs sono attualmente utilizzati per studiare i percorsi biologici con l'obiettivo finale di predire la suscettibilità alla malattia e sviluppare un trattamento medico personalizzato ottimizzato. Queste tecniche hanno il potenziale per essere utilizzate nello sviluppo di prodotti personalizzati per la cura della pelle.   

HOWARD EPSTEIN          

EMD Performance Materials an affiliate of Merck KGaA | Germania

Il dottor Howard Epstein è direttore dei servizi tecnici per EMD Performance Materials Corporation, Philadelphia, PA, un'affiliata di Merck KGaA, Darmstadt, Germania. È stato uno studioso in residenza presso il dipartimento di dermatologia dell'Università di Cincinnati e ha conseguito il suo dottorato di ricerca in Farmacognosia presso l'Union Institute & University di Cincinnati, Ohio in quel periodo.

A partire dal febbraio 2021, l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha riportato 107.252.265 casi globalmente confermati di COVID-19 che hanno causato 2.355.339 morti. Gli uomini sono più suscettibili al virus; diversi fattori possono spiegarne il perché. Ci sono differenze legate al genere negli ormoni sessuali e una maggiore espressione del recettore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE 2) negli uomini. Il virus SARS-CoV-2 responsabile della COVID-19 è caratterizzato da una proteina spike che facilita il legame virale sulla superficie dei tipi di cellule polmonari ed extra-polmonari.   Gli individui con il peggior esito legato alla COVID-19 hanno tipicamente malattie cardiovascolari, ipertensione e diabete.   L'ACE 2 è un enzima che si trova sulla superficie di vari tipi di cellule e che genera proteine più piccole tagliando una proteina più grande, l'angiotensina 2, che poi regola le funzioni cellulari.  Il virus SARS-CoV-2 si lega all'ACE2 inibendo il normale funzionamento del recettore e in questo modo è in grado di entrare nella cellula.  Si nota che il fumo ha un effetto sul recettore dell'ACE 2, e questa abitudine può anche contribuire a un esito negativo della malattia (1, 2).  L'angiotensina 2 è anche coinvolta nella regolazione della pressione sanguigna e dell'infiammazione, contribuendo al danneggiamento dei rivestimenti dei vasi sanguigni e ad altri tipi di lesioni dei tessuti (1, 2).   Una preoccupazione comune con molti pazienti COVID-19 è la capacità di respirare senza un respiratore: questa condizione è legata alla segnalazione di angiotensina 2 interrotta (1, 2).   Oltre alle differenze di genere nell'espressione di ACE 2, gli investigatori riportano una variazione dell'espressione di ACE 2 tra le etnie (1).  Inoltre, l'espressione di ACE 2 varia tra gli individui e in diversi tipi di cellule e tessuti.  È anche interessante notare che il gene per l'espressione di ACE 2 si trova sul cromosoma X (2). I pazienti COVID 19 sperimentano frequentemente una "tempesta di citochine" che comporta una prognosi peggiore per il recupero.  

Si osservano differenze di genere nella risposta immunologica all'infezione da COVID 19.  I maschi sono a maggior rischio di un attacco massiccio al sistema di difesa immunologica del corpo, questa è la "tempesta di citochine".   Le donne hanno generalmente una maggiore risposta anticorpale alle infezioni virali e alle vaccinazioni, il che significa che la loro risposta immunitaria innata favorisce la produzione di citochine e chemochine e il reclutamento di neutrofili.   Per quanto riguarda la risposta immunitaria adattativa ci sono anche differenze di genere nell'espressione degli estrogeni, nella risposta delle cellule B (cellule immunitarie) e delle cellule T (cellule immunitarie) (3, 4).    

Nelle cellule T, la sovra-espressione dei geni immunitari codificati da X, compresi CD40LG e CXCR3, è stata collegata all'inattivazione incompleta del cromosoma X e alle modifiche epigenetiche specifiche per le cellule T del cromosoma X.  Non è noto se i fenotipi delle cellule T contribuiscano a COVID 19 (3).  Quando si sviluppano i vaccini, si dovrebbe considerare l'inclinazione femminile verso entrambe le risposte potenti e gli effetti avversi e si dovrebbe testare il dosaggio specifico per il sesso, ove appropriato. Il sesso ha un impatto sullo sviluppo delle cellule T regolatorie, sulla distribuzione dei sottoinsiemi di linfociti e sulla qualità complessiva delle risposte delle cellule T (3). I marcatori molecolari dell'infiammazione sono simili ai marcatori comunemente usati per valutare l'efficacia dei prodotti per la cura della pelle.  

Numerosi studi che valutano gli effetti dell'esposizione al sole e della fotoprotezione sui danni alla pelle coinvolgono persone di diverse etnie.  Studi sul tipo di pelle e sui gruppi di età mostrano che l'esposizione ai raggi ultravioletti (UV) può essere responsabile fino all'80% dell'invecchiamento nei tipi di pelle caucasica e asiatica (5, 2).  La quantità e il tipo di melanina nella pelle sono i fattori principali che determinano la carnagione e la sensibilità ai raggi UV. La melanina esiste in due isoforme: l'eumelanina marrone scuro e la feomelanina più chiara.   Si pensa che la carnagione della pelle e la sensibilità ai raggi UV siano determinate principalmente dai livelli di eumelanina nell'epidermide (6, 7).   

La pigmentazione della pelle umana mostra una variazione fenotipica legata alla latitudine geografica.  La pigmentazione della pelle tende ad essere più scura nelle regioni equatoriali e tropicali del mondo dove i livelli di UVR sono più alti rispetto alle regioni lontane dall'equatore (8).  Le pubblicazioni mostrano che i polimorfismi (SNP) situati all'interno dei geni candidati alla pigmentazione costitutiva, sono associati a queste variazioni di pigmentazione che possono alterare la risposta dell'individuo all'esposizione ambientale (7, 8).  

Queste osservazioni suggeriscono che la posizione geografica di un individuo, dove vive, dovrebbe essere presa in considerazione quando si dedica un prodotto cosmetico personalizzato. 

Le variazioni genetiche che contribuiscono alle caratteristiche uniche di varie popolazioni di persone offrono l'opportunità di sviluppare prodotti personalizzati per la cura della pelle e dei capelli.  I saggi molecolari e i test diagnostici sono attualmente utilizzati per identificare i meccanismi biologici tra cui l'infiammazione e le condizioni autoimmuni della pelle.  Una maggiore comprensione della diversità etnica e individuale nella struttura della pelle e nella profilazione genica migliorerà i prodotti personalizzati che affrontano le differenze nella reattività chimica della pelle, nel tasso e nell'efficacia della penetrazione dei farmaci, nell'efficacia e nella sensibilizzazione (9).  Per esempio, la pelle caucasica mostra una maggiore resistenza ai danni della barriera idrica, la pelle africana è più resistente alla penetrazione transcutanea, la pelle caucasica e asiatica hanno proprietà TEWL basali simili, la pelle asiatica è più suscettibile allo stress chimico e meccanico.  La pelle asiatica tende anche ad avere una maggiore densità di ghiandole eccrine e pori più piccoli, la pelle africana mostra spesso i danni più gravi intorno ai pori del viso (9).  

La pelle caucasica sembra essere più incline all'infiammazione associata all'ambiente e la pelle africana è più incline alle cicatrici (10, 11).  Le citochine influenzano lo sviluppo delle caratteristiche cliniche dell'invecchiamento cutaneo.  Esempi di citochine proinfiammatorie includono TNF-α, IL-1 e IL-18.  Queste citochine innescano la distruzione del collagene mediante l'upregolazione della MMP-9.  Le citochine possono anche abbassare l'immunità con l'invecchiamento.  Ulteriori fattori di crescita sono prodotti e secreti da vari tipi di cellule tra cui fibroblasti, cheratinociti e melanociti sono associati all'immunità (12).  

Il microbioma umano è l'insieme di tutti i microrganismi che vivono in associazione con il corpo umano.  Questi microbi non sono generalmente dannosi per noi: infatti sono essenziali per mantenere la salute. Producono alcune vitamine di cui non abbiamo i geni che le producano, scompongono il nostro cibo per estrarre i nutrienti di cui abbiamo bisogno per sopravvivere, insegnano al nostro sistema immunitario come riconoscere gli invasori pericolosi e producono anche utili composti antinfiammatori che combattono altri microbi che causano malattie.  Il microbioma della pelle varia tra gli individui: un esempio è la variazione di sebo tra diversi individui.  Le abitudini alimentari, l'ambiente di vita e l'uso di antibiotici sono altri fattori.  Un recente studio di metanalisi del microbioma che valuta il microbioma dell'intestino e della bocca di tre diverse etnie, asiatica, europea e africana, ha trovato un gran numero di microbi diversi tra le etnie.  Dei 3.655 campioni di microbioma valutati, identificando un totale di 45.666.334 profili genetici, si è scoperto che il cinquanta per cento di tutti i geni erano unici per le etnie.   

Maggiori dettagli possono essere trovati qui.

Le differenze riguardavano i microbi associati al metabolismo generale, al trasporto degli aminoacidi nelle cellule, al metabolismo degli zuccheri e ai geni associati all'immunologia (13).   

I dati generati da numerosi studi genetici combinati con la capacità di condurre Genome-Wide Association Studies combinati con meta-analisi, permettono agli scienziati di valutare grandi set di dati necessari per fornire interazioni geniche con significatività statistica.  Un' importante funzione della pelle è quella di proteggere il corpo dalle aggressioni ambientali.  Forma una barriera cutanea che protegge dalla perdita di acqua e dai danni fisici.  Una valutazione della funzione genica (analisi del trascrittoma) suggerisce che il 63% di tutte le proteine umane (n = 19.692) sono espresse nella pelle e 42 di questi geni mostrano un'espressione elevata nella pelle rispetto ad altri tipi di tessuto (14, 15).   

Capire come questi geni interagiscono attraverso le proteine che segnalano, sta attualmente fornendo indicazioni per sviluppare profili genetici cutanei personalizzati che possono offrire una guida basata sulla scienza per ottimizzare la cura personalizzata di pelle e capelli.  

*Articolo tradotto e ripreso da HPC Today, March/April 2021 vol. 16(2)

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