Optimal management strategy for patients with infected eczema using whole-genome sequencing: from empiric treatment to personalized systemic antibacterial therapy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Every human has a unique combination of skin and gut microbiota, including a unique profile of resident and transient microorganisms. This work compares microbiomes of intestines and affected skin areas in patients with infected eczema. The effectiveness of selecting systemic antibiotics based on antibiotic resistance data is evaluated using a new molecular genetic technique—whole-genome sequencing. This technique facilitates thorough investigation of the microbiome and identification of microorganisms that are key to the pathogenesis of infected eczema.

AIM: This study aimed to evaluate the effectiveness of the combined treatment of patients with chronic infected eczema, including personalized systemic antibacterial therapy based on molecular genetic analysis of the skin and gut microbiome using whole-genome sequencing.

METHODS: In the prospetcive clinical controlled randomized study a total of 60 patients with acute infected eczema were divided into two groups of 30 for observation. The control group received treatment based on the national clinical guidelines. The study group received personalized systemic antibacterial therapy based on whole-genome sequencing data on antibiotic resistance. Biological samples were collected from the skin and intestines before treatment, on days 14 and 21, and 6 months after treatment. The Eczema Area and Severity Index (EASI) was used to assess the severity of skin symptoms. We aimed to characterize the composition of skin and gut microbiota by determining the percentage of each species present.

RESULTS: In the acute phase, a shift toward S. aureus, C. difficile, K. pneumoniae, P. aeruginosa, and E. coli was observed in both skin and gut microbiota. By month 6, both groups showed improvements in skin condition and a decrease in microbial colonization of infected eczema lesions. However, the gut microbiome of the study group showed more significant positive changes in microbial balance recovery.

CONCLUSION: Clinical metagenomic whole-genome sequencing provides highly accurate information about the taxonomic composition of the evaluated microbiomes. The group of personalized antibacterial therapy resulted in faster recovery of the skin and gut microbiota than the control group.

About the authors

Venyamyn V. Lazarev

Kuban State Medical University

Author for correspondence.
Email: gorod256@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-8047-2707
SPIN-code: 8934-9330
Russian Federation, Krasnodar

Marina M. Tlish

Kuban State Medical University

Email: dv@ksma.ru
ORCID iD: 0000-0001-9323-4604
SPIN-code: 8452-4062

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Krasnodar

Marina E. Shavilova

Kuban State Medical University

Email: marina@netzkom.ru
ORCID iD: 0000-0002-5776-6221
SPIN-code: 3346-6060

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Krasnodar

References

  1. Muravyeva AS, Lykov IN. Medical and environmental aspects of antibiotic resistance of the skin microbiome in family members. Regional environmental issues. 2023;(3):27–32. doi: 10.24412/1728-323X-2023-3-27-32 EDN: YWZKCW
  2. Tlish MM, Popandopulo EK. Etiopathogenetic aspects of development of a microbial eczema. Saratov journal of medical scientific research. 2018;14(4):651–656. EDN: PXLMIQ
  3. Salem I, Ramser A, Isham N, Ghannoum MA. The gut microbiome as a major regulator of the gut-skin axis. Front Microbiol. 2018;9:1459. doi: 10.3389/fmicb.2018.01459 EDN: YJSNLN
  4. Santoro A, Ostan R, Candela M, et al. Gut microbiota changes in the extreme decades of human life: a focus on centenarians. Cell Mol Life Sci. 2018;75(1):129–148. doi: 10.1007/s00018-017-2674-y EDN: VDMVIH
  5. Rozhivanova TA, Polesko IV, Shcherbakova MYu. Modern concepts of the microbiocenosis of the skin and intestine in patients with eczema and metabolic syndrome. Russian journal of Clinical dermatology and venereology. 2015;14(2):11–16. doi: 10.17116/klinderma201514211-16 EDN: UKQUSP
  6. Belousova TA, Kail-Goryachkina MV. Modern view on the problem of antibiotic resistance and overcome it in therapy of infectious-inflammatory diseases of the skin. Dermatologiya. Consilium medicum. 2017;(2):19–23. EDN: ZMJCSX
  7. De Pessemier B, Grine L, Debaere M, et al. Gut-skin axis: current knowledge of the interrelationship between microbial dysbiosis and skin conditions. Microorganisms. 2021;9(2):353. doi: 10.3390/microorganisms9020353 EDN: KFFJYQ
  8. Silina LV, Schwartz NE. Skin microbiome in case of microbial eczema (in Russian only). Russian journal of Clinical dermatology and venereology. 2019;18(1):49–55. doi: 10.17116/klinderma20191801149 EDN: ZDDFSX
  9. Murzina E, Kaliuzhna L, Bardova K, et al. Human skin microbiota in various phases of atopic dermatitis. Acta Dermatovenerol Croat. 2019;27(4):245–249. EDN: KHABBF
  10. Kuznetsov KO, Tukbayeva LR, Kazakova VV, et al. The role of COVID-19 in antibiotic resistance in pediatric population. Pediatric pharmacology. 2022;19(6):503–513. doi: 10.15690/pf.v19i6.2465 EDN: IDTLMX
  11. Fölster-Holst R. The role of the skin microbiome in atopic dermatitis: correlations and consequences. J Dtsch Dermatol Ges. 2022;20(5):571–577. doi: 10.1111/ddg.14709 EDN: SMIJPQ
  12. Van Boeckel TP, Pires J, Silvester R, et al. Global trends in antimicrobial resistance in animals in low- and middle-income countries. Science. 2019;365(6459):eaaw1944. doi: 10.1126/science.aaw1944
  13. Tarasko AD. Chronic deep recurrent pyoderma in the outpatient practice of the surgeon. Ambulatornaya khirurgiya. 2021;18(2):144–150. doi: 10.21518/1995-1477-2021-18-2-144-150 EDN: XLIOAU
  14. Sommer M, Munck C, Toft-Kehler R, Andersson DI. Prediction of antibiotic resistance: time for a new preclinical paradigm? Nat Rev Microbiol. 2017;15(11):689–696. doi: 10.1038/nrmicro.2017.75
  15. Lazarev VV, Tlish MM, Shavilova ME. Personalized selection of topical antibacterial agents in patients with microbial eczema based on whole genome sequencing data: a prospective сomparative randomized study. Kuban scientific medical bulletin. 2025;32(4):18–32. doi: 10.25207/1608-6228-2025-32-4-18-32 EDN: ZGQRBV
  16. Lax SJ, Van Vogt E, Candy B, et al. Topical anti-inflammatory treatments for eczema: a cochrane systematic review and network meta-analysis. Clin Exp Allergy. 2024;54(12):960–972. doi: 10.1111/cea.14556 EDN: XSDAYK
  17. Olisova OYu, Svitich OA, Poddubikov AV, et al. Microbiological assessment of the effectiveness of standard therapy in atopic dermatitis. Vestnik dermatologii i venerologii. 2023;99(3):44–52. doi: 10.25208/vdv1364 EDN: PFBDNT

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».