Cutibacterium acnes

Cutibacterium acnes ( Propionibacterium acnes ) ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} ist ein relativ langsam wachsendes, typischerweise aerotolerantes , anaerobes , grampositives Stäbchenbakterium , das mit Akne in Verbindung gebracht wird; ^{[ 5 ]} es kann auch chronische Blepharitis und Endophthalmitis verursachen , ^{[ 6 ]} letztere insbesondere nach intraokularen Eingriffen . Sein Genom wurde sequenziert, und eine Studie zeigte, dass mehrere Gene Enzyme zum Abbau von Hautzellen sowie Proteine ​​produzieren können, die immunogen wirken (das Immunsystem aktivieren ). ^{[ 7 ]}

Die Spezies ist größtenteils kommensal und gehört zur Hautflora der meisten gesunden erwachsenen Menschen. ^{[ 8 ]} Auf der Haut gesunder Kinder im Vorpubertätsalter ist sie in der Regel nur in geringen Mengen nachweisbar. Sie ernährt sich unter anderem hauptsächlich von Fettsäuren im Talg , der von den Talgdrüsen in den Haarfollikeln abgesondert wird. Sie kann auch im gesamten Magen-Darm-Trakt vorkommen . ^{[ 9 ]}

Ursprünglich als Bacillus acnes identifiziert [ ^{10 ],} wurde es später aufgrund seiner Fähigkeit, Propionsäure zu produzieren, ⁱⁿ Propionibacterium acnes umbenannt ^{[ 11 ]} . Im Jahr 2016 wurde P. acnes aufgrund biochemischer und genomischer Studien taxonomisch neu klassifiziert. Sowohl hinsichtlich der phylogenetischen Baumstruktur als auch des DNA-G+C-Gehalts unterschied sich die kutane Spezies von anderen Spezies, die zuvor als P. acnes kategorisiert worden waren ^{[ 2 , 12 ]} . Im Zuge dieser Umstrukturierung wurde die neue Gattung Cutibacterium für die kutanen Spezies geschaffen ^{[ 2 ] ,} einschließlich der zuvor als Propionibacterium acnes , Propionibacterium avidum und Propionibacterium granulosum identifizierten ^{Arten [ 1 ]} . Die Charakterisierung ^der Phylotypen von C. acnes ist ein aktives Forschungsgebiet ^{[ 3 , 13 , 14 ] .}

Cutibacterium acnes -Bakterien leben vorwiegend tief in Follikeln und Poren , kommen aber auch auf der Oberfläche gesunder Haut vor. ^{[ 3 ]} In diesen Follikeln nutzen C. acnes- Bakterien Talg , Zelltrümmer und Stoffwechselprodukte des umliegenden Hautgewebes als primäre Energie- und Nährstoffquellen. Eine erhöhte Talgproduktion durch überaktive Talgdrüsen ( Talgdrüsenhyperplasie ) oder eine Verstopfung des Follikels können das Wachstum und die Vermehrung von C. acnes- Bakterien begünstigen. ^{[ 15 ]}

Cutibacterium acnes- Bakterien sezernieren zahlreiche Proteine, darunter mehrere Verdauungsenzyme. ^{[ 16 ]} Diese Enzyme sind an der Verdauung von Talg und der Aufnahme anderer Nährstoffe beteiligt. Sie können außerdem die Zellschichten der Follikelwände destabilisieren. Die durch das schnelle Wachstum von C. acnes in den Follikeln entstehenden Zellschäden, Stoffwechselprodukte und Bakterienreste können Entzündungen auslösen. ^{[ 17 ]} Diese Entzündungen können zu Symptomen führen, die mit einigen häufigen Hauterkrankungen wie Follikulitis und Akne vulgaris einhergehen . ^{[ 18 ] [ 19 ]} Akne vulgaris ist die am häufigsten mit einer C. acnes- Infektion assoziierte Erkrankung. Cutibacterium acnes ist eine der häufigsten und weitverbreitetsten Hauterkrankungen und betrifft mehr als 45 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten. 20 % aller Besuche beim Dermatologen stehen im Zusammenhang mit der Behandlung von Akne. Diese Erkrankung tritt häufig während hormoneller Schwankungen auf, kann aber auch im frühen Erwachsenenalter auftreten. ^{[ 5 ]} Zwischen den C. acnes-Stämmen auf der Haut von Akne-Patienten bestehen keine quantitativen Unterschiede, jedoch weisen die phylogenetischen Gruppen von C. acnes unterschiedliche genetische und phänotypische Merkmale auf. C. acnes- Biofilme kommen bei Akne ebenfalls viel häufiger vor und können spezifische Immunreaktionen zur Bekämpfung von Akne auslösen . ^{[ 20 ]}

Akne vulgaris ist eine chronische Entzündungskrankheit der Haarfollikel, also der Talgdrüsen, die Haarfollikel, Haarschaft und Talgdrüse umfasst. Weltweit sind etwa 650 Millionen Menschen von dieser Erkrankung betroffen. ^{[ 21 ]} C. acnes beginnt sich etwa ein bis drei Jahre vor der Pubertät auf der Haut anzusiedeln und vermehrt sich in dieser Zeit exponentiell. ^{[ 22 ]} Daher leiden so viele Jugendliche und junge Erwachsene unter Akne. Zur Behandlung von Akne werden häufig Antibiotika verschrieben. Angesichts zunehmender Antibiotikaresistenzen werden Antibiotika jedoch heute oft mit Breitbandantibiotika wie Benzoylperoxid kombiniert. Andere Medikamente wie Isotretinoin (bekannt unter dem Markennamen Accutane) werden bei Patienten mit schwerer oder therapieresistenter Akne eingesetzt. ^{[ 23 ]}

Die durch C. acnes verursachten Schäden und die damit einhergehende Entzündung machen das betroffene Gewebe anfälliger für die Besiedlung durch opportunistische Bakterien wie Staphylococcus aureus . Vorläufige Forschungsergebnisse zeigen, dass gesunde Poren ausschließlich von C. acnes besiedelt sind , während ungesunde Poren unter anderem auch den nicht in den Poren vorkommenden Staphylococcus epidermidis enthalten . Ob es sich dabei um einen ursächlichen Zusammenhang, lediglich um eine opportunistische Nebenwirkung oder um eine komplexere pathologische Wechselwirkung zwischen C. acnes und dieser speziellen Staphylokokkenart handelt, ist noch nicht bekannt. ^{[ 24 ]} Aktuelle Forschungsergebnisse deuten auf eine symbiotische Beziehung zwischen C. acnes und S. epidermidis hin. ^{[ 25 ]} Beide Bakterien gehören zur normalen Hautflora, und eine Störung des Gleichgewichts dieser Bakterien kann zu Akne oder anderen bakteriellen Infektionen führen. ^{[ 25 ]}

Neben der Entstehung von Hautentzündungen und Akne kann ein Ungleichgewicht dieser Bakterien auch die Heilungs- und Regenerationsfähigkeit der Haut beeinträchtigen und so zu verlängerten und schwereren Akneschüben führen. Diese Störung kann zudem die Diversität des gesamten Hautmikrobioms beeinflussen und möglicherweise die Anfälligkeit für andere Hauterkrankungen wie Ekzeme oder Rosazea erhöhen. Die Erforschung der Dynamik dieser Beziehung könnte neue Einblicke in Therapieansätze zur Behandlung verschiedener Hauterkrankungen ermöglichen. ^{[ 26 ]}

Cutibacterium acnes ist eine häufige Ursache chronischer Endophthalmitis nach Kataraktoperationen . Der Erreger kann auch Hornhautgeschwüre verursachen . ^{[ 27 ]}

Cutibacterium acnes wurde in Bandscheibenvorfällen nachgewiesen . ^{[ 28 ]} Die von diesem Bakterium abgesonderte Propionsäure verursacht Mikrofrakturen im umgebenden Knochen. Diese Mikrofrakturen sind empfindlich, und Antibiotika können bei dieser Art von Rückenschmerzen hilfreich sein. ^{[ 29 ]}

Cutibacterium acnes lässt sich in der bronchoalveolären Lavage von etwa 70 % der Sarkoidose- Patienten nachweisen und korreliert mit der Krankheitsaktivität. Es findet sich jedoch auch bei 23 % der Kontrollpersonen. ^{[ 24 ] [ 30 ]} Die Subspezies von C. acnes , die diese Infektionen von ansonsten sterilem Gewebe (vor medizinischen Eingriffen) verursachen, sind jedoch dieselben, die auch auf der Haut von Personen ohne Akne-Neigung vorkommen. Es handelt sich daher wahrscheinlich um lokale Kontaminationen. Mittelschwere bis schwere Akne vulgaris scheint häufiger mit virulenten Stämmen assoziiert zu sein. ^{[ 31 ]}

Cutibacterium acnes gilt als opportunistischer Krankheitserreger , der verschiedene postoperative und implantatassoziierte Infektionen verursacht, insbesondere chirurgische Infektionen ^{[ 32 ]} , postneurochirurgische Infektionen [33], Infektionen ^{von Gelenkprothesen (} vor allem Schulterprothesen) ^{[ 34 ]} , neurochirurgische Shuntinfektionen und Endokarditis bei Patienten mit künstlichen Herzklappen (überwiegend Männer) ^{[ 35 ]} . C. acnes könnte auch bei anderen Erkrankungen eine Rolle spielen, darunter das SAPHO- Syndrom (Synovitis, Akne, Pustulose, Hyperostose, Osteitis), Sarkoidose und Ischias ^{[ 36 ]} . Es wird zudem vermutet, dass es eine wichtige bakterielle Quelle für Neuroinflammation im Gehirn von Alzheimer-Patienten ist ^{[ 37 ]} . Es ist ein häufiger Kontaminant in Blut- und Liquorproben ^{[ 38 ] [ 39 ]} .

Cutibacterium acnes -Bakterien sind gegenüber einer Vielzahl antimikrobieller Substanzen sowohl pharmazeutischer als auch natürlicher Herkunft empfindlich. Die am häufigsten zur Behandlung von Akne vulgaris eingesetzten Antibiotika sind Erythromycin , Clindamycin , Doxycyclin und Minocyclin . ^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]} Auch verschiedene andere Antibiotikagruppen sind gegen C. acnes- Bakterien wirksam, darunter Chinolone, Cephalosporine, Pleuromutiline, Penicilline und Sulfonamide. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}

Die Zunahme antibiotikaresistenter C. acnes- Bakterien stellt weltweit ein wachsendes Problem dar. ^{[ 46 ]} Besonders ausgeprägt ist dieses Problem in Nordamerika und Europa. ^{[ 47 ]} Zu den Antibiotikaklassen, gegen die C. acnes am ehesten Resistenzen entwickelt, gehören Makrolide (z. B. Erythromycin und Azithromycin ), Lincosamide (z. B. Clindamycin) und Tetracycline (z. B. Doxycyclin und Minocyclin). ^{[ 48 ] [ 49 ]}

Allerdings sind C. acnes- Bakterien gegenüber vielen Arten von antimikrobiellen Chemikalien, die in rezeptfreien antibakteriellen Produkten enthalten sind, empfindlich, darunter Benzoylperoxid , ^{[ 50 ]} Triclosan , ^{[ 51 ]} Chloroxylenol , ^{[ 52 ]} und Chlorhexidingluconat . ^{[ 53 ]}

Die Antibiotikaresistenz von C. acnes ist von 20 % im Jahr 1979 auf 64 % im Jahr 2000 angestiegen. Behandlungen mit oralen Makroliden werden daher häufig vermieden, da die Bakterien in den meisten Fällen resistent geworden sind. Dies stellt ein Problem für die öffentliche Gesundheit dar und zwingt die Gesundheitsdienstleister, nach alternativen Behandlungsmethoden zu suchen. ^{[ 20 ]}

Mehrere natürlich vorkommende Moleküle und Verbindungen sind toxisch für C. acnes -Bakterien. Einige ätherische Öle wie Rosmarinöl ^{[ 54 ]} , Teebaumöl ^{[ 55 ]} , Nelkenöl [ ^{56 ]} und Zitrusöle ^{[ 57 ] [ 58 ]} enthalten antibakterielle Substanzen. Auch natürlicher Honig besitzt nachweislich antibakterielle Eigenschaften, die gegen C. acnes wirksam ^sein könnten . ^{[ 59 ]}

Es wurde auch gezeigt, dass die Elemente Silber , ^{[ 60 ]} Schwefel , ^{[ 61 ]} und Kupfer ^{[ 62 ]} gegenüber vielen Bakterien, einschließlich C. acnes , toxisch sind .

Salicylsäure ist ein natürlich vorkommender Wirkstoff aus Pflanzen (Weidenrinde und Wintergrünblättern), der zur Hauterneuerung und damit zur Aknebehandlung eingesetzt wird. Die Forschung untersucht den Wirkmechanismus von Salicylsäure (SA) bei Akne vulgaris. Eine Studie zeigt, dass SA den AMPK/SREBP1-Signalweg (AMP-aktivierte Proteinkinase) in Sebozyten hemmt. Dies führt zu einer verminderten Lipidsynthese und Talgproduktion. SA reduziert außerdem die Entzündungsreaktion der Sebozyten und verringert die Vermehrung von C. acnes . Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass SA Akne vulgaris auf vielfältige Weise behandelt, indem sie mehrere Schlüsselfaktoren ihrer Entstehung beeinflusst. ^{[ 63 ]} Die minimale Hemmkonzentration für SA beträgt 4000–8000 μg/ml . ^{[ 64 ]}

Cutibacterium acnes leuchtet unter Schwarzlicht orange , möglicherweise aufgrund endogener Porphyrine . Es wird auch durch ultraviolettes Licht abgetötet . C. acnes ist aufgrund eines endogenen Porphyrins – Coporphyrin III – besonders empfindlich gegenüber Licht im Bereich von 405–420 Nanometern (nahe dem Ultraviolett). Eine Gesamtstrahlungsdosis von 320 J/cm² ^inaktiviert diese Spezies in vitro . ^{[ 65 ]} Die Photosensitivität kann durch Vorbehandlung mit Aminolävulinsäure erhöht werden , wodurch die Produktion dieser Substanz gesteigert wird. Dies verursacht jedoch erhebliche Nebenwirkungen beim Menschen und war in der Praxis nicht wesentlich wirksamer als die alleinige Lichtbehandlung. ^{[ 66 ] [ 67 ]}

Cutibacterium acnes wurde als Endophyt von Pflanzen identifiziert. Insbesondere die Weinrebe beherbergt offenbar eine endophytische Population von C. acnes, die eng mit den beim Menschen vorkommenden Stämmen verwandt ist. Die beiden Linien trennten sich vor etwa 7.000 Jahren, ungefähr zur gleichen Zeit, als der Weinbau möglicherweise etabliert wurde. Dieser C. acnes- Subtyp wurde zu Ehren des exzentrischen Komponisten Frank Zappa „Zappae“ genannt , um seinen unerwarteten und ungewöhnlichen Lebensraum hervorzuheben. ^{[ 68 ]}

• Medien zu Propionibacterium acnes auf Wikimedia Commons
• Propionibacterium+acnes in den Medical Subject Headings (MeSH) der US National Library of Medicine
• Propionibacterium (Kenyon College)
• Typstamm von Propionibacterium acnes bei Bac Dive – der Datenbank für bakterielle Diversität