Воспалительными дерматозами кожи – псориазом, атопическим дерматитом (АД), себорейным дерматитом (СД) – страдают от 2 до 5% населения земного шара. У ВИЧ-инфицированных больных эти заболевания встречаются чаще [1, 2].
По современным оценкам, одними из ключевых звеньев патогенеза этих дерматозов является воспаление кожи, обусловленное изменениями в составе и поведении кожной и кишечной микробиот.
Микробиота человека – это симбиотическая флора, расположенная на коже, в кишечнике, гениталиях, желчных путях и других органах, состоящая из сотен видов простейших, грибов, бактерий и вирусов [3].
R.H. Whittaker в 1970 г. предложил в составе микробиот выделять:
- α – микробиотическое разнообразие внутри сообщества;
- β – микробиотическое разнообразие между сообществами;
- γ – микробиотическое разнообразие надценотической системы по градиентам среды (разнообразия между микробиотами по определенным направлениям).
Так, у предрасположенных детей при снижении α-разнообразия кожной и кишечной микробиот в раннем возрасте развиваются аллергические реакции и формируется атопическая экзема [4].
Кишечная микробиота
Качественный и количественный состав микробиоты кишечника имеет возрастные особенности и зависит от способа рождения человека (через естественные родовые пути или путем кесарева сечения), типа вскармливания ребенка, характера питания взрослого человека, его образа жизни, наличия стрессов, депрессии и других факторов. Исследование роли кишечной микробиоты в патогенезе дерматозов существенно продвинулось с развитием современных технологий. Так, определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) отдельных участков гена 16S рибосомальной РНК (16S рРНК) – одного из трёх основных типов рибосом прокариот – позволил дифференцировать типовой состав микоробиоты. Результаты, полученные с помощью секвенирования 16S рРНК, говорят о том, что нарушения в микробиоте кишечника напрямую коррелируют с патогенезом развития воспалительных дерматозов [5].
По данным D.N. Frank и соавт. [6], кишечная микробиота человека состоит из более чем 35 000 видов бактерий. Основными типами бактерий (филами) являются Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria и Verrucomicrobia, их распределение на 1 г содержимого в пищеварительной системе не равномерно – от 101 в пищеводе и желудке до 1012 в толстом кишечнике.
В другом исследовании у здоровых пациентов методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени выявлено некоторое отличие состава микробиоты кишечника: филотипы Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria и Actinobacteria. При этом, как и в предыдущем исследовании, отмечается такая же неравномерность микробного распределения в разных отделах пищеварительной системы [7].
Микрофлора кишечника принимает активное участие в процессах пищеварения: влияет на переваривание сложных углеводов и других пищевых субстратов, производит витамины и короткоцепочечные жирные кислоты (short-сhain fatty acids – SCFA), регулирует жировой обмен в тканях [8]. В норме микробиота кишечника, благодаря своим физиологическим функциям, регулирует состояние стенки кишечника: влияет на проницаемость, активацию и торможение процессов регенерации кишечного эпителия; контролирует энергетический метаболизм хозяина и участвует в защите от патогенных инфекций; регулирует иммунный статус человека. Микрофлора кишечника также оказывает влияние на поддержание гомеостаза и формирование иммунозависимых заболеваний. Выявлено, что Clostridium, Bacteroides fragilis и др. своими метаболитами регулируют активацию факторов транскрипции и индукции иммунного ответа – Th1, Th2, Th17, Treg [9].
Все продукты, образующиеся в кишечнике под воздействием микробиоты, значимы для кожного покрова человека. Наиболее существенная роль в развитии воспалительных дерматозов отводится SCFA. По мнению M. Remely и соавт. [10], они обладают сродством к G-рецепторам (рецепторам свободных жирных кислот), запускают воспалительные процессы и являются, по сути, связующим звеном между кишечной микробиотой и процессами эпигенетической регуляции кожи.
Многие исследования указывают на тесную взаимосвязь нарушений α- и β-разнообразий в составе кишечной микробиоты с метаболическими процессами, приводящим к воспалению в кишечнике, а вследствие этого – к развитию сахарного диабета 2-го типа и аутоиммунных заболеваний [11].
C.A. O’Neill и соавт. установили, что SCFA, образуемые Clostridium difficile, влияют на системный метаболизм и накапливаются в коже, что приводит к изменению дифференцировки кератиноцитов и нарушению эпидермального барьера кожи [5].
По мнению других исследователей, кожная и кишечная микробиоты также тесно связаны между собой, и нарушение продукции обмена ароматических кислот в кишечнике, вызванное количественным изменением Clostridium difficile, в конечном итоге приводит к изменениям эпидермального барьера и нарушению дифференцировки кератиноцитов у больных АД [5]. В то же время высокие дозы паракрезола, образующиеся в кишечнике и поступающие в капиллярное русло, приводят к нарушению водного баланса кожи и изменениям в апоптозе кератиноцитов, считают K. Miyazaki и соавт. [12].
При клинических обследованиях больных гастроэнтерологического профиля доказана роль кишечной микробиоты в патогенезе некоторых заболеваний печени и поджелудочной железы (неалкогольный стеатоз печени и стеатоз поджелудочной железы) [13]. Жировая дисторофия и изменения в этих органах оказывают существенное влияние на течение воспалительных дерматозов.
Помимо этого, некоторые исследователи в слизистой оболочке кишечника детей, страдающих AД, отмечают нарушение барьерной функции из-за повышенного переноса через измененную слизистую оболочку кишечника продуктов метаболизма содержимого кишечника и возникающую вследствие этого повышенную антигенную нагрузку [5]. В случаях сочетания АД, вульгарных акне и трофических кожных повреждений исследователи указывают на существенные позитивные результаты при приеме больными пре- и пробиотиков [5].
Подтверждение влияние дисбиоза кишечника на проницаемость кишечной стенки получено и в эксперименте. D.E. Fouts и соавт. [14] указывают, что усиление транслокации бактериальной ДНК из просвета кишечника в сосудистое русло связано с бактериальным диссонансом в кишечнике и усиливается на фоне гепатобилиарных расстройств у мышей (при перевязке общего желчного протока).
Н. Song и соавт., исследуя микробиоту кишечника 132 пациентов (у 90 больных был подтвержден АД) методом секвенирования 16S рРНК, установили, что у больных АД по сравнению со здоровыми лицами количество Faecalibacterium prausnitzii повышено и прямо пропорционально коррелирует с тяжестью течения AД. Кроме того, фекальные массы этих больных содержали меньше SCFA, в частности, бутирата и пропионата, оказывающих противовоспалительное влияние на слизистую оболочку кишечника. Помимо этого, исследователи указывают, что дисбиоз, обусловленный Faecalibacterium prausnitzii, приводит к неконтролируемому воспалению кишечной стенки с нарушением эпителиального барьера [15]. В исследовании по определению взаимосвязи АД и золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), выполненном M. Lindberg M. и соавт. [16], подтверждены роль и влияние суперантигенов различных штаммов Staphylococcus aureus на состав кишечной микробиоты и его ведущую роль в патогенезе AД.
При исследовании микробиома кишечника у больных псориазом J.U. Scher и соавт. выявлили снижение бактериальных энтеротипов Akkermansia, Ruminococcus и Pseudobutyrivibrio. Эти таксономические изменения приводят к нарушению способности кишечника регулировать иммунные реакции, приводящие к системному воспалению [17]. Помимо этого в исследовании с применением терапии молочнокислыми бактериями Bifidobacterium infantis у 3,5 млн больных вульгарным псориазом отмечено уменьшение кожного воспаления вследствие снижения уровней С-реактивного белка, IL-6 и TNF-α у этих больных.
M.H. Noureldein и соавт., изучая влияние дисбактериоза кишечника на сигнальные пути, в частности, на рецептор мишени рапамицина млекопитающих (mTOR), выявили, что продукты, выделяемые комменсальными бактериями кишечника, при взаимодействии с mTOR у больных СД и вульгарными акне приводят к усилению клинических проявлений СД на фоне дисбактериоза кишечника [18]. Одновременно с этим при СД существенную роль в развитии дисбиоза кишечника играют нейротрансмиттеры (серотонин, ацетилхолин и норадреналин), регулирующие кишечную проницаемость у больных с депрессивными расстройствами (отмечается у 30–50% больных СД) и в результате приводящие к усилению внутрикишечного бактериального диссонанса [19].
У ВИЧ-инфицированных больных выявлены различные изменения в составе кишечной микробиоты. B. David и соавт. отмечают уменьшение α-разнообразия, характерное для воспалительных заболеваний кишечника и ассоциирующееся с избытком Clostridium difficile. У этих больных микробиота, обогащенная в основном таксонами Enterobacteriaceae и Erysipelotrichaceae, имеет выраженную патогенную направленность, в то же время отмечается снижение α- и β-разнообразий таксонов Bacteroidaceae и Ruminococcaceae, больше связанных с противовоспалительными свойствами и поддержанием гомеостаза кишечника. Одновременно у этих больных фиксируется повышенное содержание вирусных таксонов Adenoviridae и Anelloviridae. Эти изменения напрямую коррелируют с увеличением маркеров системного воспаления: sCD14, sCD163 и IL-6 [20]. Видовое разнообразие Proteobacteria у ВИЧ-позитивных больных чаще включает многочисленные патогенные микроорганизмы, такие как Shigella, Salmonella, Helicobacter, Pseudomonas, стимулирующие продукцию слизи в кишечнике. У этих же больных бактерии рода Desulfovibrio способствуют увеличению образования соединений сероводорода и воспалению эпителия кишечника [18].
По мнению A. Schuetz и соавт., на ранних этапах развития ВИЧ-инфекции слизистая оболочка кишечника является главным резервуаром ВИЧ, вследствие этого происходит снижение количества CD4+-лимфоцитов в кишечной стенке на 80–90% от первоначального количества [21]. Это связано с повышенной экспрессией интегральных мембранных белков – C-C-рецептора хемокина 5 (CCR5) или C-X-C хемокинового рецептора типа 4 (CXCR4), являющихся корецепторами на Т-клетках желудочно-кишечного тракта, которые способствуют проникновению ВИЧ внутрь CD4+-лимфоцитов на ранних стадиях заболевания [22]. В результате потери иммунного надзора у ВИЧ-инфицированных больных в стенке кишечника возникает двойное нарушение барьерной функции кишечного эпителия, что приводит к выраженной транслокации бактериальных продуктов из кишечника в системный кровоток [21, 22].
В клиническом исследовании с участием 36 ВИЧ-инфицированных больных, целью которого было определение взаимосвязи дисбиоза кишечника с количеством CD4+-лимфоцитов, Yongjia Ji и соавт. [23] выявили, что α-разнообразие фекальной микробиоты у пациентов с количеством CD4+-лимфоцитов менее 300 клеток/ мм3 было ниже, чем у больных с количеством CD4+-лимфоцитов более 300 клеток/мм3 (индекс Шеннона: медиана – 2,557–2,981; P = 0,006).
В другом исследовании было отмечено, что при снижении количества CD4+-лимфоцитов наблюдается усиление микробной транслокации через кишечную стенку, которая угнетает их активность у пациентов, получающих антиретровирусную терапию. Выявлено, что у ВИЧ-инфицированных больных повышается риск развития аутовоспалительных заболеваний на фоне тесной связи дисбиоза кишечника и иммунного статуса [24]. Кроме этого у ВИЧ-позитивных больных отмечается повышенное поступление липополисахаридов (LPS) из просвета кишечника в систему кровообращения за счет нарушения плотных контактов между энтероцитами [21, 22].
Проницаемость кожного эпителия изменяется на фоне продуктов, образующихся в кишечнике вследствие бактериального диссонанса, и вызывает нарушение активности CD4+- и CD8+-лимфоцитов и других иммунокомптентных клеток в эпидермисе, которые продуцируют провоспалительные цитокины в коже и активизируют патологические воспалительные процессы [25].
Кожная микробиота
Кожа человека является вторым органом по микробной нагрузке. В норме на 1 см2 кожи человека приходится до 106 микробных сообществ [26]. E.A. Grice и соавт. установили, что состав микробиоты кожи разнится в зависимости от влажности, температуры, воздействия ультрафиолетового излучения, кислотности кожи, содержания кожного сала и локализации дерматома на теле человека [26]. Отмечена связь бактериальных сообществ кожи с возрастом человека. Так J.P. Young и соавт. считают, что в постпубертатный период доминируют бактерии Propionibacterium и Corynebacterium, а также грибы Malassezia spp. [27].
Микробиота кожи вместе с кератиноцитами кожи в симбиотичеком взаимодействии выполняют важную барьерную функцию, связанную с ограничением поступления в организм извне антигенных раздражителей. Помимо этого было выявлено, что кожная микробиота локализована не только на поверхности кожи человека, но и выявляется в дерме [26].
При исследовании распределений бактериальных сообществ в зависимости от интенсивности образования продуктов потовых и сальных желез было доказано, что бактерии вида Propionibacterium преобладают в зонах с повышенной сальностью (лицо, грудь, спина), а Staphylococcus и Corynebacterium чаще обнаруживают на влажной коже с повышенным выделением пота – на внутренней поверхности локтевых суставов, в подколенных ямках, паховых складках. На сухой коже предплечий чаще выявляли грибы рода Malassezia, на коже стоп – комбинации Malassezia spp., Aspergillus spp., Cryptococcus spp., Rhodotorula spp., Epicoccum spp. и др. [28], при этом авторы считают, что вирусы кожи были специфичны для каждого человека, а не связаны с кожными локусами.
На сегодняшний день наиболее изучена роль отдельных видов микробных сообществ, часто встречающихся на коже человека. Так Staphylococcus epidermidis, составляющий основную массу флоры кожи, поддерживает иммунную толерантность к другим нормобиотическим комменсалам кожи. Staphylococcus epidermidis принимает участие в подавлении воспалительного ответа после травм и повреждений кожи, он усиливает Th1 иммунный ответ за счет модификации дермального направления Т-лимфоцитов и других клеток иммунной системы кожи и активизирует экспрессию антимикробных пептидов [29]. В эксперименте было выявлено, что ферменты, выделяемые штаммами Staphylococcus epidermidis, в сочетании с антимикробными β-дефензинами кератиноцитов в норме успешно препятствуют размножению Staphylococcus aureus. В подобном исследовании показано, что активностью в отношении Staphylococcus aureus обладает сочетание лантибиотика, выделяемого Staphylococcus hominis, и пептида LL-37 кератиноцитов [30]. При клиническом обследовании больных АД доказана прямая связь между количеством Staphylococcus aureus и тяжестью течения АД вследствие нарушений α- и β-разнообразий в составе бактериальных сообществ на коже человека, эту связь также подтвердили в эксперименте на мышах T. Kobayashi и соавт. [31]. Одновременно исследователи отмечают снижение количества штаммов Staphylococcus hominis и Staphylococcus epidermidis у больных АД.
Микробиота кожи активно участвует в иммунных процессах, доказана ее роль в экспрессии интерлейкинов кожи, необходимых для формирования иммунного ответа. Процесс происходит с привлечением CD4+-лимфоцитов к выработке IL-1β и экспрессии IL-1α в самой коже. В клиническом исследовании, посвященном взаимодействию кератиноцитов и Staphylococcus aureus у 20 больных АД, было установлено, что активность заболевания зависит от воздействия Staphylococcus aureus на фактор защиты HBD-3 (β-дифензин), продуцируемый клетками эпидермиса. Активность Staphylococcus aureus развивается с подавлением способности кератиноцитов фиксировать фактор HBD-3 вследствие изменения количества CD4+-лимфоцитов в коже больных АД и ингибирования IL-4 и IL-13. В то же время Z. Li и соавт. [32] отмечают количественные изменения цитокинов в коже и усиление экспрессии IL-1β, IL-6 и TNF-α за счет активации Th2 иммунного ответа у больных с избыточной колонизацией кожи Staphylococcus aureus. В клинической практике зачастую лечение больных АД с использованием антисептических мазей и ванн позволяет получить хороший эффект от проводимой терапии со снижением количества S. aureus на коже больных [29, 32].
Кроме того, в клиническом исследовании H.H. Kong и соавт. [33] при изучении связи течения АД и бактериальной обсемененности кожи у детей было выявлено, что уменьшение количественного состава колоний кожи на фоне увеличения количества Staphylococcus aureus тесно связано с тяжестью течения заболевания. В исследовании использовали индекс тяжести течения заболевания (индекс SCORAD) и разнообразие в составе микробных сообществ (индекс Шеннона) в период обострения AД. Исследовали кожные биоптаты из очагов воспаления, сравнивали интенсивность воспаления в коже, оценивали состав микробиоты (выполненный методом секвенирования 16 rRNA) у 12 детей в возрасте от 2 до 15 лет. Выявили обратную корреляцию этих признаков (р = -0,57; Р < 3,6 × 10-4).
В тех случаях, когда у младенцев на фоне наследственной предрасположенности к АД в 2-месячном возрасте выявляли обсемененность кожных покровов Staphylococcus spp., к годовалому возрасту АД у них встречался значительно реже, чем у детей, у которых отмечались другие варианты микробного загрязнения, что указывает на благотворное влияние Staphylococcus spp. относительно развития АД у детей [34].
Исследование, выполненное у взрослых, страдающих АД, в период отсутствия обострения заболевания, выявило увеличение количества бактерий Streptococcus spp., Gemella spp. и одновременно – уменьшение Dermacoccu spp. по сравнению со здоровыми лицами. Помимо этого, было отмечено избыточное образование аммиака и более высокое рН во время обострения АД [35].
M.S. Wollenberg и соавт. в эксперименте доказали, что одни бактерии могут взаимодействовать с другими для образования колоний: например, некоторые виды Propionibacterium могут помогать Staphylococcus aureus в формировании биопленок. В то же время под воздействием Corynebacterium striatum Staphylococcus aureus может терять свою вирулентность [36].
По мнению Y. Nakamura и соавт. [37], Staphylococcus aureus выступает инициатором производства провоспалительных цитокинов за счет привлечения Т-клеточной независимой экспрессии В-клеток, индуцируя в кератиноцитах выработку тимического стромального лимфопоэтина (thymic stromal lymphopoietin рrotein – TSLP), что стимулирует дегрануляцию тучных клеток у больных.
Помимо этого, в результате воздействия Corynebacterium accolens на триацилглицерины кожи с образованием из них свободных жирных кислот может регулироваться рост Streptococcus pneumoniae [38].
При изучении роли бактерий в развитии СД и образовании вульгарных акне исследователи отводят ведущую роль бактериям Propionibacterium acnes: они подавляют синтез витамина B12 в сальной железе, усиливают продукцию порфиринов и вызвают в ней воспаление, приводящее к развитию угревой болезни [39].
У ВИЧ-инфицированных больных на фоне основного заболевания исследователи отмечают недостаток HBD-3 в кератиноцитах, количество которого прямо пропорционально коррелирует с состоянием иммунного статуса этих больных, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества колоний Staphylococcus aureus на коже и в кишечнике и оказывает существенное влияние на течение дерматозов [40].
В клиническое исследование A. Shet и соавт. [41], посвященное сравнительному изучению колонизации кожных покровов Staphylococcus aureus у ВИЧ-инфицированных больных и здоровых лиц, были включены 160 человек, из них 107 ВИЧ-инфицированных. Суммарная распространенность Staphylococcus aureus у ВИЧ-инфицированных больных составила 16,8% (95% ДИ 10,2–24,8), в то время как среди ВИЧ-негативных больных (n = 53) – 5,8% (95% ДИ 1,3–14,7).
При исследовании роли микробиоты кожи в развитии СД выявлено: ВИЧ-инфекция способствует изменениям в самой микробиоте кожи человека, что приводит к ферментативным изменениям микробиоты и нарушению липазной активности грибов рода Malassezia и Candida аlbicans с последующим их вовлечением в патогенез СД [42].
В клиническом исследовании S. Rincón и соавт. [43] при обследовании 112 пациентов с кожными заболеваниями, 20 из которых были инфицированы ВИЧ, установлено, что при СД грибы вида Malassezia globosa у ВИЧ-инфицированных больных встречались в 85% случаев, а у ВИЧ-негативных пациентов преобладали грибы видов Malassezia furfur и Malassezia restricta – в 72 и 26% случаев соответственно.
У больных псориазом, в частности, при пустулезном, эксудативном псориазе, псориатическом поражении ладоней и подошв, важную роль исследователи отводят Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis, которые чаще и в повышенных концентрациях выявляют в очагах воспаления и рядом с ними, чем у здоровых на тех же участках кожи. Кроме того, отмечена прямая корреляция кожного зуда и концентрации Staphylococcus aureus на коже этих больных [44].
В клиническом исследовании, касающемся бактериального обсеменения кожи у больных псориазом, A. Fahlén и соавт. выявили, что у больных вульгарным псориазом чаще всего встречались Firmicutes, при этом отмечено уменьшение количества Actinobacteria [45].
Результаты клинического исследования, выполненного в двух госпиталях г. Малаги (Испания) у 40 больных псориазом E. Gomez-Moyano и соавт., показали, что существенная роль в обострении псориаза принадлежит грибам Malassezia species [46]; отмечена их способность вызывать увеличение экспрессии в кератиноцитах трансформирующего ростового фактора β (transforming growth factorbeta – TGF-β), отдельных фракций белков теплового шока и трансмембранных интегринов.
При исследовании микобиоты кожи и микробиоты ротовой полости у 12 ВИЧ-инфицированных больных и 12 здоровых лиц была выявлена связь способности резидентных пероральных грибов Pichia ингибировать рост патогенных грибов Candida, Aspergillus и Fusarium. При этом механизм, с помощью которого Pichia угнетают рост других грибов, включает конкуренцию за питательные вещества и образование секреторных продуктов, минимизирующих способность этих грибов прорастать и формировать биопленки. В эксперименте наиболее выраженный антогонизм наблюдался в отношении грибов Candida. Это исследование P.K. Mukherjee и соавт. [47] впервые характеризует микобиому и бактериом ротовой полости ВИЧ-инфицированных больных. Важно, что грибы, присутствующие в том же микроокружении хозяина, антагонизируют грибы Candida. Этот факт, возможно, определит новую антимикотическую терапию больных орофарингиальным кандидозом.
В другом исследовании [48] у ВИЧ-инфицированных больных были выявлены грибы видов Aspergillus nidulans и Rothia dentocariosa, которые обнаруживали также у ВИЧ-негативных пациентов с хроническими обструктивными болезнями легких (ХОБЛ). Помимо этого, авторы, используя новейшую расширенную оценку/шкалу редких обратных ковариаций для экологических ассоциаций (SPIEC-EASI), выявили стабилизирующее влияние микобиот на экосистемы легких и кожи и вследствие этого регулирующих постоянство микробиот этих систем.
Таким образом, у ВИЧ-инфицированных больных иммуноопосредованные воспалительные заболевания кожи встречаются чаще и протекают тяжелее [1, 2]. Определено существенное влияние кишечной микробиоты на развитие и течение некоторых заболеваниях кожи [5, 12, 15]. У ВИЧ-инфицированных больных наблюдается связь течения основного заболевания и микробного диссонанса в кишечнике и на коже. Доказана связь дисбиоза с проницаемостью кишечника и зависимость от иммунного статуса больных [20–25]. К сожалению, в современной медицинской литературе недостаточно публикаций о результатах сравнительных исследований дисбиотических расстройств у ВИЧ-позитивных и ВИЧ-негативных больных, страдающих воспалительными дерматозами, но имеющиеся данные говорят о важной роли кишечной и кожной микробиот в патогенезе этих заболеваний.
Процессы, связанные с нарушениями кишечной и кожной микробиот, важны для современного понимания патогенеза воспалительных дерматозов у ВИЧ-инфицированных больных, и эта тема требует дальнейшего исследования.
