Современная косметология переживает значительные изменения благодаря углубленному изучению микробиома кожи. Понимание его роли в здоровье и заболеваниях кожи открывает новые горизонты для практикующих косметологов, позволяя применять научные открытия на практике и улучшать результаты терапии.
При описании микроорганизмов специалисты в настоящее время оперируют понятиями «микробиота» и «микробиом». Современному дерматологу важно понимать некоторые терминологические аспекты:
Микробиота — исторически сложившееся многообразие микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов) во всем макроорганизме, включая кожу, слизистые оболочки полостей рта, носа, дыхательных путей и других органов.
Микробиом — совокупность микроорганизмов, объединенных одним органом или анатомической зоной.
Состав и функции микробиома кожи
Микробиом кожи представляет собой сложное сообщество микроорганизмов, включая бактерии, вирусы и грибки, которые взаимодействуют с кожей человека. Они играют важную роль в поддержании барьерной функции кожи, иммунитета и защиты от патогенов.
Кожа является вторым органом по численности микроорганизмов, при этом плотность микробиома кожи составляет 1 миллион бактерий на 1 см² кожного покрова.
Преобладающее большинство бактерий кожи представлено четырьмя типами: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes и Proteobacteria. Наиболее часто встречаются бактерии, относящиеся к родам:
- Staphylococcus
- Propionibacterium (или Cutibacterium)
- Corynebacterium
В меньшей степени присутствуют Micrococcus, Streptococcus, Brevibacterium, Acinetobacter и Pseudomonas.
До недавнего времени считалось, что бактерии живут только на поверхности кожи и в естественных участках ее углубления, таких как волосяные фолликулы. Однако недавние исследования показали, что бактерии могут быть найдены и в более глубоких слоях, включая дерму и подкожный жировой слой, которые ранее считались абсолютно стерильными.
Грибы — еще одна важная группа микроорганизмов, населяющих кожу. Совокупность грибков кожи образует микобиом. Исследования показывают, что преобладающими грибками кожи являются виды Malassezia — липофильные дрожжи, населяющие в основном сальные участки кожи.
Взаимодействие микробиома кожи с иммунной системой
Как и любой другой микробиом организма человека, микробиом кожи взаимодействует с различными компонентами иммунной системы. Клетки кожи постоянно контактируют с микроорганизмами, населяющими эпидермис и дерму, через рецепторы распознавания паттернов. Иммунная система дифференцирует комменсальные и патогенные микроорганизмы.
Значение микробиома для кожного барьера:
- Целостность эпителиального барьера: Микробиом необходим для поддержки структуры и функции кожного барьера.
- Активация рецепторов: При повреждении кожи микробы вырабатывают метаболиты, которые активируют арильный углеводородный рецептор (AHR) в кератиноцитах, способствуя эпителиальной дифференциации и поддерживая эпителиальную целостность.
Роль в секреции липидов:
- Синтез церамидов: Staphylococcus epidermidis секретирует сфингомиелиназу, которая помогает коже вырабатывать церамид — ключевой компонент эпителиального барьера. Церамиды предотвращают обезвоживание и старение кожи.
- Поддержание увлажнения: S. epidermidis способствует повышению уровня церамидов в коже и предотвращению потери воды, особенно при поврежденной коже.
Химический барьер:
- Регуляция рН: Микробиом участвует в поддержании нормального уровня рН кожи, создавая условия, неблагоприятные для патогенных бактерий.
- Секреция липидов и кислот: Эти вещества формируют химическую среду, которая препятствует колонизации кожи вредоносными микроорганизмами.
Стимуляция иммунной системы:
- Врожденный иммунитет: Микробиом стимулирует врожденные иммунные реакции кожи.
- Симбиотические отношения: При нарушении кожного барьера микробиом помогает запускать процессы восстановления.
- Антимикробные пептиды: Например, S. epidermidis активирует выработку перфорина-2 — антимикробного пептида, усиливающего защиту кожи от патогенов.
Дисбаланс в микробиоме при акне
Cutibacterium acnes (ранее известная как Propionibacterium acnes) является основным комменсалом нормальной флоры кожи. Она доминирует в сальных фолликулах и обычно встречается в областях, богатых кожным салом. Несмотря на свою повсеместность, C. acnes также способствует развитию акне.
Ранее считалось, что акне связано с избыточным размножением C. acnes. Однако современные исследования показали, что количество C. acnes на коже пациентов с акне и здоровых людей схоже. Более того, некоторые данные указывают на немного более высокие уровни C. acnes у здоровых индивидов. Это предполагает, что не количественное изменение бактерии, а именно дисбаланс в микробиоме кожи и потеря разнообразия штаммов C. acnes могут способствовать развитию акне.
Потеря микробного разнообразия может привести к хроническим воспалительным заболеваниям кожи. В случае с акне, уменьшение разнообразия филотипов C. acnes действует как триггер для активации врожденной иммунной системы и усиления воспаления кожи.
Исследования показали, что инкубация кожного эксплантата только с филотипом IA1 приводит к повышенной экспрессии врожденных иммунных маркеров, таких как интерлейкины IL-6, IL-8, IL-10 и IL-17, по сравнению с инкубацией с комбинацией филотипов IA1, II и III. Восстановление разнообразия микробиома, напротив, подавляет воспаление за счет снижения активации врожденного иммунитета.
Кроме того, конститутивное высвобождение внеклеточных везикул C. acnes может вызывать проявления акне. Шестидневный контакт с внеклеточными везикулами, полученными из C. acnes, приводит к увеличению пролиферации кератиноцитов и изменению их дифференциации, что подтверждает роль бактерии в патогенезе акне.
Старение и микробиом
В нескольких исследованиях проводились корреляционные анализы для установления связи между возрастными изменениями микробиома кожи и структурно-физиологическими изменениями, происходящими при внутреннем и внешнем старении кожи.
- Изменение состава микробиома кожи: таксономический и неметрический многомерный шкалирующий анализ показал, что микробиом кожи был более разнообразным в старшей группе (≥55 лет). Также наблюдалось значительное снижение количества актинобактерий, а именно Cutibacterium acnes, и увеличение количества Corynebacterium kroppenstedtii . Увеличилось количество некоторых видов Streptococcus и Staphylococcus, принадлежащих к типу Firmicutes, и видов, принадлежащих к типу Proteobacteria. В группе 18-35 лет, более молодой, микробиом характеризовался значительно более высокой долей Cutibacterium acnes и Lactobacillus, наиболее ярко, Lactobacillus crispatus.
- Снижение функции сальных желез: как продемонстрировали Ховард и соавторы, старение уменьшает площадь сальных желез на лице. Это может приводить к снижению продукции кожного сала, что влияет на состав микробиома.
- Изменение липидного состава: увеличивается количество церамидов, липидов и естественных увлажняющих факторов. Эти изменения положительно или отрицательно коррелируют с определенными родами бактерий, влияя на их рост и размножение.
- Метаболические пути микроорганизмов: Ким и коллеги выявили, что у бактерий на стареющей коже доминируют метаболические пути, связанные с деградацией жирных кислот, биосинтезом антибиотиков и подвижностью бактерий.
- Понижение защиты от патогенов: Снижение количества Cutibacterium, которые в норме производят свободные жирные кислоты и тиопептидные антибиотики, приводит к уменьшению естественной защиты кожи от патогенов, таких как метициллин-резистентный Staphylococcus aureus и стрептококки группы A.
Клеточное старение и микробный дисбиоз
Большинство исследований, изучающих связь микробиоты с клеточным старением, сосредоточены на кишечнике. Было продемонстрировано, что микробный дисбиоз усиливает процессы старения и способствует развитию возрастных заболеваний.
Абляция стареющих клеток: применение препаратов, нацеленных на устранение стареющих клеток (сенолитиков), приводит к изменению микробного состава кишечника и улучшает патологические проявления старения у мышей.
Здоровый микробиом и старение: у людей здоровый микробиом кишечника напрямую связан с замедленным старением и лучшим общим здоровьем.
В отношении кожи было отмечено:
Комменсальные виды Cutibacterium spp.: эти бактерии, количество которых снижается в стареющей коже, способны вырабатывать антиоксиданты, защищающие кожу от клеточного старения.
Патогенные бактерии и старение: генотоксины, вырабатываемые некоторыми патогенными бактериями, могут вызывать процесс старения в Т-клетках.
Влияние местного применения пре- и постбиотиков на микробиом кожи
Применение пре- и пробиотиков
Исследования на животных и людях показали, что различные штаммы пробиотических бактерий, особенно в сочетании с пребиотиками гидролизата глюкоманнана конжака (GMH), способны значительно подавлять рост бактерий кожи, связанных с акне, таких как Cutibacterium acnes.
Кроме того, некоторые пробиотики, такие как Lactobacillus plantarum и Lactobacillus acidophilus, могут подавлять активность цитокинов и воспалительных медиаторов, а также связанные с ними сигнальные пути. Lactobacillus plantarum снижает выработку липидов в первичных себоцитах человека, особенно в присутствии провоспалительных медиаторов, что делает его перспективным для лечения папуло-пустулезных угрей легкой и средней степени тяжести.
В исследованиях было отмечено значительное снижение продукции воспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6 и ИЛ-8) при воздействии липополисахаридов (ЛПС) по сравнению с необработанными клетками. Также наблюдалось среднее снижение на 62% количества патогенов, вызывающих акне, включая класс A C. acnes и Staphylococcus epidermidis. Помимо этого, Lactobacillus plantarum проявляет эффективность против пяти штаммов патогенных микроорганизмов кожи, связанных с кожными заболеваниями. Он также оказывает антивозрастное действие, значительно увеличивая плотность дермы и улучшая барьерную функцию кожи.
Это свидетельствует о том, что его можно применять местно или перорально в качестве альтернативного средства лечения кожных инфекций. Некоторые молочнокислые бактерии, такие как Streptococcus thermophilus, усиливают выработку керамидов как *in vitro*, так и *in vivo* при местном применении в виде крема.
Еще одной перспективной областью применения местных пробиотиков является профилактика и лечение фотостарения кожи. Фотостарение связано с уменьшением синтеза матричных металлопротеиназ (ММП) и выработки коллагена, увеличением повреждений, вызванных реактивными формами кислорода (РОС), и активацией сигнальных путей MAPK и NF-κB.
Совместное применение живых лактобацилл и ферментированного экстракта Agastache rugosa (ARE-F) показало снижение уровней РОС, MMP-2 и MMP-9, вызванных УФ-B излучением, а также увеличение уровней общего глутатиона и активности супероксиддисмутазы в клетках кератиноцитов человека (HaCaT), подвергнутых УФ-B облучению.
Другое исследование показало, что местное применение определенного штамма Lactobacillus acidophilus может защищать эпидермальные клетки от фотоповреждения, вызванного УФ-B излучением. Этот эффект достигался не только за счет усиления факторов гидратации кожи и активности антиоксидантных ферментов, но и путем подавления уровней MMP через ингибирование сигнального пути MAPK.
Применение постбиотиков
Исследования показали значительные положительные эффекты на коже при применении постбиотиков, такие как улучшение увлажнения кожи, предотвращение образования морщин и улучшение состояния при атопическом дерматите.
Например, местное применение постбиотиков из Lactobacillus fermentum, Lactobacillus reuteri и Bacillus subtilis natto в сочетании с холодным кремом рассматривается как новый терапевтический подход для ускорения процесса заживления ран. В группе, получавшей лечение L. reuteri, отмечалась более быстрая полная эпителизация и отсутствие воспаления кожи.
Антиоксидантные анализы in vitro показали значительную активность по улавливанию свободных радикалов в бесклеточном супернатанте ферментированного молока штамма Lactobacillus helveticus против фотоповреждения кожи, вызванного УФ-B излучением. Продукция меланина клетками меланоцитов in vitro и экспрессия белков, необходимых для синтеза меланина, были ингибированы супернатантом. Кроме того, наблюдалось снижение трансэпидермальной потери воды, увеличение толщины эпидермиса и снижение уровней перекисного окисления липидов.
Смесь, полученная в результате совместной ферментации трех запатентованных пробиотических штаммов — Lactobacillus plantarum (AN057), Lactobacillus casei (AN177) и Streptococcus thermophilus (AN157) — продемонстрировала благотворное влияние на размер пор, уменьшение глубины морщин, а также повышение влажности и эластичности кожи.
Местное применение лизата Streptococcus thermophilus, содержащего сфингомиелиназу — фермент, превращающий сфингомиелин в фосфохолин и церамид, — продемонстрировало значительное увеличение уровня церамида в роговом слое, улучшило липидный барьер и снизило потерю воды.
Постбиотик из лизата штамма Lactobacillus plantarum K8 недавно был предложен в качестве функционального ингредиента для увлажняющих продуктов, поскольку он способен увеличивать уровни экспрессии мРНК увлажняющих факторов, включая HAS2 и AQP3. Также было показано, что лизат фермента Lactobacillus plantarum значительно улучшает поражения акне, со значительным уменьшением трансэпидермальной потери воды и выработки кожного сала после 4 недель лечения.
Поскольку лизат Vitreoscilla filiformis может связываться с toll-подобными рецепторами на различных типах клеток кожи, он оказывает множество полезных эффектов на здоровье кожи. Он модулирует иммунитет кожи, уменьшая воспаление, стимулируя защитные силы и улучшая кожный барьер за счет усиления плотных кожных соединений. Чистый экстракт лизата V. filiformis может регулировать гомеостаз кожи, индуцируя высвобождение IL-10 через путь TLR2 в дендритных клетках, стимулируя функции регуляторных Т-клеток, а также значительно увеличивая хемотаксическую миграцию полиморфноядерных нейтрофилов и экспрессию TNFAIP3/A20 в человеческих эпидермальных кератиноцитах, что указывает на противовоспалительную активность.
Формула LactoSporin®, крем, содержащий бесклеточные супернатанты Bacillus coagulans и инактивированные клетки Bacillus longum, продемонстрировала эффективность при легких и умеренных поражениях акне и других себорейных состояниях как у мужчин, так и у женщин. Это связано с его способностью уменьшать сальную секрецию и жирность кожи, даже лучше, чем бензоилпероксид. Более того, недавнее исследование с кремом для ухода за кожей, содержащим бактериальный лизат Lactobacillus plantarum VHProbi® V22, показало уменьшение тяжести акне у пациентов с легкими и умеренными случаями.
Использование пероральных пробиотиков и постбиотиков
В последние годы несколько исследований показали, что использование оральных пробиотиков полезно для кожи.
Например, было показано, что применение пробиотика, состоящего из Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и Bifidobacterium bifidum, было столь же эффективно, как миноциклин 100 мг в день при лечении угревой сыпи.
Значительное уменьшение поражений акне, модуляция биофизических свойств кожи и снижение скорости выделения кожного сала наблюдались при использовании добавки, состоящей из смеси различных штаммов видов Bacillus.
Добавление пробиотического штамма Lactobacillus rhamnosus SP1 (LSP1) у взрослых с акне нормализует экспрессию генов в коже, участвующих в передаче сигналов инсулина, и улучшает внешний вид кожи.
Было показано, что пероральное потребление некоторых постбиотиков способствует равновесию микробиоты и восстанавливает или улучшает целостность кожного барьера за счет антиоксидантной активности и ингибирования ферментов, связанных с распадом внеклеточного матрикса. Таким образом, предполагается, что постбиотики могут улучшить защиту от УФ-излучения, замедляя процесс старения клеток кожи.
Прием убитых нагреванием клеток штамма Lactococcus lactis H61 улучшает некоторые свойства кожи, такие как подавление обезвоживания из-за сезонных изменений, демонстрируя значительные улучшения эластичности кожи на внутренней стороне предплечий. Однако влияние на некоторые свойства кожи, такие как содержание меланина в щеках, варьировало в зависимости от возраста пациента.
Из-за ограничений эффективности местных стратегий лечения кожных изменений были предприняты попытки оценить терапевтическое пероральное введение пробиотиков как эффективную альтернативу. Модуляция микробиоты кишечника симбиотиками (пробиотики плюс пребиотики) или пребиотиками также показала значительное влияние на здоровье кожи.
Пероральное применение Lactocare®, симбиотической формулы, в сочетании с местным применением гидрокортизона продемонстрировало улучшение показателей при псориазе.
У мышей с атопическим дерматитом (AД), которых кормили антиоксидантными пищевыми волокнами, полученными из оливок, был смодулирован состав микробиоты кишечника, улучшен профиль цитокинов и выработка бутирата, влияющего на иммунный ответ, связанный с AД.
Заживление ран кожи и микробиом
Микробиом кожи представляет собой сложное сообщество комменсальных бактерий, грибков и вирусов, населяющих поверхность тела. Он имеет решающее значение для барьерной функции кожи, поскольку защищает ее от патогенов, модулирует иммунный ответ и укрепляет физический барьер эпителия. Например, S. epidermidis может способствовать целостности кожного барьера, вырабатывая сфингомиелиназы и помогая хозяину в выработке церамидов, основного липидного компонента эпителиального барьера. Более того, комменсальные бактерии играют важную роль в ограничении колонизации кожных патогенов, конкурентно исключая их или напрямую действуя против них. Например, S. epidermidis вырабатывает собственные антимикробные молекулы и сериновую протеазу Esp для предотвращения колонизации и вторжения патогенов, таких как S. aureus, в то время как другие виды, такие как S. capitis, способны защищать своего хозяина, вмешиваясь в вирулентность золотистого стафилококка . Кроме того, кожные микроорганизмы модулируют иммунитет кожи, стимулируя выработку антимикробных пептидов (AMP) и белков, полученных от хозяина, как это наблюдалось с S. epidermidis, который активирует сигнальный путь TLR-2 и стимулирует выработку AMP кератиноцитами.
Пробиотики в заживлении ран
Несколько исследований in vitro показали, что пробиотики могут оказывать различные полезные действия на раны: подавляя патогены и образование биопленок, снижая риск инфекции и ускоряя заживление ран. Кроме того, эффекты некоторых пробиотиков, таких как Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum и Saccharomyces cerevisiae, изучались на животных моделях с острыми неинфицированными ранами, термическими ранами и диабетическими язвами. Хотя некоторые исследования сообщали о положительных эффектах заживления за счет увеличения отложения грануляционной ткани, улучшения концентрации коллагена и стимуляции ангиогенеза, в некоторых моделях улучшения процесса заживления ран не наблюдалось.
В нескольких исследованиях изучались пробиотики для лечения хронических ран и предотвращения инфекции у пациентов с ожогами. Местные пробиотики, содержащие L. plantarum, снижали бактериальную нагрузку и вызывали заживление диабетических язв. Для сравнения, применение L. plantarum в течение 30 дней привело к уменьшению площади хронических язв ног более чем на 90% у пациентов, не страдающих диабетом. У пациентов с ожогами местные пробиотики, содержащие L. plantarum, смогли снизить бактериальную нагрузку так же эффективно, как сульфадиазин серебра. Хотя это и было многообещающим, связь с заживлением ран не была продемонстрирована.
Исследования пробиотиков указали на возможное улучшение заживления ран (снижение необходимости в пересадке кожи) у пациентов с ожогами и потенциальную роль в профилактике и лечении кожных инфекций.
Похоже, что пробиотики в первую очередь влияют на фазу воспаления, которая играет значительную роль в ухудшении заживления ран. Механизмы действия, посредством которых пробиотики могут вызывать антимикробный эффект, еще полностью не выяснены, но, вероятно, являются многофакторными. Предполагаемый механизм действия пробиотиков заключается в регуляции антимикробных пептидов (AMP), которые направлены на контроль микробной пролиферации. Например, бактериоцины, вырабатываемые L. plantarum, показали эффективность против биопленки S. aureus и других грамположительных патогенов.
Несколько исследований in vivo оценили эффекты пребиотиков и постбиотиков в заживлении ран. Недавние исследования продемонстрировали, что раневая повязка, пропитанная постбиотиками, ускорила заживление у мышей с диабетом. Местное применение постбиотических штаммов, полученных из L. fermentum, L. reuteri и B. subtilis sp. natto, показало улучшение процесса заживления ран в острой неинфицированной модели крысы. Кроме того, было продемонстрировано, что пребиотики и постбиотики эффективны в модуляции воспалительных заболеваний кожи, связанных с дисбактериозом, что прокладывает путь к разработке потенциальных стратегий заживления ран.
В частности, клинические применения показали потенциальную эффективность в лечении атопического дерматита (АД), хронического, рецидивирующего, сильно зудящего воспалительного заболевания кожи, часто связанного с переизбытком S. aureus. Во время обострений постоянная продукция воспалительных цитокинов поддерживает избыточный рост биопленки S. aureus за счет других микробных комменсалов, нарушая состав здорового микробиома кожи. Местное применение лизата Vitreoscilla filiformis (VF), непатогенной грамотрицательной бактерии, которая естественным образом присутствует в водах термальных курортов, улучшило заживление кожных поражений у пациентов с АД. Преимущества VF при АД можно частично объяснить восстановлением баланса микробиома кожи и снижением колонизации S. aureus, вызванным стимуляцией эпидермальных AMP и ростом S. epidermidis.
В отличие от грамотрицательных патогенных бактерий, врожденное иммунное восприятие непатогенных грамотрицательных бактерий, таких как VF, характеризовалось сигнализацией TLR-2 по TLR-4 и стимуляцией противовоспалительного цитокина IL-10. Более того, было показано, что VF стимулирует экспрессию коллагена I и IV, а также увеличивает пролиферацию кератиноцитов, регенерацию эпидермиса in vitro и in vivo. Это означает, что факторы, способствующие ускоренной обновляемости рогового слоя, могут ускорять восстановление кожного покрова после повреждений. Аналогичным образом, способность VF ингибировать колонизацию S. aureus, которая обычно продлевает процесс заживления, может быть полезной при лечении ран.
Источники:
Захарова И. Н., Касьянова А. Н. МИКРОБИОМ КОЖИ: ЧТО НАМ ИЗВЕСТНО СЕГОДНЯ? // МС. 2019. №17. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiom-kozhi-chto-nam-izvestno-segodnya (дата обращения: 17.01.2025).
Аравийская Е. Р., Соколовский Е. В. Микробиом: новая эра в изучении здоровой и патологически измененной кожи// Фармакотерапия в дерматовенерологии. 2016.№3
Canchy L, Kerob D, Demessant A, Amici JM. Wound healing and microbiome, an unexpected relationship. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2023 Mar;37 Suppl 3:7-15. doi: 10.1111/jdv.18854. PMID: 36635613.
Garlet A, Andre-Frei V, Del Bene N, Cameron HJ, Samuga A, Rawat V, Ternes P, Leoty-Okombi S. Facial Skin Microbiome Composition and Functional Shift with Aging. Microorganisms. 2024 May 18;12(5):1021. doi: 10.3390/microorganisms12051021. PMID: 38792850; PMCID: PMC11124346
De Almeida CV, Antiga E, Lulli M. Oral and Topical Probiotics and Postbiotics in Skincare and Dermatological Therapy: A Concise Review. Microorganisms. 2023 May 27;11(6):1420. doi: 10.3390/microorganisms11061420. PMID: 37374920; PMCID: PMC10301930.
Dréno B, Dagnelie MA, Khammari A, Corvec S. The Skin Microbiome: A New Actor in Inflammatory Acne. Am J Clin Dermatol. 2020 Sep;21(Suppl 1):18-24. doi: 10.1007/s40257-020-00531-1. PMID: 32910436; PMCID: PMC7584556.
Акции
