Microbiologie in hapklare porties

Roos verklaard door de forensische wetenschap

Written by

Sara Dua

Forensische analyses vormen de basis van strafrechtelijk onderzoek. Een van de belangrijkste technieken die in de forensische wetenschap wordt gebruikt is DNA-technologie, waarmee personen met extreme nauwkeurigheid kunnen worden geïdentificeerd op basis van hun specifieke genetische samenstelling. Speeksel, bloed en haar zijn de meest gebruikte biologische monsters voor de extractie van DNA van de plaats delict.

In de afgelopen jaren is roos naar voren gekomen als een nieuwe biologische bron voor iemands DNA. Roos is een veel voorkomende huidaandoening die droogheid en jeuk veroorzaakt, waardoor dode huidcellen van de hoofdhuid worden versnipperd. Een waarschijnlijke oorzaak van deze aandoening is een complexe interactie tussen het natuurlijke microbioom van de hoofdhuid (Malassezia gistsoort), talgproductie en ontstekingen. Malassezia is een lipofiele gist die voorkomt in met talgklieren verrijkte huidgebieden [1]. Malassezia resticta, M. globosa, M. sloofiae, M. furfur, M. obtuse, M. pachydermatis en M. sympodialis zijn de zeven soorten die in verband worden gebracht met het ontstaan van roos [2]. Naast de Malassezia spp. worden ook de bacteriesoorten Staphylococcus epidermidis en S. aureus in verband gebracht met roos op de hoofdhuid [1,3].

Mogelijke mechanismen van roosvorming

Er is aangetoond dat M. restricta weefsel toxiciteit en verstoring van de huidbarrière veroorzaakt. Onderzoek toont aan dat extracellulaire afscheidingen van Malassezia roos veroorzaken en een directe interactie aangaan met de gastheer via Pattern Recognizing Receptors (PRR’s). Malassezia scheidt enzymen af zoals lipasen en fosfolipasen die talg op het huidoppervlak kunnen afbreken tot vetzuren. De hoge concentratie onverzadigde vetzuren, zoals arachidonzuur en oliezuur, op het huidoppervlak kan verstoring van de epitheliale barrière, ontsteking en proliferatie van de epidermis veroorzaken. Naast uitscheiding kunnen de PRR’s Malassezia direct identificeren en downstream ontstekingsroutes in gang zetten. Verder produceert Malassezia onverzadigde vetzuren die de pH van het omringende medium verhogen, wat ideaal is voor de groei van S. aureus en de aanhechting aan keratinocyten. De relatieve overvloed en het verhoogde niveau van Staphylococci in de laesies van de hoofdhuid zijn positief verbonden met zowel de schilferige en jeukende scores van roos als de afbraak van de epidermale barrière [1].

*Figuur die het mogelijke mechanisme van roosvorming weergeeft (Gemaakt door de auteur met Canva)*

Er worden vaak drie etiologische factoren geïdentificeerd voor roos: Malassezia gist, talgafscheiding uit talgklieren en individuele kwetsbaarheid. Triglyceriden, vetzuren, wasesters, sterolesters, cholesterol, cholesterolesters en squaleen zijn allemaal complex gemengd in menselijke talg. Deze triglyceriden en esters worden door de micro-organismen in de hoofdhuid omgezet in diglyceriden, monoglyceriden en vetzuren zonder bestanddelen. Als de activiteit van de talgklier toeneemt, komt er dus een nieuwe voedselbron beschikbaar voor de Malassezia soorten. De lipasen die door deze organismen worden afgescheiden, breken alle triglyceriden in hun omgeving af, waarbij de verzadigde vetzuren die belangrijk zijn voor hun groei en proliferatie worden verbruikt en onverzadigde vetzuren op de huid achterblijven. Dit leidt weer tot jeuk en schilfering van de hoofdhuid [4].

Tal van factoren, waaronder een overkolonisatie van Malassezia sp., een onevenwicht in de bacteriesoorten van de hoofdhuid, een verstoorde werking van de epidermale barrière, een hogere productie van vetzuurmetabolieten afkomstig van talg en squaleenperoxidatie, en perivasculaire leukocyteninfiltratie, zijn betrokken bij de pathogenese van roos. Deze factoren kunnen afzonderlijk of in combinatie een milde huidontsteking veroorzaken en een immuunrespons activeren. Dit leidt tot de groei van epidermale keratinocyten (huidcellen) in de basale laag, wat vervolgens bijdraagt aan de productie en vervelling van corneocyten (dode huidcellen). Deze aandoening wordt klinisch gekarakteriseerd als roos [5].

Roos in de forensische wetenschap

Het gebruik van roos als bron van DNA heeft verschillende voordelen. Om te beginnen is roos gemakkelijk toegankelijk en is het een niet-invasief monster. Het kan gemakkelijk verzameld worden van een individu of verschillende persoonlijke voorwerpen, zoals kleding en kammen. Ten tweede is roos in vergelijking met andere monsters stabieler en minder gevoelig voor degradatie. Verder bevat roos een hogere concentratie DNA, waardoor het een waardevol monster is van de plaats delict en een uitstekende bron voor DNA-analyse. Naast strafrechtelijk onderzoek kunnen roosmonsters ook gebruikt worden om DNA te extraheren voor de identificatie van slachtoffers van een massaramp of vermiste personen, of om genetische variaties in een populatie te bestuderen.

Onlangs hebben Pawan Mandal en Isha Rajput een eenvoudige en kosteneffectieve methode ontwikkeld die gebruikt kan worden bij forensisch onderzoek om DNA van hoge kwaliteit te isoleren uit roosmonsters. Voor dit onderzoek werden roosmonsters verzameld van 50 individuen met behulp van steriele kammen. Er werd een 10% bleekoplossing gebruikt om eventuele verontreinigingen uit de monsters te verwijderen. De aan de lucht gedroogde monsters werden vervolgens gebruikt om DNA te extraheren met behulp van een commerciële kit voor DNA-extractie. Het DNA werd verder geanalyseerd op hoeveelheid en kwaliteit en geamplificeerd door middel van een polymerasekettingreactie om voldoende kopieën te genereren voor verder onderzoek. Het geamplificeerde DNA werd gevisualiseerd met gelelektroforese. Het met deze methode geëxtraheerde DNA had een hoge concentratie en zuiverheid, waardoor het geschikt was voor downstreamprocessen, zoals sequentiebepaling en genotypering. Bovendien genereerde deze methode sterke en reproduceerbare profielen voor alle geteste roosmonsters.

*Figuur die de door de onderzoekers gebruikte methodologie weergeeft (Gemaakt door de auteur met Canva)*

Case study

Casus

In 2004 werd een Britse man, Andrew Pearson, veroordeeld tot 12 jaar gevangenisstraf voor beroving en 3 opeenvolgende jaren voor het bezit van een vuurwapen. Het bewijs van zijn aanwezigheid op de plaats delict werd gevonden door het DNA van zijn speekselmonster te matchen met het DNA van zijn roosschilfers die werden gevonden in de kousen die hij als masker had gedragen ten tijde van de overval in 1993 [6].

Link to the original post: Original article: P. Mandal, and I. Rajput, Isolation and extraction of DNA from dandruff: A novel approach for forensic science, International Research Journal of Engineering and Technology, 10(5), 481-487, May 2023. DOI: 10.13140/RG.2.2.20518.29766

Additional sources:

R. Tao, R. Li, R. Wang. Skin microbiome alterations in seborrheic dermatitis and dandruff: A systematic review. Experimental Dermatology, 30(10), 1546-1553, October 2021. DOI: 10.1111/exd.14450.
S. Ranganathan and T. Mukhopadhyay. Dandruff: The most commercially exploited skin disease. Indian Journal of Dermatology, 55(2), 130-134, April-June 2010. DOI: 10.4103/0019-5154-62734.
R. Saxena, P. Mittal, C. Clavaud, D.B. Dhakan, P. Hegde, et al. Comparison of healthy and dandruff scalp microbiome reveals the role of commensals in scalp health. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 8, October 2018. DOI: 10.3389/fcimb.2018.00346.
B.I. Ro and T.L. Dawson. The role of sebaceous gland activity and scalp microfloral metabolism in the etiology of seborrheic dermatitis and dandruff. Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings, 10(3), 194-197, December 2005. DOI: 10.1111/j.1087-0024.2005.10104.x.
S.L. Limbu, T.S. Purba, M. Harries, T.C. Wikramanayake, M. Miteva, et al. A folliculocentric perspective of dandruff pathogenesis: Could a troublesome condition be caused by changes to a natural secretory mechanism? BioEssays, 43(10), 2100005, October 2021. DOI: 10.1002/bies.202100005.
https://www.cbsnews.com/news/bandit-undone-by-his-dandruff/