Review ArticleA Honey Trap for the Treatment of Acne:
Manipulating the Follicular Microenvironment to Control
Propionibacterium acnes
E. Anne Eady,1 Alison M. Layton,1 and Jonathan H. Cove21
Department of Dermatology, Harrogate and District NHS Foundation
Trust, Lancaster Park Road, Harrogate HG2 7SX, UK2 Faculty of
Biological Sciences, University of Leeds, Leeds LS2 9JT,
UKCorrespondence should be addressed to E. Anne Eady;
[email protected] 11 January 2013; Accepted 12 April
2013Academic Editor: Peter A. LambertCopyright 2013 E. Anne Eady et
al.This is an open access article distributed under the Creative
Commons Attribution License,which permits unrestricted use,
distribution, and reproduction in any medium, provided the original
work is properly cited.Today, as 40 years ago, we still rely on a
limited number of antibiotics and benzoyl peroxide to treat
inflammatory acne. Analternative way of suppressing the growth of
Propionibacteriumacnes is to target the environment in which it
thrives.We conjecturethat P. acnes colonises a relatively extreme
habitat especially in relation to the availability of water and
possibly related factors suchas ionic strength and osmolarity. We
hypothesise that the limiting nutrient within pilosebaceous
follicles is water since nativesebum as secreted by the sebaceous
gland contains none. An aqueous component must be available within
colonised follicles, andwatermay be amajor factor determiningwhich
follicles can sustain microbial populations. Oneway of preventing
microbial growthis to reduce the water activity () of this
component with a biocompatible solute of very high water
solubility. For the method towork effectively, the solute must be
small, easily diffusible, and minimally soluble in sebaceous
lipids. Xylose and sucrose, whichfulfil these criteria, are
nonfermentable by P. acnes and have been used to reduce water
activity and hence bacterial colonisation ofwounds. A new
follicularly targeted topical treatment for acne based on this
approach should be well tolerated and highly effective.1.
IntroductionPropionibacterium acnes has long been implicated in
thepathogenesis of inflammatory acne [1, 2]. Although its rolein
lesion formation is still heavily debated [3, 4], there isno doubt
that treatment which reduce numbers of propionibacteriaon skin are
therapeutic [5, 6]. Acne is adisease of the infundibulum of the
pilosebaceous follicle, andantimicrobials directed against P. acnes
must target this siteto be effective. Antibiotic therapy, now
usually combinedwith benzoyl peroxide to minimise the risk of
resistance,remains the only antimicrobial therapeutic option
currentlyavailable [7]. Novel antimicrobial treatments are
requiredthat do not select for antibiotic resistance and which
aremore friendly to skin and household linens than benzoylperoxide.
Whilst good progress is being made with physicaltherapies,
especially those based on light [8], developmentof an acne vaccine
is hampered by the fact that, with afew notable exceptions, the
major immunogens of P. acnesassociated with protective responses
remain poorly defined.A novel approach initially proposed by C. N.
Burkhartand C. G. Burkhart [9] is to alter the
microenvironmentwithin the pilosebaceous follicle beyond the
permissibleboundaries for growth and survival of P. acnes. In
principleseveral environmental parameters could be altered,for
example, pH, oxygen tension, or ionic strength butit is our
contention that one of the most promising andamenable parameters to
change has so far been overlooked.We hypothesise that availability
of water and possibly ofone or more water soluble micronutrients
limit microbialgrowth within follicles and that reduction of water
activityrepresents a novel and safe therapeutic approach in
acnemanagement.Whether the hypothesis put forward here turns out
tobe right or wrong does not really matter. Our aim is
tostimulatemore research on the follicular environment and onthe
attributes of P. acnes thatmake it so well adapted to exploitthis
rather unusual niche.1. PendahuluanPropionibacterium acnes telah
lama terlibat dalam patogenesis jerawat inflamasi [1, 2]. Meskipun
perannya dalam pembentukan lesi masih sangat diperdebatkan [3, 4],
ada tidak diragukan lagi bahwa pengobatan yang mengurangi jumlah
Propionibacteria pada kulit yang terapeutik [5, 6]. Jerawat adalah
penyakit infundibulum dari folikel pilosebasea, dan antimikroba
ditujukan terhadap P. acnes harus menargetkan situs ini untuk
menjadi efektif. Terapi antibiotik, sekarang biasanya
dikombinasikan dengan benzoil peroksida untuk meminimalkan risiko
resistensi, tetap satu-satunya pilihan terapi antimikroba saat
tersedia [7]. Perawatan antimikroba Novel diperlukan yang tidak
memilih untuk resistensi antibiotik dan yang lebih ramah terhadap
kulit dan rumah tangga linen daripada benzoil peroksida. Sementara
kemajuan yang baik sedang dibuat dengan fisik terapi, terutama yang
berbasis cahaya [8], pengembangan dari jerawat vaksin terhambat
oleh fakta bahwa, dengan beberapa pengecualian, para immunogens
utama P. acnes terkait dengan tanggapan pelindung tetap buruk
didefinisikan. Sebuah pendekatan baru awalnya diusulkan oleh CN
Burkhart dan CG Burkhart [9] adalah untuk mengubah lingkungan mikro
dalam folikel pilosebaceous di luar diperbolehkan batas untuk
pertumbuhan dan kelangsungan hidup P. acnes. Pada prinsipnya
beberapa parameter lingkungan bisa diubah, misalnya, pH, tekanan
oksigen, atau kekuatan ion, tetapi itu adalah pendapat kami bahwa
salah satu yang paling menjanjikan dan parameter setuju untuk
mengubah sejauh ini telah diabaikan. Kami berhipotesis bahwa
ketersediaan air dan mungkin dari mikronutrien larut satu atau
lebih air membatasi mikroba Pertumbuhan dalam folikel dan
pengurangan aktivitas air merupakan pendekatan terapi baru dan aman
dalam jerawat manajemen. Apakah hipotesis yang diajukan di sini
ternyata benar atau salah tidak terlalu penting. Tujuan kami adalah
untuk Penelitian stimulatemore pada lingkungan folikel dan atribut
P. acnes thatmake begitu juga disesuaikan dengan mengeksploitasi
niche yang agak tidak biasa ini.2. Water and Colonisation ofthe
Pilosebaceous FollicleIt is often stated that the skin surface is a
harsh environmentresistant to colonisation by transient
contaminating bacteria.Although recent evidence suggests that
innate immunemechanisms contribute much to skin defence against
microbialinvaders [10], arid conditions and the acid mantle
havelong been invoked as determining factors that limit the
diversityof organisms colonising the skin surface [11]. It is
welldocumented that occlusion of the skin surface, which resultsin
significant hydration of the skin and increase in surfacepH, gives
rise to a corresponding increase in the numberof surface bacteria
[12] even when innate defences remainintact. Similarly life for
bacteria that colonise pilosebaceousfollicles is likely to be
stressful. As well as the lack of water,sebum is full of
antimicrobial substances such as long andshort chain fatty acids
derived fromtriglycerides through theaction of bacterial lipases as
well as antimicrobial peptidessuch as defensins, cathelicidin, and
histone H4 [13]. Thesepotent inhibitors of bacterial
multiplication, which can actsynergistically, are produced by
sebocytes inthe gland and/orkeratinocytes lining the duct [14, 15].
Given that P. acnes issusceptible to antimicrobial peptides and
some sebaceoustype fatty acids in vitro, the concentration of these
substancesin the sebum of colonised follicles must be
subinhibitory,orthe organisms must be sequestered from their
effects. Thepilosebaceous follicle is not a cosy environment
formicrobialcolonisation. Compared to mucosal surfaces which
supportthe growth of a dense and taxonomically complex
residentmicroflora, P. acnes colonises a relatively extreme
environmentespecially in relation to the availability of water
andpossibly related factors such as ionic strength and
osmolarity.In adults, P. acnes is the predominant inhabitant of
skinregions rich in sebaceous glands including the face and
uppertrunk [16] and in healthy skin appears to be the
exclusiveresident within pilosebaceous follicles [17]. In normal
andacne prone skin, population densities of viable P. acneswithin
individual follicles typically exceed 105, although inpeople with
acne only a minority of follicles are colonised[18]. Presumably one
or more defining characteristics ofthe genus Propionibacterium
together with species specifictraits make P. acnes particularly
well adapted to the follicularenvironment. It is interesting to
note that Propionibacteriumfreudenreichii, a dairy species that is
used to manufactureSwiss hard cheeses, is also adapted to a harsh
low water environment[19]. Perhaps members of this genus share an
abilityto grow where water is scarce or biologically
unavailable.Within pilosebaceous follicles there are several
possiblesources of water.Watermay be released along with
sebaceouslipids upon rupture of mature sebocytes. Although sebum
isa rich source of potential macronutrients, sebum collectedfrom
the skin surface apparently contains little or no water[20], and
reported analyses of sebum do not mention thepresence of water
[21]. Sebum would be expected to have ahigher water content if
sebocytes sometimes rupture beforethey are fully mature. Another
possibility is that wateris derived exogenously, perhaps from
eccrine sweat. Thisseems unlikely given the barrier function of
skin and thatexogenous water would have to permeate the follicular
orificeagainst an outflow of hydrophobic sebum. However,
studieswith the asebia mouse have shown that sebaceous
glandderivedglycerol contributes to stratum corneum hydration[22].
Glycerol is released from sebaceous triglycerides by theaction of
P. acnes lipases (glycerol esterases), and skin withhigh numbers of
P. acnes is depleted in glycerol [23]. As ahumectant, glycerol will
allow sebum at the skin surface toabsorb water from the atmosphere.
Wertz has shown thatsynthetic sebum containing triglycerides but no
free glycerolwill take up 6% of its weight in water when
equilibratedin an atmosphere saturated with water vapour [24].
Takentogether, these observations suggest that sebum can
retainwater in the follicular lumen but do not explain whereit
comes from. The most likely source of unbound wateris via diffusion
from the dermal vasculature through thekeratinocyte lining of the
follicular wall. Anatomically thisbecomes thinner below the
infundibulum in the deeperregions of the pilosebaceous follicle,
and this could be apossible location for the ingress of water [25].
Unlike theexposed skin surface, evaporation is almost certainly
nota significant driver of transepidermal water flux into
theinfundibulum, so that ingressofwaterwouldsuggest a breachinthe
integrityof the folliclewall.Thefinalpossibility is that P.acnes
obtains water by growing on a substratum, for example,from
keratinocytes lining the infundibular wall. The wallcomprises a
cornified epithelium that is continuous with thestratumcorneum. P.
acnesproduces a host of tissue damagingenzymes that may be able to
destroy corneocyte membranes[26]. This assumption would appear to
be confirmed byscanning electron micrographs of acne comedones
whichclearly show holes in shed corneocytes heavily colonised
bypropionibacteria (Figure 1, [27]). Shed vellus hairs present
analternative substrate, and P. acnes has been shown adheringto
hairs within comedones [28]. Hair contains significantamounts of
water [29].3. Relationship between P. acnes Growth Rateand Rate of
Sebum SecretionThe classical picture of the follicular niche is
that P. acnesresides in a nutrient rich environment provided by a
constantsupply of sebaceous lipids. However, sebum almost
certainlydoes not provide all that is necessary to support
growth.Water soluble vitamins, for example, are not present in
sebumand so must be provided from an aqueous compartment.P. acnes
has an absolute requirement for pantothenate andnicotinamide and
several trace elements including iron andcobalt [30, 31]. It is
most unlikely that the growth limitingnutrient, which is a major
determinant of the populationdensity within a follicle, will be a
sebaceous lipid. Despitethis, the sebum excretion rate will exert a
profound influenceon the rate of growth of P. acnes and may
determine, alongwith availability of water, whether a particular
follicle iscapable of being colonised. The sebum excretion rate
showscircadian variation, and only a proportion of follicles
isactively secreting sebum at any one time [32, 33]. P. acnesgrowth
has to respond to these changes in sebum availabilityand sebum flow
rate.All bacteria have a maximum specific growth rate (max)which
they cannot exceed under any given set of environmentalconditions.
The growth rate will be reduced underadverse physicochemical
conditions or nutrient starvation.Consequently P. acnes will be
washed out of follicles if therate of loss of bacterial cells due
to the outward flow ofsebum and desquamation of keratinocytes from
the folliclewall (to which they may be attached) exceeds their
ability tobe replaced by growth.It is possible to make very
approximate estimations ofthe in vivo growth rate of P. acnes by
applying chemostattheory [34] using follicular volume (, expressed
in litres)and the sebum flow rate (, expressed in litres per
hour).The rate at which the follicular content is diluted by
theoutflow of sebum is given by / = D, where Dh1 is thedilution
rate. Assuming that the propionibacterial populationdensity within
the follicle remains constant over time (i.e.in a steady state),
the specific growth rate h1 of P. acnesgrowing
exponentiallymustmatch the rate of loss of cells dueto dilution
caused by the outflow of sebum. Thus at steadystate, = D, that is,
the population density of P. acnesdoubles at the same rate, it is
being diluted. Doubling time() is also a measure of bacterial
growth and is given by theexpression = ln 2/ or 0.69/. Since D = /
and atsteady state D = , published values for the follicular
volumeand sebum excretion rate can be used to approximate
thedoubling time of P. acnes in vivo.The volume of
pilosebaceousfollicles has been reported to be 0.120.26mm3 cm2
[35]on the forehead, and typical values for the sebum excretionrate
have been given as 0.252.8 g cm2 min1 at this site[36] with higher
rates in subjects with acne. The measuredrate is the average of the
sebum output from hundreds offollicles. It is generally held to be
true that only half of thefollicles in a given area are actively
secreting sebum at anyone time [37], so that the range of values
for D (equivalentto specific growth rate ) is calculated to be from
0.114h1to 3.36 h1 equivalent to doubling times between 0.21 and6.1
h. The maximum growth rate achieved by P. acnes underoptimum
laboratory conditions with an abundant supplyof a fermentable
carbohydrate such as glucose is 0.2 h1equivalent to a doubling time
of 3.5 h. The growth rate willbe reduced markedly under suboptimal
physical conditionsof pH, oxygen tension, and water activity and
when utilisingenergetically less favourable carbon sources such as
glycerol.For example, in the presence of oxygen (20% air
saturation),max decreases to 0.04 h1 corresponding to a doubling
timeof 17.25 h [38]. Even growing at its maximum specific
growthrate, it would be very difficult for P. acnes to colonise de
novothose follicles with high sebumproduction rates, and
thismayexplain why most follicles in acne prone skin do not
containpropionibacteria.One piece of experimental evidence gives an
indirectestimate of the actual in vivo growth rate of P. acnes.
Benzoylperoxide reduces numbers of P. acnes on the skin surfaceby
an average of 2 logs (99% of baseline value). In theonly study to
investigate what happened after treatment, theP. acnes population
density was observed to have partiallyrecovered by day three and
fully by day seven [39]. Thedoubling time calculated fromthe
measured rate of increaseis approximately 18 h. This suggests that
P. acnes may gainentry into follicles when sebum output is low as a
result ofdiurnal rhythm or the follicle cycle and manages to
maintaina stable population by growing in contact with a
substratumto which it adheres strongly (see the following).
2. Air dan Kolonisasi yang Pilosebaceous folikelHal ini sering
menyatakan bahwa permukaan kulit adalah lingkungan yang keras tahan
terhadap kolonisasi oleh bakteri mengkontaminasi sementara.
Meskipun bukti terbaru menunjukkan bahwa kekebalan bawaan mekanisme
berkontribusi banyak untuk pertahanan kulit terhadap mikroba
penjajah [10], kondisi kering dan "mantel asam" memiliki lama
dipanggil sebagai faktor yang membatasi keragaman menentukan
organisme yang berkoloni pada permukaan kulit [11]. Hal ini juga
mencatat bahwa oklusi dari permukaan kulit, yang menghasilkan
hidrasi yang signifikan dari kulit dan peningkatan permukaan pH,
menimbulkan peningkatan yang sesuai dalam jumlah permukaan bakteri
[12] bahkan ketika pertahanan bawaan tetap utuh. Demikian pula
hidup bakteri yang menjajah pilosebaceous folikel cenderung stres.
Serta kekurangan air, sebum penuh zat antimikroba seperti panjang
dan asam lemak rantai pendek yang berasal fromtriglycerides melalui
aksi lipase bakteri serta peptida antimikroba seperti defensin,
cathelicidin, dan histone H4 [13]. Ini inhibitor ampuh perkalian
bakteri, yang dapat bertindak sinergis, diproduksi oleh sebocytes
inthe kelenjar dan / atau keratinosit yang melapisi saluran [14,
15]. Mengingat bahwa P. acnes adalah rentan terhadap peptida
antimikroba dan beberapa sebaceous ketik asam lemak in vitro,
konsentrasi zat ini dalam sebum folikel terjajah harus
subinhibitory, atau organisme harus diasingkan dari efek mereka.
Itu folikel pilosebaceous bukan lingkungan yang nyaman formicrobial
kolonisasi. Dibandingkan dengan permukaan mukosa yang mendukung
pertumbuhan penduduk yang padat dan taksonomi kompleks mikroflora,
P. acnes colonises lingkungan yang relatif "ekstrim" terutama dalam
kaitannya dengan ketersediaan air dan Faktor-faktor yang mungkin
terkait seperti kekuatan ionik dan osmolaritas. Pada orang dewasa,
P. acnes adalah penghuni dominan kulit daerah kaya kelenjar
sebaceous termasuk wajah dan bagian atas trunk [16] dan kulit yang
sehat tampaknya menjadi eksklusif penduduk dalam folikel
pilosebaceous [17]. Dalam normal dan kulit berjerawat, kepadatan
populasi yang layak acnes P. dalam folikel individu biasanya
melebihi 105, meskipun dalam orang dengan jerawat hanya sebagian
kecil dari folikel yang dijajah [18]. Agaknya satu atau lebih
mendefinisikan karakteristik genus Propionibacterium bersama-sama
dengan spesies tertentu ciri membuat P. acnes sangat baik
disesuaikan dengan folikel yang lingkungan. Sangat menarik untuk
dicatat bahwa Propionibacterium freudenreichii, spesies susu yang
digunakan untuk memproduksi Keju keras Swiss, juga disesuaikan
dengan lingkungan air rendah yang keras [19]. Mungkin anggota genus
ini berbagi kemampuan tumbuh di mana air langka atau biologis tidak
tersedia. Dalam folikel pilosebaceous ada beberapa kemungkinan
sumber water.Watermay akan dirilis bersama dengan sebaceous lipid
pada pecahnya sebocytes matang. Meskipun sebum adalah sumber yang
kaya macronutrients potensial, sebum yang dikumpulkan dari
permukaan kulit ternyata mengandung sedikit atau tidak ada air
[20], dan melaporkan analisis sebum tidak menyebutkankeberadaan air
[21]. Sebum akan diharapkan untuk memiliki kadar air tinggi jika
sebocytes kadang pecah sebelum mereka sepenuhnya matang.
Kemungkinan lain adalah air yang berasal eksogen, mungkin dari
keringat ekrin. Ini tampaknya tidak mungkin mengingat fungsi
penghalang kulit dan bahwa Air eksogen harus menembus lubang
folikel terhadap arus keluar sebum hidrofobik. Namun, penelitian
dengan mouse asebia telah menunjukkan bahwa sebaceous glandderived
gliserol kontribusi untuk hidrasi stratum korneum [22]. Gliserol
dilepaskan dari trigliserida sebaceous oleh aksi P. acnes lipase
(esterase gliserol), dan kulit dengan tingginya jumlah P. acnes
habis dalam gliserol [23]. Sebagai humektan, gliserol akan
memungkinkan sebum pada permukaan kulit menyerap air dari atmosfer.
Wertz telah menunjukkan bahwa sebum sintetis yang mengandung
trigliserida tapi tidak ada gliserol bebas akan mengambil 6% dari
berat dalam air ketika diseimbangkan dalam suasana jenuh dengan uap
air [24]. Diambil bersama-sama, pengamatan ini menunjukkan bahwa
sebum dapat mempertahankan air dalam lumen folikel tetapi tidak
menjelaskan di mana asalnya. Sumber yang paling mungkin dari air
terikat adalah melalui difusi dari pembuluh darah dermal melalui
keratinosit lapisan dinding folikel. anatomis ini menjadi lebih
tipis di bawah infundibulum di lebih daerah folikel pilosebaceous,
dan ini bisa menjadi mungkin lokasi untuk masuknya air [25].
Berbeda dengan terkena permukaan kulit, penguapan hampir pasti
tidak sopir signifikan transepidermal fluks air ke dalam
infundibulum, sehingga ingressofwaterwouldsuggest pelanggaran inthe
integrityof folliclewall.Thefinalpossibility adalah bahwa P. acnes
memperoleh air dengan tumbuh di substrat, misalnya, dari
keratinosit yang melapisi dinding infundibular. Dinding terdiri
dari epitel cornified yang terus menerus dengan stratumcorneum. P.
acnesproduces sejumlah jaringan merusak enzim yang mungkin dapat
merusak membran corneocyte [26]. Asumsi ini akan muncul
dikonfirmasi oleh mikrograf elektron scanning komedo jerawat yang
jelas menunjukkan "lubang" dalam corneocytes gudang sangat dijajah
oleh Propionibacteria (Gambar 1, [27]). Shed rambut vellus
menyajikan substrat alternatif, dan P. acnes telah terbukti
mengikuti untuk rambut dalam komedo [28]. Rambut mengandung
signifikan jumlah air [29].
3. Hubungan antara P. acnes Laju Pertumbuhan dan Tingkat Sebum
SekresiGambaran klasik dari niche folikel adalah bahwa P. acnes
berada di lingkungan yang kaya nutrisi yang disediakan oleh konstan
pasokan lipid sebaceous. Namun, sebum hampir pasti tidak
menyediakan semua yang diperlukan untuk mendukung pertumbuhan.
Vitamin larut air, misalnya, tidak hadir dalam sebum dan harus
disediakan dari kompartemen berair. P. acnes memiliki syarat mutlak
untuk pantothenate dan nicotinamide dan beberapa elemen termasuk
besi dan kobalt [30, 31]. Hal ini paling mungkin bahwa pertumbuhan
membatasi hara, yang merupakan penentu utama dari populasi density
dalam folikel, akan menjadi lipid sebaceous. Meskipun ini, tingkat
ekskresi sebum akan mengerahkan pengaruh besar pada laju
pertumbuhan P. acnes dan dapat menentukan, bersama dengan
ketersediaan air, baik folikel tertentu mampu dijajah. Ekskresi
sebum tingkat menunjukkan variasi sirkadian, dan hanya sebagian
folikel adalah aktif mensekresi sebum pada satu waktu [32, 33]. P.
acnes Pertumbuhan harus merespon perubahan ini dalam ketersediaan
sebum dan laju aliran sebum. Semua bakteri memiliki tingkat
pertumbuhan spesifik maksimum (max) yang mereka tidak dapat
melebihi bawah setiap himpunan lingkungan kondisi. Tingkat
pertumbuhan akan dikurangi dalam kondisi fisikokimia yang merugikan
atau kelaparan nutrisi. Akibatnya P. acnes akan dicuci keluar dari
folikel jika laju hilangnya sel bakteri karena aliran keluar dari
sebum dan deskuamasi keratinosit dari folikeldinding (yang mereka
dapat disertakan) melebihi kemampuan mereka untuk digantikan oleh
pertumbuhan. Hal ini dimungkinkan untuk membuat estimasi sangat
perkiraan tingkat pertumbuhan in vivo dari P. acnes dengan
menerapkan chemostat Teori [34] menggunakan Volume folikel (,
dinyatakan dalam liter) dan laju aliran sebum (, dinyatakan dalam
liter per jam). Tingkat di mana isi folikel diencerkan oleh aliran
sebum diberikan oleh / = D, di mana Dh-1 adalah Tingkat
pengenceran. Dengan asumsi bahwa populasi propionibacterial density
dalam folikel tetap konstan dari waktu ke waktu (yaitu dalam
keadaan stabil), laju pertumbuhan spesifik h-1 P. acnes tumbuh
exponentiallymustmatch laju kehilangan sel karena pengenceran yang
disebabkan oleh aliran sebum. Jadi di stabil negara, = D, yaitu,
kepadatan penduduk P. acnes ganda pada tingkat yang sama, ia sedang
diencerkan. waktu penggandaan () Juga merupakan ukuran pertumbuhan
bakteri dan diberikan oleh ekspresi = Ln 2 / atau 0,69 / . Karena D
= / dan pada steady state D = , nilai-nilai yang diterbitkan untuk
volume folikel dan laju ekskresi sebum dapat digunakan untuk
mendekati Waktu penggandaan P. acnes di vivo. The volume
pilosebasea folikel telah dilaporkan 0.12-0.26mm3 cm-2 [35] pada
dahi, dan nilai-nilai khas untuk ekskresi sebum Tingkat telah
diberikan sebagai 0,25-2,8 mg cm-2-min 1 di situs ini [36] dengan
tingkat yang lebih tinggi dalam mata pelajaran dengan jerawat.
Diukur Tingkat adalah rata-rata output sebum dari ratusan folikel.
Hal ini umumnya dianggap benar bahwa hanya setengah dari folikel di
daerah tertentu secara aktif mensekresi sebum pada setiap satu
waktu [37], sehingga rentang nilai untuk D (setara untuk laju
pertumbuhan spesifik ) dihitung berasal dari-0.114h 1 menjadi 3,36
h-1 setara dengan dua kali lipat kali antara 0,21 dan 6.1 jam.
Tingkat pertumbuhan maksimum dicapai oleh P. acnes bawah kondisi
laboratorium optimum dengan pasokan berlimpah dari karbohidrat
difermentasi seperti glukosa adalah 0,2 h-1 setara dengan Waktu
penggandaan dari 3,5 jam. Tingkat pertumbuhan akan berkurang secara
nyata dalam kondisi fisik yang suboptimal pH, tekanan oksigen, dan
aktivitas air dan ketika menggunakan sumber karbon penuh semangat
kurang menguntungkan seperti gliserol. Misalnya, dengan adanya
oksigen (saturasi udara 20%), max menurun menjadi 0,04 h-1 sesuai
dengan waktu penggandaan dari 17,25 h [38]. Bahkan tumbuh pada
pertumbuhan maksimum tertentumenilai, akan sangat sulit bagi P.
acnes untuk menjajah de novo mereka folikel dengan tingkat
sebumproduction tinggi, dan thismay menjelaskan mengapa sebagian
folikel di kulit berjerawat tidak mengandung Propionibacteria.Salah
satu bagian dari bukti eksperimental memberikan langsung estimasi
laju pertumbuhan vivo aktual P. acnes. Benzoil peroksida mengurangi
jumlah P. acnes pada permukaan kulit dengan rata-rata 2 log (99%
dari nilai dasar). Dalam hanya belajar untuk menyelidiki apa yang
terjadi setelah perawatan, P. acnes kepadatan penduduk yang diamati
memiliki sebagian ditemukan oleh hari ketiga dan penuh oleh tujuh
hari [39]. Itu Waktu penggandaan dihitung dari dana tingkat diukur
dari kenaikan adalah sekitar 18 jam. Hal ini menunjukkan bahwa P.
acnes dapat memperoleh masuk ke folikel ketika output sebum rendah
sebagai akibat dari ritme diurnal atau siklus folikel dan berhasil
mempertahankan populasi stabil dengan pertumbuhan dalam kontak
dengan substrat yang untuk yang melekat kuat (lihat berikut
ini).
4. What Is Water Activity, and How Does ItAffect
Microorganisms?The term water activity is derived from fundamental
principlesof thermodynamics and is a measure of the energystatus of
water in a system. It is a measure of how efficientlythe water can
take part in a chemical reaction. The energystatus of water can be
reduced by both osmotic and matriceffects. When substances such as
salt (NaCl) or sugar aredissolved inwater, thewater activity is
reducedby thenumberof particles in solution; hence water activity
is dependent onsolute concentration. For a review on life at low
water activitysee Grant, 2004 [40].Essentially water activity () =
/, where is thevapour pressure ofwater in the substance and is the
vapourpressure of purewater at the same temperature.The of
purewater is 1.0. Growth of most microbes is not possible belowan
of 0.85 although extremely xerophilic, and halotolerantspecies can
grow down to an of 0.61. Low water activitynot only affects
bacterial growth but also bacterial exocellularenzyme activity.
Minimum values for growth are solutedependent. When the of the
suspending medium isreduced by the dissolution of a solute such as
sucrose, thenwater is withdrawn from microbial cells, concentrating
theintracellular fluid until the internal and external values
aresimilar.When the concentration of the intracellular fluid
goesbeyond a critical value, growth and metabolism cease. Thisis
because outwardly orientated cytoplasmic pressure is thedriving
force for cell growth. The cells are not killed in a low
environment, but they cannot replicate.Microbial cells have evolved
ways of protecting themselvesfrom low water activity, or so-called
osmotic stress[41, 42]. Some synthesise and accumulate compatible
solutes(osmoprotectants) that reduce the intracellular with
relativelyminor effects on fitness such as reduced growth
rates.Such solutes include proline, glutamine, betaines,
glucosylglycerol,ectoine, 3-dimethylsulphoniopropionate, and
somesugar alcohols such as trehalose. Accumulation of potassiumions
may also occur. Although there have been no reports onthis, itmay
be possible to turn some of these osmoprotectantsagainst themselves
by increasing the concentration outsidethe cell to very high
levels.5. HypothesisA new antimicrobial approach to the treatment
of acne isproposed based on the hypothesis that the growth of
P.acnes in pilosebaceous follicles is restricted by the
availabilityof water or water soluble nutrients. It may be possible
toinhibit the multiplication of propionibacteria within folliclesby
reducing the water activity to a level below that
whichpermitsmicrobial growth and colonisation of the
follicle.Thiscould be achieved by introducing a highly water
soluble, lipidinsoluble compound that would reach high
concentrations inthe aqueous fraction of the follicular contents.
Suitable compoundsfor this purpose would be a nonmetabolisable
suchas sucrose or xylose or one such as ribose or fructose whichis
metabolisable at normal physiological concentrations.Thepolyol,
sorbitol, is an alternative, fermented by some butnot all P. acnes
phylotypes. All except xylose have watersolubilities in excess of
200%. Mixtures may be preferable tothe use of a single solute.
Formulation technology will needto be developed to specifically
target these to follicular watervia the topical route.6. Evaluation
of the Hypothesis and Ways ofEvaluating It6.1. Availability of
Water in the Follicle. Although analyseshave shown that sebum
collected from the skin surfacecontains little or no water, the
presence of microorganismswithin normal follicles indicates that
water must be presentin at least those which are colonised.
Similarly water cangain access to abnormal follicles, and analyses
of maturenoninflamed comedones (blackheads) show that the
watercontent of these can vary from less than 10% up to 40%[43],
values a lot higher than for sebum collected at thesurface of
healthy skin. It is reasonable to suppose thatthe water content of
individual follicles varies in either arandom or predetermined way
depending upon the source.The well-known premenstrual flare that
occurs in manywomen is associated with water retention that
decreases thesize of the pore [44] and may concomitantly and
transientlyincrease the water content of the follicular lumen.
Moreover,defective water barrier function in acne has been
proposed[45].Because of their depth below the skin surface, it
would betechnically extremely difficult to measure the level of
waterwithin follicular infundibula in situ. However, several
experimentalapproaches can be used to test the idea that
healthyfollicles contain low levels of water. The simplest way is
tocollect sebum from individual follicles and analyse its
watercontent. Sebum can be collected using a glass slide and
veryshort skin contact to avoid coalescence of sebum drops
fromadjacent follicles. The skinmust be precleaned first to
removeskin surface film. It is also relatively straightforward
tomeasure thewater content ofmicrocomedones
extractedwithcyanoacrylate glue [46] and of individual closed
comedones(blackheads). It may also be possible to determine the
fluxof water through pilosebaceous follicles compared to
stratumcorneum. In order to study the dynamics of
transfolliculardrug delivery, a follicular closingmethod has been
devised toocclude the follicular orifices using small drops of a
varnishwax mixture leaving the stratum corneum unoccluded
[47].Transepidermal water loss (TEWL) can be measured usingspecific
sensors [48], and it is feasible to compare TEWLof untreated skin
and skin in which the follicles had beenoccluded. After determining
the number of follicles cm2, itwould in principle be possible to
determine the mean fluxof water through an individual follicle. It
is anticipated thatthese experiments would confirm low availability
of water tomicroorganisms within the follicle.So far water activity
has been considered as the limitingfactor for P. acnes growth
within the follicle. In reality P. acnesmay face greater and more
complex challenges in relationto the availability of water. The
lower limit of water activityto support microbial growth is 0.6.
This, however, assumesthat water is available in the form of a
homogeneous solutionwhich is unlikely to be the case in the
hydrophobic andheterogeneous environment of the pilosebaceous
follicle.Thenonmiscibility of sebum and water is easily
demonstrated ona microscope slide held onto the forehead to collect
dropletsof sebum. If a tiny drop of water is added to the slide,
thesebum droplets remain discrete. In fact water-sebum
interactionsand the formation of droplets and hydrolipid filmshave
been shown to depend on complex interactions betweennatural
surfactants within the lipids that favour wetting andvan der Waals
forces that oppose it [49]. A discontinuousaqueous milieu would
give rise to significant obstacles tomass transfer of essential
nutrients for P. acnes and mayalso generate unfavourable solute
concentration gradients.For example, hydrophilic salts and organic
compounds couldbe concentrated within the aqueous phase giving rise
toconditions of ionic and/or osmotic stress that must beovercome
for P. acnes to thrive. The presence of microbialcells may
influence interactions between the aqueous phaseand follicular
lipids. For example, hydrophobic bacteria havebeen shown to
stabilise oil-water emulsions [50].Meticulous anatomical and
microscopic investigationsare required to determine the precise
location of P. acneswithin the follicular lumen and how it
interacts with availablewater. Processing of sections for histology
typically removeswater, and conventional electron micrographs
appear toshow follicular propionibacteria embedded in sebum [51,
52].Water may exist within discrete droplets, and P. acnes
maymultiply only where these occur. Alternatively each
bacterialcell could be surrounded by a very thin film of water
andeffectively inhabit a highly restrictive aqueous
environment.Theexistence of water lipid interfaces is essential for
the functioningof bacterial lipases (triglyceride esterases) on
which P.acnes depends for acquisition of glycerol although
invariablyalso possesses a cutinase (lidless lipase) that functions
in apredominantly aqueous environment [53].6.2. Physiology and
Genomics of P. acnes. The growth of P.acnes within the
pilosebaceous folliclemay be challenged notonly by the availability
ofwater required for cellular functionsbut also by additional
osmotic and ionic stresses. In theserespects it can be argued that
P. acnes occupies a relativelyextreme environment. This idea is not
as farfetched as itmay seem. As reported for Propionibacterium
freudenreichii,a related organismwith GRAS status used in
themanufactureof Swiss cheese, P. acnes has within its genome
capability forsynthesis and utilisation of polyphosphate and
glycogen [54],characteristics of bacteria adapted to harsh
environments[55]. Polyphosphates act as energy stores and enable
theorganism to survive stationary phase and possibly
extendedperiods of extremely slow growth. P. acnes also
possessessodium and potassium transport systems similar to
thosefound in halophiles that enable it to colonise environmentsof
high ionic strength together with at least three
systemsfacilitating the uptake, synthesis, and/or utilization of
osmoprotectants,namely, glycine betaine, proline, and
trehalose.Osmoprotectants counteract the effects of high osmotic
stressby maintaining turgor pressure without compromising
cellfunctions. An aquaglyceroporin (glycerol uptake facilitator)is
invariably present within the P. acnes genome enablingthe uptake of
water, glycerol, and other small solutes. Table 1summarises some of
the systems encoded within the P. acnesgenome that may enable it to
survive a low water follicularenvironment. Of note is that the
genes encoding a smallconductance mechanosensitive ion channel
which respondsto membrane stretch, the glycerol uptake facilitator,
and anOsm-like protein induced by salt shock with a
peroxiredoxintype function, are located close together in the
genome.Of course the presence of these genes is not
particularlyrevealing in itself; much more important is uncovering
howthey are regulated. By hydrolyzing sebum triglycerides, P.acnes
lipases may create a microniche in which the organismcan survive
and multiply using glycerol as an energy source,osmoprotectant, and
water gatherer.In recent years there has been much interest in the
abilityof P. acnes to produce biofilms [56, 57]. Whilst it is
beyonddispute that some P. acnes strains produce biofilms both
invivo and in vitro, the role, if any, of biofilms in the
adaptationof P. acnes to its follicular niche and in acne
pathogenesisis not understood. The chemical composition of the
biofilmhas not been elucidated not has its relationship with
cellwall lipoglycans and possible capsular polysaccharides
beenestablished. It is plausible that cell-associated
polysaccharidesof P. acnes, whether organized into biofilms or
capsules, playan important role in capturing and storing water
and/or inprotecting the cells from dehydration.Gene-knockout
technology can now be applied to P.acnes [58], and knockout mutants
could be created to testthe importance of different systems
required for growthof P. acnes under conditions of low water
availability. Inthis way the relative importance of different
osmoprotectantsystems, ion channels, aquaglyceroporins, and cell
associatedpolysaccharides could be revealed.7. Candidate Compounds
andFormulation TechnologyCompounds, mainly sugars and polyols,
would be evaluatedfor their ability to reduce water activity below
the levelpermissible for the growth of P. acnes using
concentrationsthat can be achieved in vivo using an efficient
folliculardelivery system (Table 2). Candidate compounds must
bewell tolerated. There is already a precedent for using
highconcentrations of sugars or honey on broken skin, so the riskof
intolerance when used on essentially intact skin is low.If
necessary, skin tolerance tests can be performed on theformulated
product. Although we have suggested that nonmetabolisablesolutes
should be employed, it may be possibleto achieve sufficiently high
concentrations of metabolisablecompounds to be effective. Although
there have been noreports of bacterial inhibition using compatible
solvents,their use at high concentrations under conditions of
lowwater activity has not been tested. It may well be that
underthese conditions even compatible solvents can be employedto
reduce the water activity below a level permissible forgrowth.
Ectoine andhydroxyectoine are very safe compoundsalready usedon
skin as humectants.They have greater affinityfor water than
glycerol [59]. It is intriguing to considerwhether these compatible
solvents could be harnessed tosequester water from P. acnes.
Development work will needto be carried out in order to determine
optimal mode ofdelivery of the active solute although it is
anticipated thatthis would involve follicular targeting, for
example, usingencapsulation [60, 61]. Dose response studies will be
requiredto determine the optimum concentration of solute in
theformulation and to ensure that maximum concentrations ofsolute
are achieved in the small volume of follicular waterwithout
distribution to other areas of skin.These should takeinto account
the likely volume of the aqueous componentwithin the lumen of
pilosebaceous follicles and the range ofvariability from follicle
to follicle and within a single follicleat different times.8.
Concluding RemarksThe hypothesis proposed in this paper has been
put forwardto highlight the paucity of information which is
currentlyavailable about the follicular niche in which P. acnes
residesboth as a commensal and as a pathogen. Almost as littleis
known about the bacterial attributes associated with theability of
propionibacteria to thrive in this unusual habitat.The availability
of numerous P. acnes genome sequencesand the technology to exploit
them is powerless to explainthe organisms role in skin health and
disease unless welearn more about the environment in which it
lives. Moreand more studies with other bacterial species are
revealingthat the distinction between housekeeping genes and
virulencedeterminants is an artificial one. An example is
Nacetylmuramoyl-L-alanine amidase, a hydrolase involved inseptum
cleavage during cell division and an autolysin, thecell wall
anchoring domain of which mediates adhesion toepithelial cells in
Listeria monocytogenes [62]. To date thefocus of efforts to
understand the biology of P. acnes has beenon candidate
pathogenicity determinants of the traditionalkind [63, 64] not one
of which has been conclusively proventoplay a role in the genesis
of acne lesions. Itmay turnout thatapparently benign housekeeping
genes are absolutely criticalto the ability of propionibacteria to
survive within folliclesand these may represent better targets for
the treatment ofacne than virulence determinants. The use of
nonirritatingsolutes such as sugars and polyols offers a safer
alternativeto the antimicrobials currently available without
running therisk of selecting for antibiotic resistance and without
theundesirable effects of benzoyl peroxide. There may also
bemedicinal product regulatory advantages to this approach.Even if
water is not the growth limiting factor in vivo, it maystill be
possible in future to treat acne via niche disruptiononce we
understand more about P. acnes adaptation to its
illdefinedfollicular habitat.
4. Apa Kegiatan Air, dan Bagaimana Apakah Ini Mempengaruhi
Mikroorganisme?Kegiatan air jangka berasal dari prinsip-prinsip
dasar termodinamika dan merupakan ukuran dari energi status air
dalam suatu sistem. Ini adalah ukuran seberapa efisien air dapat
mengambil bagian dalam reaksi kimia. Energi status air dapat
dikurangi dengan baik osmotik dan matrik efek. Ketika zat seperti
garam (NaCl) atau gula terlarut inwater, kegiatan thewater adalah
thenumber reducedby partikel dalam larutan; maka aktivitas air
tergantung pada konsentrasi zat terlarut. Untuk review pada
kehidupan di aktivitas air rendah lihat Grant, 2004 [40]. Pada
dasarnya aktivitas air () = / , Di mana adalah tekanan uap ofwater
dalam substansi dan adalah uap tekanan purewater di temperature.The
yang sama murni air 1,0. Pertumbuhan yang paling mikroba tidak
mungkin di bawah sebuah dari 0,85 meskipun sangat xerophilic, dan
halotoleran spesies dapat tumbuh turun ke dari 0,61. Aktivitas air
rendah tidak hanya mempengaruhi pertumbuhan bakteri tetapi juga
exocellular bakteri aktivitas enzim. minimum Nilai untuk
pertumbuhan adalah zat terlarut tergantung. Ketika yang dari media
menangguhkan adalah dikurangi dengan pembubaran zat terlarut
seperti sukrosa, kemudian Air diambil dari sel-sel mikroba,
memusatkan cairan intraseluler sampai nilai internal dan eksternal
similar.When konsentrasi cairan intraseluler pergi melampaui nilai,
pertumbuhan dan metabolisme gencatan kritis. Ini karena tekanan
sitoplasma lahiriah berorientasi adalah pendorong untuk pertumbuhan
sel. Sel-sel tidak tewas dalam rendah lingkungan, tetapi mereka
tidak bisa meniru. Sel mikroba telah berevolusi cara untuk
melindungi diri mereka sendiri dari aktivitas air rendah, atau
disebut stres osmotic [41, 42]. Beberapa mensintesis dan
mengakumulasi zat terlarut kompatibel (osmoprotectants) yang
mengurangi intraseluler dengan relative efek kecil pada kebugaran
seperti tingkat pertumbuhan berkurang.Larutan tersebut termasuk
prolin, glutamin, betain, glucosylglycerol, ectoine,
3-dimethylsulphoniopropionate, dan beberapa gula alkohol seperti
trehalosa. Akumulasi kalium ion juga dapat terjadi. Meskipun tidak
ada laporan ini, itmay mungkin untuk mengubah beberapa
osmoprotectants ini terhadap diri mereka sendiri dengan
meningkatkan konsentrasi luar sel ke tingkat yang sangat tinggi.5.
HipotesisPendekatan antimikroba baru untuk pengobatan jerawat
adalah diusulkan berdasarkan hipotesis bahwa pertumbuhan P. jerawat
di folikel pilosebaceous dibatasi oleh ketersediaan air atau air
nutrisi yang larut. Dimungkinkan untuk menghambat perbanyakan
Propionibacteria dalam folikel dengan mengurangi aktivitas air ke
tingkat bawah yang yang Pertumbuhan permitsmicrobial dan kolonisasi
dari follicle. This dapat dicapai dengan memperkenalkan sangat
larut dalam air, lipid senyawa larut yang akan mencapai konsentrasi
tinggi pada fraksi air isi folikel. senyawa yang sesuai untuk
tujuan ini akan menjadi nonmetabolisable seperti sukrosa atau
xilosa atau satu seperti ribosa atau fruktosa yang adalah metabolis
pada concentrations.The fisiologis normal poliol, sorbitol,
merupakan alternatif, difermentasi oleh beberapa tapi tidak semua
P. acnes phylotypes. Semua kecuali xylose memiliki air kelarutan
lebih dari 200%. Campuran mungkin lebih baik untuk penggunaan zat
terlarut tunggal. Teknologi formulasi perlu dikembangkan untuk
secara khusus menargetkan ini untuk air follicular melalui rute
topikal.6. Evaluasi Hipotesis dan Cara mengevaluasi Ini6.1.
Ketersediaan Air di folikel tersebut.meskipun analisis telah
menunjukkan bahwa sebum yang dikumpulkan dari permukaan kulit
mengandung sedikit atau tidak ada air, kehadiran mikroorganisme
dalam folikel yang normal menunjukkan bahwa air harus hadir
setidaknya mereka yang terjajah. Demikian pula air dapat
mendapatkan akses ke folikel normal, dan analisis yang matang
komedo noninflamed (komedo) menunjukkan bahwa air konten ini dapat
bervariasi dari kurang dari 10% hingga 40% [43], nilai jauh lebih
tinggi daripada sebum yang dikumpulkan di permukaan kulit yang
sehat. Hal ini masuk akal untuk menduga bahwa kadar air folikel
individu bervariasi baik cara acak atau telah ditentukan tergantung
pada sumbernya. Suar pramenstruasi terkenal yang terjadi di banyak
perempuan dikaitkan dengan retensi air yang menurunkan ukuran pori
[44] dan mungkin bersamaan dan transien meningkatkan kadar air dari
lumen folikel. Selain itu, Fungsi penghalang air yang rusak di
jerawat telah diusulkan [45]. Karena kedalaman di bawah permukaan
kulit, itu akan menjadi secara teknis sangat sulit untuk mengukur
tingkat air dalam infundibula folikel in situ. Namun, beberapa
eksperimen pendekatan dapat digunakan untuk menguji gagasan bahwa
sehat folikel mengandung kadar rendah air. Cara termudah adalah
dengan mengumpulkan sebum dari folikel individu dan menganalisis
airnya konten. Sebum dapat dikumpulkan dengan menggunakan slide
kaca dan sangat kontak kulit pendek untuk menghindari perpaduan
sebum turun dari folikel yang berdekatan. Skinmust yang akan
dibersihkan selanjutnya pertama untuk menghapus Film permukaan
kulit. Hal ini juga relatif mudah untuk mengukur thewater
ofmicrocomedones konten extractedwith cyanoacrylate lem [46] dan
individu ditutup komedo (komedo). Hal ini juga dimungkinkan untuk
menentukan fluks air melalui folikel pilosebasea dibandingkan
dengan strata corneum. Untuk mempelajari dinamika transfollicular
pemberian obat, sebuah closingmethod folikel telah dirancang untuk
menutup jalan lubang folikel menggunakan tetes kecil pernis
campuran lilin meninggalkan stratum korneum unoccluded
[47].Kehilangan air transepidermal (TEWL) dapat diukur dengan
menggunakan sensor khusus [48], dan itu layak untuk membandingkan
TEWL kulit yang tidak diobati dan kulit dimana folikel telah
tersumbat. Setelah menentukan jumlah folikel cm2, itu akan pada
prinsipnya mungkin untuk menentukan fluks rata-rata air melalui
folikel individu. Hal ini diantisipasi bahwa percobaan ini akan
mengkonfirmasi ketersediaan rendah air mikroorganisme dalam
folikel.Jadi aktivitas air selama ini dianggap sebagai pembatas
Faktor pertumbuhan jerawat P. dalam folikel. Pada kenyataannya P.
acnes mungkin menghadapi tantangan yang lebih besar dan lebih
kompleks dalam kaitannya dengan ketersediaan air. Batas bawah
aktivitas air untuk mendukung pertumbuhan mikroba adalah 0,6. Ini,
bagaimanapun, mengasumsikan air yang tersedia dalam bentuk larutan
homogeny yang tidak mungkin terjadi di hidrofobik dan lingkungan
yang heterogen dari follicle.The pilosebaceous nonmiscibility sebum
dan air mudah ditunjukkan pada slide mikroskop memegang dahi untuk
mengumpulkan tetesan sebum. Jika setetes kecil air ditambahkan ke
slide, yang tetesan sebum tetap diskrit. Bahkan interaksi air sebum
dan pembentukan tetesan dan film hydrolipid telah terbukti
tergantung pada interaksi kompleks antara surfaktan alami dalam
lipid yang mendukung pembasahan dan der Waals van yang menentangnya
[49]. Sebuah terputus-putus lingkungan berair akan menimbulkan
hambatan yang signifikan untuk perpindahan massa nutrisi penting
untuk P. acnes mungkin dan juga menghasilkan kurang baik gradien
konsentrasi zat terlarut. Sebagai contoh, garam hidrofilik dan
senyawa organik dapat terkonsentrasi dalam fase air sehingga
menimbulkan Kondisi stres ionik dan / atau osmotik yang harus
diatasi untuk P. acnes untuk berkembang. Kehadiran mikroba Sel-sel
dapat mempengaruhi interaksi antara fase berair dan lipid folikel.
Sebagai contoh, bakteri hidrofobik memiliki telah ditunjukkan untuk
menstabilkan emulsi minyak-air [50].Anatomi teliti dan investigasi
mikroskopis diperlukan untuk menentukan lokasi yang tepat dari P.
acnes dalam lumen folikel dan bagaimana berinteraksi dengan
tersedia air. Pengolahan bagian untuk histologi biasanya
menghilangkan air, dan elektron konvensional mikrograf tampak
menunjukkan Propionibacteria folikel tertanam dalam sebum [51, 52].
Air mungkin ada dalam tetesan diskrit, dan P. acnes mungkin kalikan
saja di mana ini terjadi. Atau setiap bakteri sel bisa dikelilingi
oleh sebuah film yang sangat tipis air dan efektif menghuni
lingkungan berair yang sangat ketat. Theexistence antarmuka lipid
air sangat penting untuk fungsi yang dari lipase bakteri (esterase
trigliserida) yang P. acnes tergantung untuk akuisisi gliserol
meskipun selalu juga memiliki sebuah cutinase (lipase lidless) yang
berfungsi dalam lingkungan terutama air [53].6.2. Fisiologi dan
Genomics P. acnes.Pertumbuhan P. acnes dalam pilosebaceous tersebut
folliclemay ditantang tidakhanya dengan ketersediaan ofwater
diperlukan untuk fungsi sel tetapi juga oleh tekanan osmotik
tambahan dan ion. Dalam menghormati bisa dikatakan bahwa P. acnes
menempati relative lingkungan yang ekstrim. Ide ini tidak
dibuat-buat seperti itu mungkin tampak. Seperti dilaporkan untuk
Propionibacterium freudenreichii, status GRAS organismwith terkait
yang digunakan dalam themanufacture keju Swiss, P. acnes memiliki
kemampuan dalam genom untuk sintesis dan pemanfaatan polifosfat dan
glikogen [54], karakteristik bakteri disesuaikan dengan lingkungan
yang keras [55]. Polifosfat bertindak sebagai menyimpan energi dan
mengaktifkan organisme untuk bertahan hidup fase diam dan mungkin
diperpanjang periode pertumbuhan sangat lambat. P. acnes juga
memiliki natrium dan kalium transportasi sistem serupa dengan yang
ditemukan di halophiles yang memungkinkan untuk menjajah lingkungan
kekuatan ion tinggi bersama-sama dengan setidaknya tiga system
memfasilitasi penyerapan, sintesis, dan / atau pemanfaatan
osmoprotectants, yaitu, betaine glisin, prolin, dan
trehalosa.Osmoprotectants melawan efek stres osmotik tinggi dengan
menjaga tekanan turgor tanpa mengorbankan sel fungsi. An
(fasilitator penyerapan gliserol) aquaglyceroporin adalah selalu
hadir dalam P. acnes genom memungkinkan penyerapan air, gliserol,
dan zat terlarut kecil lainnya. tabel 1 merangkum beberapa sistem
dikodekan dalam acnes P. genom yang dapat memungkinkan untuk
bertahan folikuler air rendah lingkungan. Dari catatan adalah bahwa
gen yang mengkode kecil saluran ion mechanosensitive konduktansi
yang merespon membran peregangan, penyerapan fasilitator gliserol,
dan Osm seperti protein disebabkan oleh guncangan garam dengan
peroxiredoxin sebuah Jenis fungsi, yang terletak berdekatan dalam
genom. Tentu saja kehadiran gen ini tidak terlalu mengungkapkan
sendiri; jauh lebih penting adalah mengungkap bagaimana mereka
diatur. Dengan menghidrolisis trigliserida sebum, P. acnes lipase
dapat membuat microniche di mana organisme dapat bertahan hidup dan
berkembang biak dengan gliserol sebagai sumber energi,
osmoprotectant, dan pengumpul air.Dalam beberapa tahun terakhir
telah terjadi banyak kepentingan dalam kemampuan P. acnes untuk
menghasilkan biofilm [56, 57]. Sementara itu di luar sengketa bahwa
beberapa strain P. acnes menghasilkan biofilm baik dalam vivo dan
in vitro, peran, jika ada, biofilm di adaptasi P. acnes dengan
niche folikel dan dalam patogenesis jerawat tidak dipahami.
Komposisi kimia dari biofilm belum dijelaskan tidak memiliki
hubungan dengan sel lipoglycans dinding dan kemungkinan
polisakarida kapsuler telah didirikan. Hal ini masuk akal bahwa
polisakarida terkait sel P. acnes, apakah diatur dalam biofilm atau
kapsul, bermain peran penting dalam menangkap dan menyimpan air dan
/ atau melindungi sel-sel dari dehidrasi.Teknologi gen-KO sekarang
dapat diterapkan untuk P. acnes [58], dan KO mutan dapat dibuat
untuk menguji pentingnya sistem yang berbeda yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan jerawat P. dalam kondisi ketersediaan air yang rendah.
Di cara ini relatif pentingnya osmoprotectant yang berbeda sistem,
saluran ion, aquaglyceroporins, dan sel terkait polisakarida bisa
terungkap.7. Senyawa Calon dan formulasi TeknologiSenyawa, terutama
gula dan poliol, akan dievaluasi karena kemampuan mereka untuk
mengurangi aktivitas air di bawah tingkat diperbolehkan untuk
pertumbuhan P. acnes menggunakan konsentrasi yang dapat dicapai
secara in vivo menggunakan folikel yang efisien sistem pengiriman
(Tabel 2). Senyawa calon harus ditoleransi dengan baik. Sudah ada
preseden untuk menggunakan tinggi konsentrasi gula atau madu pada
kulit rusak, sehingga risiko intoleransi bila digunakan pada
dasarnya kulit utuh rendah. Jika perlu, tes toleransi kulit dapat
dilakukan pada dirumuskan produk. Meskipun kami telah menyarankan
bahwa nonmetabolisable zat terlarut harus digunakan, dimungkinkan
untuk mencapai konsentrasi yang cukup tinggi metabolis senyawa yang
efektif. Meskipun tidak ada laporan penghambatan bakteri
menggunakan pelarut yang kompatibel, mereka digunakan pada
konsentrasi tinggi dalam kondisi rendah aktivitas air belum diuji.
Ini mungkin berada di bawah itu Kondisi ini bahkan pelarut yang
kompatibel dapat digunakan untuk mengurangi aktivitas air di bawah
tingkat yang diizinkan untuk pertumbuhan. Ectoine andhydroxyectoine
adalah senyawa yang sangat aman sudah kulit usedon sebagai
humectants.They memiliki afinitas yang lebih besar air dari
gliserol [59]. Hal yang menarik untuk dipertimbangkan apakah ini
pelarut yang kompatibel dapat dimanfaatkan untuk menyerap air dari
P. acnes. Pekerjaan pembangunan akan membutuhkan yang akan
dilakukan untuk menentukan modus optimal pengiriman zat terlarut
aktif meskipun diantisipasi bahwa ini akan melibatkan penargetan
folikular, misalnya, menggunakan enkapsulasi [60, 61]. Studi respon
dosis akan diperlukan untuk menentukan konsentrasi optimum zat
terlarut dalam formulasi dan untuk memastikan bahwa konsentrasi
maksimum terlarut yang dicapai dalam volume kecil air folikel tanpa
distribusi ke area lain dari skin.These harus mengambil
memperhitungkan volume kemungkinan komponen berair dalam lumen
folikel pilosebasea dan berbagai variabilitas dari folikel untuk
folikel dan dalam folikel tunggal pada waktu yang berbeda.8.
PenutupHipotesis yang diajukan dalam makalah ini telah dikemukakan
untuk menyoroti kurangnya informasi yang saat ini tersedia tentang
niche folikel di mana P. acnes Resides baik sebagai komensal dan
sebagai patogen. Hampir sedikit yang diketahui tentang atribut
bakteri yang terkait dengan kemampuan Propionibacteria untuk
berkembang di habitat ini tidak biasa. Ketersediaan berbagai P.
acnes genom urutan dan teknologi untuk mengeksploitasi mereka tak
berdaya untuk menjelaskan peran organisme dalam kesehatan kulit dan
penyakit kecuali kita mempelajari lebih lanjut tentang lingkungan
di mana ia hidup. Lebih dan studi lebih dengan spesies bakteri
lainnya mengungkapkan bahwa perbedaan antara gen housekeeping dan
virulensi penentu adalah salah satu buatan. Contohnya adalah
Nacetylmuramoyl- L-alanine amidase, sebuah hidrolase yang terlibat
dalam septum pembelahan selama pembelahan sel dan autolysin, yang
sel dinding penahan domain yang memediasi adhesi sel epitel di
Listeria monocytogenes [62]. Sampai saat ini Fokus upaya untuk
memahami biologi P. acnes telah pada faktor-faktor penentu calon
patogenisitas tradisional jenis [63, 64] bukan salah satu dari yang
telah terbukti secara meyakinkan toplay peran dalam asal-usul lesi
jerawat. Itmay pemilih yang ternyata gen housekeeping jinak
benar-benar penting dengan kemampuan Propionibacteria untuk
bertahan hidup dalam folikel dan ini mungkin merupakan target yang
lebih baik untuk pengobatan jerawat dibandingkan penentu virulensi.
Penggunaan tidak menyebabkan iritasi zat terlarut seperti gula dan
poliol menawarkan alternatif yang lebih aman dengan antimikroba
yang tersedia saat ini tanpa menjalankan risiko memilih untuk
resistensi antibiotik dan tanpa efek yang tidak diinginkan dari
benzoil peroksida. Ada juga mungkin produk obat keuntungan
peraturan untuk pendekatan ini. Bahkan jika air bukanlah faktor
pertumbuhan pembatas in vivo, mungkin masih mungkin di masa depan
untuk mengobati jerawat melalui niche gangguan setelah kami
memahami lebih lanjut tentang P. acnes adaptasi yang illdefined
habitat folikel.
