Микробиом кожи – что мы знаем и не знаем о своих бактериях

Микробиом – термин, который сравнительно недавно вошел в нашу жизнь. Этим более широким понятием ученые заменили устаревший термин «микрофлора», который не отражал всей совокупности разнообразия и взаимодействия между микроорганизмами и человеком.

В начале XX века нобелевский лауреат Илья Мечников доказал, что кожа и слизистые человека покрыты своеобразной биологической пленкой, состоящей из сотен видов микробов. «Многочисленные ассоциации микробов, населяющих кишечник человека, в значительной мере определяют его духовное и физическое здоровье», – писал он еще в 1907 году.

Тогдашними научными средствами гипотезу о воздействии микроорганизмов на человека доказать в полной мере было нельзя, но, тем не менее, учение о дисбактериозе и методах его коррекции возникло и стало успешно развиваться. Так, уже в 1917 году немецкий профессор Альфред Ниссель во время эпидемии шигеллеза успешно выделил и применил для его лечения штамм кишечной палочки, впоследствии названный его именем. И это помимо того, что сам Мечников при жизни запустил настоящую рекламную кампанию болгарского йогурта, связывая с ним практически все – от здорового кишечника до долголетия1.

Однако к полному пониманию прозорливости великого ученого его коллеги начали подходить только сейчас, когда число исследований, подтверждающих Мечниковскую теорию – что то микробное сообщество, которое живет в нас и на нас, определяет не только наше физическое состояние, но и психическое здоровье, – буквально взрывным образом увеличилось за последние пару десятилетий. Так, в 2007 году Общий фонд Национальных институтов здоровья (американского минздрава) запустил специальный проект под названием Human Microbiome Project2, посвященный микробиому человека. Согласно имеющемуся на сайте Фонда объяснению, «проект предназначен для того, чтобы выяснить доселе почти полностью неизвестное влияние микроорганизмов, живущих в человеке, на его развитие, физиологию, иммунитет и питание».

Первая фаза проекта закончилась созданием базы данных последовательностей микробных ДНК и вычислительного инструментария. В результате этого и связанных с ним исследований ученые и клиницисты теперь больше знают о микроорганизмах, являющихся нашими ближайшими соседями в общежитии под названием «человеческое тело».

В 2010 году «Микробиом человека» опубликовал анализ геномов 178 микробов, которые живут в нас или на нас. В нем, в частности, были представлены и ранее неизвестные гены и белки, играющие роль в сохранении здоровья или, наоборот, в развитии заболеваний человека. Так, ученые обнаружили практически тридцать тысяч новых уникальных белков.

Для понимания: тридцать тысяч – это больше, например, чем количество генов в геноме человека. Ожидается, что база данных проекта «Микробиом человека»  в конечном итоге будет включать в себя до тысячи геномов различных микроорганизмов, в том числе бактерий, вирусов и грибов.

Также ученые проекта наконец подтвердили столетней давности Мечниковскую теорию: сейчас с уверенностью можно говорить о том, что гены и белки некоторых микроорганизмов оказывают самое непосредственное воздействие на здоровье человека. Так, например, доказано, что ряд белков, которые до последнего времени были не известны науке, продуцируемый бактериями в нашем желудке, участвует в возникновении язвы.

В этой статье мы коснемся самого простого, но совершенно неожиданного взаимодействия – взаимодействия микробиома кишечника и здоровья нашей кожи3.

Что такое микробиом и почему с ним не стоит бороться

Микробиом – это своеобразная экологическая система, в которой микроорганизмы одновременно живут и ресурсы которой используют. Например, можно говорить о микробиоме почвы и микробиоме океана.

Микробиом человека тоже делят: например, дерматологам интересен микробиом кожи, пульмонологам – дыхательных путей, гастроэнтерологам – кишечника, урологам – мочеполового тракта.

В то же время используется и термин «микробиота». Микробиотой (или микрофлорой, как нам более привычно), называют уже сами бактерии, грибы, вирусы  и другие организмы, которые выделяют из микробиома. Однако ряд ученых использует термины «микробиом» и «микробиота» как синонимы.

Наше тело – буквально целая планета, населенная множеством микроорганизмов. Эти наши «товарищи» – не всегда случайные попутчики или страшные агрессоры. Колонии микроорганизмов – важная часть нормального существования животных. Они имеют решающее значение для процессов пищеварения, роста, нормального функционирования иммунитета, эндокринного баланса, созревания центральной нервной системы и даже определяют в какой-то мере поведение человека4. Количество микроорганизмов, живущих в и на человеке, превосходит по численности клетки, которые составляют наш организм, примерно в 10 раз. И если с «на» все более или менее понятно – помните детское «Мойте руки перед едой!», – то «в» все же придется объяснить несколько подробнее.

Дело в том, что когда пища проходит по желудочно-кишечному тракту, все, что нужно человеческому организму, в основном всасывается в верхних его отделах. А вот то, что остается, является идеальной средой для питания микробов. Эти «остатки» сохраняются в толстой кишке в среднем в течение 2 дней и делают ее, таким образом, самой большой экологической нишей для микробных сообществ в организме человека. В ней содержится более ста триллионов микроорганизмов.

Дерматологи уже более или менее поняли, как влияет на здоровье человека микрофлора, живущая на поверхности кожи, но вот то, как влияют на организм микроорганизмы кишечника и продукты их жизнедеятельности, еще остается полем многочисленных исследований.

Однако вернемся к микробиому кожи. Кожный микробиом – не только компонент эпидермального барьера, защищающего нас от неблагоприятных или чрезмерных воздействий факторов окружающей среды, он также играет роль и в процессах человеческого здоровья вообще. Все нарастающий массив данных говорит о том, что микробиомы кожи и кишечника полноправно участвуют в лечении или предотвращении болезней кожи. Модулирование их, сохранение здоровой популяции и разнообразия микроорганизмов, ее составляющих – важный элемент успешности  дерматологической терапии.

Особенности микробиома кожи

Долгое время в медицине считалось, что в возникновении или обострении кожных заболеваний играют роль только патогенные микроорганизмы. Теперь ученым понятно, что роль микробного сообщества куда сложнее и что непатогенная микрофлора тоже участвует в этих процессах, но как бы «на другой стороне». Фактически, уже лет десять дерматологи говорят, что микробиом кожи – это неотъемлемый  компонент так называемого эпидермального барьера, который играет важную роль в защите организма.

Эпидермальный барьер – собирательное понятие, характеризующее состав самого верхнего, рогового слоя эпителия, его состояние и проходящие в нем процессы кератинизации и отшелушивания, синтез высокоспециализированных межклеточных липидов и образование натурального увлажняющего фактора5.

Даже самые первые, ранние данные, которые представил проект «Микробиом человека», выявили впечатляющее микробное разнообразие нашей кожи – учеными были раскрыто более 112 000 последовательностей бактериальных генов, принадлежащих к 19 различным типам бактерий и 205 различным родам6. Однако наша кожа заселена микроорганизмами неравномерно: на различных участках проживают совершенно разные бактерии, грибы и вирусы, и, самое главное, в совершенно разных количественных соотношениях.

Наибольшее видовое разнообразие наблюдается на предплечье (в среднем 44 вида), а наименьшее – в складке кожи за ухом (в среднем 19 видов). Как можно было уже предположить, и виды микроорганизмов, и плотность заселения ими нашего эпителия зависят от среды, в которой они обитают. В данном случае – от типа кожи: преимущественно сухой, влажной или жирной.

Микробиом кожи также может различаться и у стариков и молодых, мужчин и женщин. Микробное сообщество здоровой кожи довольно стабильно, в нем преобладают организмы-комменсалы (то есть такие симбионты, которые не оказывают на хозяина ни хорошего, ни плохого воздействия). Однако при этом здоровые популяции этих «бесполезных» симбионтов прекрасно удерживают патогенные виды от чрезмерного размножения, и получается, что даже комменсалы, роль которых до последнего времени рассматривалась как мизерная, оказывают самое что ни на есть полезное воздействие на человеческий организм6.

Оказалось также, что дисбактериоз, то есть нарушение количества и состава микробиома кожи, тесно связан с атопическим дерматитом7. Так, в своей известной работе «Temporal shifts in the skin microbiome associated with disease flares and treatment in children with atopic dermatitis»  Конг и его соавторы наглядно показали, что уменьшение бактериального разнообразия кожи связано с ухудшением тяжести этого заболевания и что изменения в бактериальной нагрузке наблюдаются чаше всего именно на участках, пораженных дерматитом. Кроме того, его команда обнаружила, что обострениям атопического дерматита обычно предшествовало уменьшение микробного разнообразия и увеличение доли стафилококка в локальном микробиоме8.

Существуют также исследования, предполагающие связь между дисбактериозом кожи и такими заболеваниями, как угри, псориаз и витилиго. Когда исследователи изучали микробиом пациентов с угрями, они обнаружили, что их микробное разнообразие значительно отличается от микробного разнообразия людей со здоровой кожей. Микробиом пациентов отличался от нормального тем больше, чем более выражена была степень угревого поражения9.

Связь кишечника и кожи

В настоящее время считается, что микробиом кишечника участвует в процессах сохранения здоровья и хорошего самочувствия, а также потенциально влияет на целый ряд заболеваний. Влияние микробиома кишечника на человека начинается  уже с младенчества. В этот период его качественный и количественный состав отвечает за развитие (если микробиом нарушен) или предотвращение развития (если микробиом «здоров» по составу и количественным показателям) целого ряда разнообразнейших патологий – таких, как ожирение, воспалительные заболевания кишечника, рак, некротический энтероколит, патологии развития нервной системы и астма10.

Между кожей и кишечником, как системами организма, имеется определенное сходство. И первая, и второй обильно васкуляризированы (то есть несут в своем составе большое количество кровеносных сосудов) и иннервированы, а также выполняют нейроэндокринные и иммунные функции. Фактически, на данный момент ученые считают, что эти две системы связаны друг с другом –  многочисленные исследования указывают, что здоровье кишечника  напрямую связано с гомеостазом и аллостазом (то есть гомеостатическим идеальным и постоянным, и временным, отклоняющемся от идеальных показателей гомеостаза, равновесием) кожи11.

Было также доказано, что так называемая «Западная диета» (мясо, полуфабрикаты, жир, зерновые и так далее) изменяет нормальную кишечную флору и способствует воспалению, что может быть причиной наблюдаемой связи между диетой и прыщами11.

Хотя потенциальные связи между кишечником и кожей сложны и все еще исследуются, ученые уже уверены: одну из главных ролей в этом процессе играют так называемые короткоцепочные жирные кислоты, которые продуцирует кишечная микрофлора.

Короткоцепочные жирные кислоты вырабатываются в кишечнике путем ферментации углеводов. Все они ингибируют активность гистондеацетилаз  – ферментов, которые играют важную роль в регуляции экспрессии генов, – а также подавляют активность регуляторных T-лимфоцитов, нарушая тем самым иммунологический гомеостаз11.

Как легко можно понять, простое нарушение жизнедеятельности бактерий в кишечнике может иметь достаточно серьезные последствия для нашего иммунитета.

Так вкратце можно суммировать научные данные о микробиоме, известные нам на данный момент.

Возникает закономерный вопрос – если наше здоровье зависит от бактерий и других микроорганизмов, живущих с нами в одном теле, возможно, его можно как-то укрепить, воздействуя на них? Ведь предотвратить, как известно, гораздо выгоднее, чем лечить.

Об этом мы расскажем во второй части нашей статьи.

Примечания

• 1. Brown A.C., Valiere A. Probiotics and Medical Nutrition Therapy
• 2. Human Microbiome Project
• 3. Циммерман Я.С.  Учение о дисбиозе («дисбактериозе») кишечника: состояние проблемы и новые тенденции
• 4. Wostmann BS. The germfree animal in nutritional studies
• 5. Мурашкин Н.Н. и другие. Барьерные свойства кожи в норме и патологии
• 6. a. b. Strugar TL, Kuo A, Seité S, Lin M, Lio P. Connecting the Dots: From Skin Barrier Dysfunction to Allergic Sensitization, and the Role of Moisturizers in Repairing the Skin Barrier
• 7. Paller AS, Kong HH, Seed P, Naik S, Scharschmidt TC, Gallo RL, Luger T, Irvine AD. The microbiome in patients with atopic dermatitis
• 8. Kong HH, Oh J, Deming C, Conlan S, Grice EA, Beatson MA, Nomicos E, Polley EC, Komarow HD; NISC Comparative Sequence Program, Murray PR, Turner ML, Segre JA. Temporal shifts in the skin microbiome associated with disease flares and treatment in children with atopic dermatitis
• 9. Li CX, You ZX, Lin YX, Liu HY, Su J. Skin microbiome differences relate to the grade of acne vulgaris
• 10. Schoch JJ, Monir RL, Satcher KG, Harris J, Triplett E, Neu J. The infantile cutaneous microbiome: A review
• 11. a. b. c. Lee YB, Byun EJ, Kim HS. Potential Role of the Microbiome in Acne: A Comprehensive Review