A composição das populações bacterianas que vivem em nossos rostos desempenha um papel significativo no desenvolvimento da acne e de outras doenças de pele, como o eczema. Duas espécies de bactérias predominam na maioria das pessoas, mas como elas interagem entre si e como essas interações podem contribuir para a doença tem sido difícil de estudar.

Pesquisadores do MIT revelaram a dinâmica dessas interações com mais detalhes do que antes, esclarecendo quando e como novas cepas bacterianas surgem na pele do rosto. Suas descobertas podem ajudar a orientar o desenvolvimento de novos tratamentos para acne e outras condições, e também podem ajudar a otimizar o momento de tais tratamentos.

Os pesquisadores descobriram que muitas novas cepas de Cutibacterium acnes , uma espécie que se acredita contribuir para o desenvolvimento da acne, são adquiridas durante o início da adolescência. Mas, depois disso, a composição dessas populações se torna muito estável e não muda muito, mesmo quando expostas a novas cepas.

Isso sugere que esse estágio de transição pode ser a melhor janela para a introdução de cepas probióticas de C. acnes , diz Tami Lieberman, professora associada de engenharia civil e ambiental, membro do Instituto de Engenharia Médica e Ciência do MIT e autora sênior do estudo.

“Descobrimos que existem algumas dinâmicas surpreendentes, e essas dinâmicas fornecem insights sobre como desenvolver uma terapia probiótica”, diz Lieberman. “Se tivéssemos uma cepa que soubéssemos que poderia prevenir a acne, esses resultados sugeririam que deveríamos garantir que a aplicássemos precocemente, durante a transição para a idade adulta, para realmente conseguir que se enxertem.”

Jacob Baker, PhD '24, que agora é diretor científico da Taxa Technologies, é o autor principal do artigo, publicado hoje na Cell Host and Microbe . Outros autores incluem o estudante de pós-graduação do MIT, Evan Qu, o pós-doutorado do MIT, Christopher Mancuso, a estudante de pós-graduação da Universidade de Harvard, A. Delphine Tripp, e a ex-pós-doutorada do MIT, Arolyn Conwill, PhD '18.

Embora a C. acnes tenha sido implicada no desenvolvimento da acne, ainda não está claro exatamente por que a acne se desenvolve em algumas pessoas e não em outras — pode ser que algumas cepas sejam mais propensas a causar inflamação da pele, ou pode haver diferenças na forma como o sistema imunológico do hospedeiro responde à bactéria, diz Lieberman. Existem cepas probióticas de C. acnes disponíveis atualmente, que se acredita ajudarem a prevenir a acne, mas os benefícios dessas cepas não foram comprovados.

Juntamente com a C. acnes , a outra bactéria predominante encontrada no rosto é a Staphylococcus epidermidis.  Juntas, essas duas cepas representam cerca de 80% das cepas presentes no microbioma da pele facial adulta. Ambas as espécies existem em diferentes cepas, ou linhagens, que variam por um pequeno número de mutações genéticas. No entanto, até agora, os pesquisadores não conseguiram mensurar com precisão essa diversidade ou rastrear como ela muda ao longo do tempo.

Aprender mais sobre essas dinâmicas pode ajudar os pesquisadores a responder perguntas importantes que podem ajudá-los a desenvolver novos tratamentos probióticos para acne: quão fácil é para novas linhagens se estabelecerem na pele e qual é o melhor momento para introduzi-las?

Para estudar essas mudanças populacionais, os pesquisadores tiveram que medir como as células individuais evoluem ao longo do tempo. Para isso, eles começaram obtendo amostras do microbioma de 30 crianças de uma escola da região de Boston e de 27 de seus pais. Estudar membros da mesma família permitiu aos pesquisadores analisar a probabilidade de diferentes linhagens serem transferidas entre pessoas em contato próximo.

Para cerca de metade dos indivíduos, os pesquisadores conseguiram coletar amostras em vários momentos e, para o restante, apenas uma vez. Para cada amostra, eles isolaram células individuais e as cultivaram em colônias, depois sequenciaram seus genomas.

Isso permitiu que os pesquisadores descobrissem quantas linhagens foram encontradas em cada pessoa, como elas mudaram ao longo do tempo e quão diferentes eram as células da mesma linhagem. A partir dessas informações, os pesquisadores puderam inferir o que havia acontecido com essas linhagens no passado recente e por quanto tempo elas estavam presentes no indivíduo.

No total, os pesquisadores identificaram um total de 89 linhagens de C. acnes e 78 linhagens de S. epidermidis , com até 11 de cada uma delas presentes no microbioma de cada pessoa. Trabalhos anteriores sugeriram que, no microbioma da pele facial de cada pessoa, as linhagens dessas duas bactérias cutâneas permanecem estáveis por longos períodos, mas a equipe do MIT descobriu que essas populações são, na verdade, mais dinâmicas do que se pensava anteriormente.

No início da adolescência, o aumento da produção hormonal resulta em aumento da oleosidade da pele, que é uma boa fonte de alimento para bactérias. Já foi demonstrado que, durante esse período, a densidade de bactérias na pele do rosto aumenta cerca de 10.000 vezes. Neste estudo, os pesquisadores descobriram que, embora a composição das populações de C. acnes tenda a permanecer muito estável ao longo do tempo, o início da adolescência oferece uma oportunidade para o surgimento de muitas outras linhagens de C. acnes .

“Para C. acnes , o que conseguimos demonstrar foi que as pessoas contraem cepas ao longo da vida, mas muito raramente”, diz Lieberman. “Observamos a maior taxa de influxo quando os adolescentes estão em transição para um microbioma cutâneo mais semelhante ao adulto.”

As descobertas sugerem que, para tratamentos probióticos tópicos para acne, o melhor momento para aplicá-los é durante o início da adolescência, quando pode haver mais oportunidades para as cepas probióticas se estabelecerem.

Mais tarde na idade adulta, há um pouco de compartilhamento de cepas de C. acnes entre pais que vivem na mesma casa, mas a taxa de rotatividade no microbioma de qualquer pessoa ainda é muito baixa, diz Lieberman.

Os pesquisadores descobriram que S. epidermidis tem uma taxa de rotatividade muito maior do que C. acnes — cada cepa de S. epidermidis vive no rosto por, em média, menos de dois anos. No entanto, não houve muita sobreposição nas linhagens de S. epidermidis compartilhadas por membros da mesma família, sugerindo que a transferência de cepas entre pessoas não está causando a alta taxa de rotatividade.

“Isso sugere que algo está impedindo a homogeneização entre as pessoas”, diz Lieberman. “Pode ser a genética ou o comportamento do hospedeiro, ou o uso de diferentes tópicos ou hidratantes, ou pode ser a restrição ativa de novos migrantes pelas bactérias que já estão lá naquele momento.”

Agora que demonstraram que novas cepas de C. acnes podem ser adquiridas durante o início da adolescência, os pesquisadores esperam estudar se o momento dessa aquisição afeta a forma como o sistema imunológico responde a elas. Eles também esperam aprender mais sobre como as pessoas mantêm populações de microbiomas tão diferentes, mesmo quando expostas a novas linhagens por meio do contato próximo com familiares.

“Queremos entender por que cada um de nós possui comunidades de linhagens únicas, apesar da constante acessibilidade e alta rotatividade, especialmente para S. epidermidis ”, diz Lieberman. “O que está impulsionando essa rotatividade constante em S. epidermidis e quais são as implicações dessas novas colonizações para a acne na adolescência?”

A pesquisa foi financiada pelo Centro de Informática e Terapêutica do Microbioma do MIT, pelo Prêmio Smith Family Foundation de Excelência em Pesquisa Biomédica e pelos Institutos Nacionais de Saúde.