Кислотність шкіри та її мікрофлора

Світлана Ткаченко , к. м. н., доцент кафедри дерматології, венерології та медичної косметології Харківського національного медичного університету (Харків)

Вікторія Сичова , лікар-дерматовенеролог (Харків)

В даний час твердо встановленим є положення про те, що організм людини і мікроорганізми, що його населяють, - це єдина екосистема. З сучасних позицій нормальну мікрофлору слід розглядати як сукупність безлічі мікробіоценозів, що характеризуються певним видовим складом і займають той чи інший біотип в організмі.

Уся нормальна мікрофлора людини поділяється на кілька класів:

• резидентна (постійна), яка становить до 90% мікробів, що присутні в організмі;
• факультативна – менше 9,5%;
• транзиторна (випадкова) – до 0,5%.

Близько 20% мікроорганізмів від загальної кількості мешкає в ротовій порожнині (понад 200 видів), 18–20% припадає на шкірні покриви, 15–16% – на горлянку, 2–4% – на урогенітальний тракт у чоловіків і приблизно 10% – на вагінальний біотоп у жінок, а найбільше мікроорганізмів (до 40%) знаходиться у шлунково-кишковому тракті.

Кислотність та антимікробний захист

Кислий рН шкіри є результатом її фізіології, за допомогою якої регулюється екзогенна шкірна флора. При цьому формуються умови для резидентної мікробіоти, що підтримує біологічну стабільність, чистоту та захист від патогенних мікроорганізмів.

Нормальна флора краще росте при кислому рН, тоді як патогенні бактерії (золотистий стафілокок та ін) краще ростуть при нейтральному рН. Більш кислий рН сприяє захисту шкіри проти колонізації нерезидентними та патогенними бактеріями, оскільки багато з них виживають краще у вузькому діапазоні рН у районі нейтрального. Кислий стан шкіри викликаний секретом потових залоз, шкірним салом та розщепленням жирних кислот S. epidermidis. Тому резидентна мікрофлора частково відповідальна за кислий рН шкіри.

До того ж, стандартна температура шкіри дещо нижча, ніж нормальна температура тіла, поверхня її слабокисла і переважно суха, тоді як більшості бактерій для оптимального росту потрібен нейтральний рН, температура +38°С і висока вологість. Таким чином, шкірне мікросередовище диктує мікробний спектр та популяційну щільність.

Незважаючи на варіабельність зовнішніх умов, шкіра підтримує стабільну мікробіологічну екосистему. Однією з превалюючих гіпотез про роль рН шкіри є передбачувана важливість антимікробного захисту. Можливим поясненням цієї теорії є те, що верхній шар шкіри дуже сухий та щільно упакований, що робить першу лінію захисту несприятливою для багатьох бактерій. Крім того, солоний секрет потових залоз робить мікрооточення гіперосмолярним, що також несприятливо для бактерій.

Мультицентричне дослідження також встановило, що кислий рН поверхні шкіри (4,0-4,5) підтримує резидентні бактерії прикріпленими до шкіри, тоді як при лужному pH (8,9) посилюється розсіювання бактерій по шкірі. p align="justify"> Важливість рН для антимікробної функції доведена при екземі новонароджених, атопічній шкірі, яким властивий нейтральний рН.

Добровільна колонізація

Розвиток бактеріальної флори на шкірі від народження до повноліття досі систематизовано не вивчалося. Протягом пренатальної стадії шкіра залишається стерильною, але невдовзі після народження стає колонізованою бактеріями. При цьому шкіра допускає колонізацію та зростання тільки тих бактерій, які прямо чи опосередковано захищають господаря від патогенних мікроорганізмів.

Колонізуючі бактерії можуть:

• продукувати антибіотики (бактеріоцини) та токсичні метаболіти;
• превентивно приєднуватися до конкуруючих бактерій, індукуючи низький окисно-відновний потенціал;
• виснажувати есенційні нутрієнти;
• інгібувати транслокацію;
• руйнуватися токсинами.

Для профілактики бактеріальної адгезії шкіри може бути показано миття рук зі шкірним клінзером, що містить мікробні антиадгезивні інгредієнти, що працюють за допомогою електростатичних взаємодій. Нещодавні дослідження продемонстрували, що використання молочної кислоти (1%, pH 3,0) та декагідрату карбонату натрію (1%, pH 11,0) у кислих умовах викликало розсіювання резидентної флори з внутрішньої поверхні передпліччя набагато слабше, ніж у лужному середовищі. Це підтверджує роль електростатичної взаємодії між бактеріями та позитивними зарядами шкіри у кислому середовищі.

Бактеріальні штами ізольовані з нормальної шкіри включають Staphylococcus, Micrococcus, Corynebacterium, Brevibacteria, Propionibacteria, Acinetobacter. S. Aureus, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa і є транзиторними колонізаторами. Грамнегативні бактерії меншою мірою є складовою флори нормальної шкіри: акінетобактерія – одна з небагатьох грамнегативних бактерій, які зазвичай виявляються на шкірі. Наявність E. coli на поверхні шкіри є індикатором фекальної контамінації. Дріжджі рідкісні поверхні шкіри, але ліпофільні дріжджі Pityrosporum ovalis зрідка виявляються на шкірі скальпа.

Видові та статеві характеристики

Расова та гендерна диференціація шкірної мікрофлори не повністю вивчена. Найбільш свіжі дослідження з використанням молекулярної техніки забезпечили найкраще розуміння мікробіальної екології шкіри. Було ідентифіковано 182 штами бактерій на шкірі передпліччя людини, з яких 8% були невідомими штамами і ніколи не були описані раніше.

Крім того, були виявлені деякі гендерні особливості шкірної мікробіоти. Половина бактерій, ідентифікованих у зразках, були представлені родом Propionibacteria, Corynebacteria, Staphylococcus, Streptococcus, які зазвичай розглядаються як резидентна флора людської шкіри. Серед 6 індивідуальних зразків лише 4 штами бактерій були поширені: Propionibacterium acnes, Corynebacterium tuberculostearicum, Streptococcus mitis, Finegoldia AB109769. Цікаво, що 3 бактеріальні штами були виявлені тільки у чоловіків: Propionibacterium granulosum, Corynebacterium singulare, Corynebacterium appendixes.

Вище кислотність – більше бактерій

Кислотність поверхні шкіри впливає на багато факторів для зростання резидентної флори та патологічних мікроорганізмів. Кислий рН відноситься до основних факторів, які роблять шкіру менш прийнятною для бактерій.

Висока щільність бактерій виявляється в регіонах шкіри з менш кислим рН, таких як генітофеморальні області, анальна ділянка, субмамарні складки, аксілярні складки. Відносно сухі та відкриті ділянки шкіри мають нижчий рН та меншу мікробіопопуляційну щільність. Наприклад, внутрішня поверхня передпліч має бактеріальну популяцію 102-103 кфе/см2 (колонієформуючі одиниці), порівняно з 105 кфе/см2, відповідно представлену в області аксілярних западин.

Штучна оклюзія передпліччя призводить до суттєвої зміни рН шкіри, композиції та щільності бактеріальних штамів. Наприклад, в одному з досліджень до оклюзії рН шкіри становив 4,38, після 5 днів оклюзії підвищувався до 7,05. Аналогічно, якщо кількість бактерій перед оклюзією було 1,8*102 кфе/см2, то після 5 днів оклюзії воно підвищувалося до 4,5*106 кфе/см2.

З цього випливає, що вологе середовище шкіри сприяє бактеріальному зростанню та колонізації. У складках шкіри, де рН дещо вище, відзначається підвищена бактеріальна густина. Композиція бактеріальних штамів на шкірі залежить від сайту шкіри (табл. 1).

Захисний бар'єр із бактерій

Нормальна мікрофлора також діє як бар'єр та служить для профілактики інвазії та зростання патогенних бактерій. Здорове зростання та утримання резидентної флори ефективно запобігає колонізації транзиторними бактеріями (E. coli, Pseudomonas, S. aureus, C. albicans). Шкірний антимікробний захист включає механічну ригідність рогового шару, знижений вміст вологи, ліпіди рогового шару, лізоцим, pH 5. Загальноприйнятим сьогодні вважається той факт, що нормальна рН поверхні шкіри відіграє благотворну роль щодо шкірної мікрофлори (табл. 2).

Кислий pH шкіри (pH 4,0–4,5) допомагає резидентній бактеріальній флорі залишатися прикріпленою до шкіри та перешкоджає шкірній інвазії патогенними мікроорганізмами, тоді як лужний pH (8,0–9,0) сприяє дисперсії бактерій. Кислоти, що продукуються бактеріями, сприяють локальним протекторним механізмам – наприклад, S. epidermidis, P. acnes, Pityrosporum ovale, Corynebacteria продукують ліпази та естерази, які розщеплюють тригліцериди на вільні жирні кислоти, призводячи до зниження рН поверхні шкіри та форми умови для шкірних патогенів

Кислий рН шкіри полегшує продукцію натуральних антимікробних пептидів, сприяє загоєнню ран та регулює кератинізацію та десквамацію.

Шкірна флора також продукує білкові та ліпідні антибактеріальні компоненти, звані «бактеріоцини», які залучені до бактеріальних конкурувань за виживання у цьому мікрооточенні. Наприклад, бактеріоцин – Pep 5, продукований S. еpidermidis, частково активний щодо інших стафілококів, особливо S. aureus. Цікаво, що кислий рН шкіри підвищує активність цих антибактеріальних ліпідів та пептидів за рахунок покращення взаємодії з бактеріальною мембраною.

Збереження балансу

Кислий рН шкіри сприяє балансу оточення для резидентних бактерій. Зміни шкірного рН та інших органічних факторів відіграють роль у патогенезі певних шкірних патологій, у їх запобіганні та лікуванні. P. acnes – класичний приклад того, як незначне підвищення шкірної рН може полегшити перехід резидентної бактерії до патогенної. При нормальному рН 5,5 ріст P. acnes мінімальний, проте легкий зсув у лужний бік робить середовище більш прийнятним, у результаті стрімко посилюється зростання цієї бактерії.

При використанні оклюзійних пов'язок у лікувальній практиці необхідно враховувати, що пролонгована оклюзія шкіри достовірно порушує рН шкіри та зростання нормальної шкірної флори, прискорює трансепідермальну втрату води та емісію вуглекислого газу. Нещодавні дослідження показали взаємодію між зміною рН шкіри та її наслідками при атопічному дерматиті, особливо порушення у функціонуванні шкірного бар'єру та підвищеної колонізації S. aureus.

Однак інші дослідження підтвердили, що при атопічному дерматиті підвищена колонізація S. аureus та іншими бактеріями асоціюється зі зменшенням сфінгозину та продукції церамідів. При атопічній екземі не тільки рН шкіри достовірно підвищується в порівнянні з нормальною здоровою шкірою, але також посилюється ріст S. aureus та продукція екзотоксин, що може індукувати екзему на інтактній шкірі.

Зміни рН шкіри від кислотного до лужного можуть бути фактором ризику для розвитку кандидозної інфекції. Цікаво дослідження, в якому попередньо забуферене до рН 6,0 і 4,5 праве і ліве передпліччя інокулювали суспензію C. albicans і проводили оклюзію на 24 години. Більш виражені запальні явища були при високому рН, що підтвердило підвищення вірулентності дріжджів високими значеннями кислотності шкіри, а також здатність до рН модулювати протиінфекційну захисну здатність.

Виявлено також, що рівень рН у складках шкіри у 50 пацієнтів з неінсулінозалежним діабетом пацієнтів був достовірно вищим, ніж у здорових волонтерів. Виходячи з цього, кислотності шкіри приписують роль чинника ризику кандидозної інфекції. Пацієнти, які перебувають на діалізі, також продемонстрували достовірне збільшення кислотності поверхні шкіри. У більшості інтертригінозних ділянках (наприклад, пахвові западини) рН фізіологічно вищий, ніж в інших регіонах шкіри, що сприяє зростанню локальної флори. Було з'ясовано, що пахвові дезодоранти працюють за рахунок дії на локальні бактерії секрету аксілярних апокринових залоз. Нанесення дезодоранту показало достовірну редукцію рН в аксілярній ділянці, що інгібувало зростання пахвових бактерій.

Вплив зовнішніх факторів

Як вважалося раніше, багато зовнішніх факторів впливають на рН поверхні шкіри. Деякі із зовнішніх факторів включають використання мила, детергентів, косметичних продуктів. Тривале використання цих агентів порушує кислотність поверхні шкіри і певною мірою пошкоджує шкірну мікрофлору – принаймні на короткий час. Пошкодження рН шкіри може спричинити подразнення або порушення процесу кератинізації. Часте миття рук з милом може пошкоджувати шкіру та полегшувати колонізацію багатьма бактеріями. Є дані, що миття водою і милом пошкодженої шкіри є неефективним у плані редукції бактеріальної колонізації. Відомо, що невеликі зміни величини pH поверхні шкіри щодо нормального рівня (pH 5,5) до лужних значень (наприклад, pH 6,0) можуть посилити ріст P. acnes, але не S. aureus. Цей висновок є особливо важливим, оскільки невелике підвищення pH може статися в результаті використання мила. Зростання Brevibacterium epidermidis, з яким пов'язують неприємний запах тіла, може бути запобігання тільки якщо pH буде знижено до 5,0 або більш низьких значень. Цікаво, що миття водопровідною водою з рН близько 8,0 може підвищувати кислотність шкіри та утримувати її в такому стані до 6 годин після процедури. У той же час, мікрофлора здорової шкіри є досить стійкою до зовнішніх дій екосистемою. Щоденний прийом ванни протягом 3 тижнів або припинення миття передпліч протягом такого ж часу не призводили до надмірного зростання транзиторної мікрофлори або значного зрушення у складі резидентних мікроорганізмів. Використання синтетичних детергентів із кислотністю, аналогічною поверхні шкіри, призводило до підвищення рН поверхні шкіри на короткий час, і ці тимчасові зміни були лімітовані поверхневими шарами рогового шару.

***

Таким чином, повторні використання лужних клінзерів, детергентів та навіть звичайна вода (pH 8,0) можуть несприятливо впливати на натуральну рН шкіри та порушувати нормальну мікрофлору. Для підтримки нормальної фізіології та мікрофлори шкіри потрібно використовувати косметику та шкірні клінзери, які не ушкоджують рН шкіри або побічні ефекти на шкірну флору повинні враховуватися та вчасно коригуватись. Необхідні дослідження пре- та пробіотиків у регулюванні здорової шкірної флори та підтримці оптимальної шкірної біохімії.

Мікрофлора нормальної шкіри в зонах з підвищеною щільністю p.)

Таблиця 2. Ефект рН шкіри на її мікрофлору. )

Погляд сучасної науки

Кислотність поверхні шкіри є однією з її фізіологічних характеристик (поряд з гідратацією, структурою, температурою), зміна яких неминуче відбивається на функціонуванні цього органу та організму загалом. Кислотність шкіри є константою, проте її показник може зазнавати деяких фізіологічних коливань, залежно від часу доби, клімату, індивідуальних особливостей організму, забезпечуючи свої функції у різних умовах.

Значення pH здорової шкіри стало предметом обговорення кінця XIX століття. 1892 року E. Heuss виявив, що вся поверхня шкіри людини є кислою. Це твердження і сьогодні є аксіомою. Добре відомий термін, що характеризує кислотну оболонку шкіри, - "кислотна мантія Маркіоніні", названа на честь вченого, який підтвердив ацидофільність як захисну здатність шкіри.

Точне походження шкірної кислотності ще до кінця не встановлено, але недавні дослідження вказують, що в її формування залучено багато ендогенних факторів (включаючи наявність молочної кислоти, вільних жирних кислот, уроканінової кислоти, піролідон карбонової кислоти в потовому та сальному секреті).

Кислотність впливає склад ліпідів рогового шару, його гідратацію, бар'єрну функцію шкіри, її мікробіоту. Кисла рН шкіри сприяє оптимальному мікроозброєнню для резидентних бактерій та їх ферментної активності.

Добре відомо, що підвищення шкірної рН може асоціюватися з патогенезом та тяжкістю багатьох дерматозів, включаючи гостру екзему, простий контактний дерматит, атопічний дерматит, іхтіоз, вульгарні акне, кандидози.