Микробиом, общее понятие. Состав микробиоты кожи.

Микробиом кожи человека это совокупность бактерий, грибов и вирусов, которые временно или постоянно обитают на поверхности и внутри нашего тела. Многие из этих микробных видов вместе с различными человеческими клетками образуют сложную экосистему. Они мирно сосуществуют с хозяином до возникновения какой-либо чрезвычайной ситуации.

Микрофлора кожи и слизистых – это лишь часть единой микрофлоры организма. Ее главная часть (~ 2 кг) обитает в толстом кишечнике.

Запахи, исходящие от здорового человека, являются, в основном, результатом жизнедеятельности многочисленной микрофлоры, которая обитает на коже и на слизистых оболочках. Разлагая продукты выделения потовых, сальных и других желез, бактерии кожи и слизистых продуцируют целую гамму веществ, которые и формируют запах тела.

Число микробных клеток превышает численность собственных клеток организма человека. Отношения в этом сообществе имеют филогенетически древнее происхождение и жизненно важны для обеих частей системы макроорганизм-микробиота.

Недавние данные свидетельствуют о том, что количество бактериальных клеток увеличивается по мере углубления в эпидермис. При биопсии пуансона из нижних слоев эпидермиса, соскобов из промежуточных слоев и мазков с поверхности, составляли 1.000.000; 50.000; и 10.000 бактерий на квадратный сантиметр соответственно. Эти результаты были неожиданными, но явно связаны с более высоким уровнем влажности и богатством питательных веществ в нижних слоях кожи.

Микробиота кожи человека занимает различные среды обитания; она блокирует колонизацию кожи оппортунистическими и патогенными микроорганизмами. Кожа обеспечивает разнообразие мест обитания для бактерий, дрожжей и плесневых грибов, связанных с тремя основными областями кожи: (1) влажные - подмышечная впадина, промежность и пространство между пальцами стоп; (2) жирная или сальная кожа головы, шеи и туловища; и (3) сухие предплечья и ноги.

Поверхность кожи немного прохладнее, чем температура внутри тела (37° C), она слабокислая (рН около 5,6), и из-за терминальной дифференциации постоянно сбрасывает кератиноциты со своей поверхности. В среднем насчитывается до миллиона микроорганизмов на квадратный сантиметр кожи, причем количество микробов достигает максимума в наиболее влажных областях, таких как пах и подмышечная впадина. Бактерии заселяют кожу крайне неоднородно – между пальцев ног, например, настоящая микробная пустыня. Мытье тела с мылом и водой временно уменьшает количество микробов на порядок и удаляет попавшие извне микроорганизмы, которые могут быть потенциальными патогенами на поверхности кожи.

За час кожа сбрасывает от 500 до 3000 клеток на квадратный сантиметр, вместе  с прикрепленными к ним  микроорганизмами. Поэтому процесс обновления бактериальной колонизации кожи является динамичным. Факторы, определяющие общее количество и состав микробиоты кожи, включают следующее: (1) область кожи на человеческом теле; (2) химические свойства кожи, то есть рН, состав жирных кислот и уровень влажности; (3) возраст; (4) пол; (5) глубина в эпидермисе; (6) лечение антибиотиками; (7) использование косметики; (8) состояние здоровья человека; и (9). географические, экологические, социально-экономические факторы и образ жизни. 

Из 1200 видов микробиома кожи человека, определяемого с использованием секвенирования гена 16S рРНК,  из примерно 20 типов большую часть (> 90%) на всех участках кожи занимают всего четыре типа. Это: Актинобактерии (52%), представленные родами Micrococcus, Corynebacteria и Propionibacteria;  Фирмикутные (24%) представлены родами Lactobacillus, Staphylococcus и Streptococcus; Протеобактерии (16%), которые включают роды Paracoccus, Haematobacter и Sphingomonas; и Bacteriodetes (5%), представленные грамотрицательными, неспорообразующими анаэробными палочками, включая роды Prevotella, Porphyromonas и Flavobacterium.

Взаимодействие микробов внутри или на поверхности хозяина может быть разделено на три категории.

Комменсализм - способ совместного существования (симбиоза) двух разных видов живых организмов, при котором один из партнёров этой системы (комменсал) возлагает на другого (хозяина) регуляцию своих отношений с внешней средой, но не вступает с ним в тесные взаимоотношения. При этом, популяция комменсалов извлекает пользу от взаимоотношения, а популяция хозяев не получает ни пользы, ни вреда.

Мутуализм — широко распространённая форма взаимополезного сожительства, при котором присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Этот тип взаимодействия является важной частью иммунного щита кожи.

Паразитизм — явление, при котором два и более организма, не связанных между собой филогенетически сосуществуют в течение продолжительного времени и при этом находятся в антагонистических отношениях. Это вид взаимосвязей между различными видами, при котором один из них — паразит определённое время использует другого (хозяина) в качестве источника питания и среды обитания, частично или полностью возлагая на него регуляцию своих взаимоотношений с окружающей средой.

Примером мутуализма между бактериями и кожей является врожденная способность эпителия обнаруживать микроорганизмы с помощью Toll-подобных рецепторов (TLR). Стимуляция TLR индуцирует экспрессию различных генов, приводя к активации множества иммунных реакций. Классически эти иммунные ответы считались исключительно провоспалительными и предназначенными для защиты от микробов, вызывающих инфекцию. Было показано, что комменсальная бактерия S. epidermidis модулирует TLR3-зависимое воспаление, инициируя TLR2-опосредованный механизм подавления воспаления. Эта бактерия также индуцирует экспрессию кератиноцитами эндогенных антимикробных пептидов через TLR2-зависимый механизм. Кроме того, сообщалось, что S. epidermidis имеет автономную функцию в контроле и настройке функций Т-лимфоцитов.

Сравнение Т-клеток от мышей, лишенных бактерий (germ-free/GF), и мышей, лишенных специфических патогенов (specific pathogen-free/SPF) показало, что первые продуцируют более низкие уровни воспалительных молекул, таких как интерферон-g (IFN-g) и интерлейкин-17A (IL-17A), Моноассоциация кожи мышей GF с одной только бактерией S. epidermidis было достаточно, чтобы восстановить продукцию IL-17A Т-клетками в коже, но не в кишечнике.

Большинство исследований микробиома концентрируются на понимании бактериального состава кожи, но микробы, присутствующие в средах обитания человека, не ограничены бактериями. Вирусы, грибы и членистоногие также являются важными частями микробиоты кожи. В небольшом исследовании преобладающий тип грибов, обнаруженный с использованием филогенетических маркеров, таких как 18S рРНК, принадлежали к виду Malassezia, включая наиболее частые изоляты Malassezia globosa, Malassezia restricta и Malassezia sympodialis. Виды Malassezia представляют собой липофильные микробы, которые часто ассоциируются с богатыми кожным салом участками кожи. Подобно распределению бактерий на коже, распределение Malassezia зависит от характеристик среды обитания. Например, M. globosa превалирует на спине и затылке и в паховой складке, тогда как M. restricta находится на волосистой части головы, а также в наружном слуховом канале и на лбу. Различия между видами могут отражать различные потребности в липидах. Другие области кожи, такие как участки стопы, колонизируются с большим разнообразием (например, Aspergillus, Rhodotorula, Cryptococcus и Epicoccum).

Эукариоты, которые колонизируют кожу человека, относятся к типу членистоногих. Как и виды Malassezia, клещи Demodex предпочитают липиды кожного сала. На сегодняшний день известно, что два вида клещей 0,2-0,4 мм обитают в коже человека. Demodex folliculorum обнаружен в волосяных фолликулах в кластерах с другими клещами одного и того же вида. Меньший по размерам, клещ Demodex brevis располагается отдельно в сальных железах.

В целом, большое видовое разнообразие представляется более выгодным, поскольку считается, что разнообразная экосистема является более устойчивой.

Индивидуальный микробный состав остается относительно стабильным, при этом смещение в качественном и количественном составе микробных сообществ, изменяющее взаимодействие хозяин-микробиом, связано с тем или иным заболеванием.

Светлана Михайлюк
Главный разработчик косметики SATIVA