Кислотность кожи и ее микрофлора

---

Светлана Ткаченко, к. м. н., доцент кафедры дерматологии, венерологии и медицинской косметологии Харьковского национального медицинского университета (Харьков)

Виктория Сычева, врач-дерматовенеролог (Харьков)

---

В настоящее время твердо установленным является положение о том, что организм человека и населяющие его микроорганизмы – это единая экосистема. С современных позиций нормальную микрофлору следует рассматривать как совокупность множества микробиоценозов, характеризующихся определенным видовым составом и занимающих тот или иной биотип в организме.

Вся нормальная микрофлора человека подразделяется на несколько классов:

• резидентная (постоянная), которая составляет до 90% присутствующих в организме микробов;
• факультативная − менее 9,5%;
• транзиторная (случайная) − до 0,5%.

Около 20% микроорганизмов от общего числа обитает в полости рта (более 200 видов), 18–20% приходится на кожные покровы, 15–16% – на глотку, 2–4% – на урогенитальный тракт у мужчин и примерно 10% – на вагинальный биотоп у женщин, а больше всего микроорганизмов (до 40%) находится в желудочно-кишечном тракте.

Кислотность и антимикробная защита

Кислый рН кожи является результатом ее физиологии, с помощью которой регулируется экзогенная кожная флора. При этом формируются условия для резидентной микробиоты, поддерживающей биологическую стабильность, чистоту и защиту от патогенных микроорганизмов.

Нормальная флора лучше растет при кислом рН, в то время как патогенные бактерии (золотистый стафилококк и пр.) лучше растут при нейтральном рН. Более кислый рН способствует защите кожи против колонизации нерезидентными и патогенными бактериями, поскольку многие из них выживают лучше в узком диапазоне рН в районе нейтрального. Кислое состояние кожи вызвано секретом потовых желез, кожным салом и расщеплением жирных кислот S. epidermidis. Поэтому резидентная микрофлора частично ответственна за кислый рН кожи.

К тому же стандартная температура кожи несколько ниже, чем нормальная температура тела, поверхность ее слабокислая и преимущественно сухая, в то время как большинству бактерий для оптимального роста нужен нейтральный рН, температура +38°С и высокая влажность. Таким образом, кожная микросреда диктует микробный спектр и популяционную плотность.

Несмотря на вариабельность внешних условий, кожа поддерживает стабильную микробиологическую экосистему. Одной из превалирующих гипотез о роли рН кожи является предполагаемая важность в антимикробной защите. Возможным объяснением этой теории является то, что верхний слой кожи очень сухой и плотно упакованный, что делает первую линию защиты неблагоприятной для многих бактерий. Кроме того, соленый секрет потовых желез делает микроокружение гиперосмолярным, что также неблагоприятно для бактерий.

Мультицентрическое исследование также установило, что кислый рН поверхности кожи (4,0–4,5) поддерживает резидентные бактерии прикрепленными к коже, в то время как при щелочном pH (8,9) усиливается рассеивание бактерий по коже. Важность рН для антимикробной функции доказана при экземе новорожденных, атопической коже, которым свойственен нейтральный рН.

Добровольная колонизация

Развитие бактериальной флоры на коже от рождения до совершеннолетия до сих пор систематизировано не изучалось. В течение пренатальной стадии кожа остается стерильной, но вскоре после рождения становится колонизированной бактериями. При этом кожа допускает колонизацию и рост только тех бактерий, которые прямо или косвенно защищают хозяина от патогенных микроорганизмов.

Колонизирующие бактерии могут:

• продуцировать антибиотики (бактериоцины) и токсические метаболиты;
• превентивно присоединяться к конкурирующим бактериям, индуцируя низкий окислительно-восстановительный потенциал;
• истощать эссенциальные нутриенты;
• ингибировать транслокацию;
• разрушаться токсинами.

Для профилактики бактериальной адгезии кожи может быть показано мытье рук с кожным клинзером, содержащим микробные антиадгезивные ингредиенты, работающие посредством электростатических взаимодействий. Недавние исследования продемонстрировали, что использование молочной кислоты (1%, pH 3,0) и декагидрата карбоната натрия (1%, pH 11,0) в кислых условиях вызывало рассеивание резидентной флоры с внутренней поверхности предплечья намного слабее, чем в щелочной среде. Это подтверждает роль электростатического взаимодействия между бактериями и позитивными зарядами кожи в кислой среде.

Бактериальные штаммы, изолированные с нормальной кожи, включают Staphylococcus, Micrococcus, Corynebacterium, Brevibacteria, Propionibacteria, Acinetobacter. S. Aureus, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и являются транзиторными колонизаторами. Грамнегативные бактерии в меньшей степени являются составляющей флоры нормальной кожи: акинетобактерия – одна из немногих грамнегативных бактерий, обычно обнаруживаемых на коже. Наличие E. coli на поверхности кожи является индикатором фекальной контаминации. Дрожжи редки на поверхности кожи, но липофильные дрожжи Pityrosporum ovalis изредка обнаруживаются на коже скальпа.

Видовые и половые характеристики

Расовая и гендерная дифференциация кожной микрофлоры не полностью изучена. Наиболее свежие исследования с использованием молекулярной техники обеспечили лучшее понимание микробиальной экологии кожи. Было идентифицировано 182 штамма бактерий на коже человеческого предплечья, из которых 8% были неизвестными штаммами и никогда не были описаны ранее.

Кроме того, были выявлены и некоторые гендерные особенности кожной микробиоты. Половина бактерий, идентифицированных в образцах, были представлены родом Propionibacteria, Corynebacteria, Staphylococcus, Streptococcus, которые обычно рассматриваются как резидентная флора человеческой кожи. Среди 6 индивидуальных образцов только 4 штамма бактерий были распространены: Propionibacterium acnes, Corynebacterium tuberculostearicum, Streptococcus mitis, Finegoldia AB109769. Интересно, что 3 бактериальных штамма были обнаружены только у мужчин: Propionibacterium granulosum, Corynebacterium singulare, Corynebacterium appendixes.

Выше кислотность – больше бактерий

Кислотность поверхности кожи влияет на многие факторы для роста резидентной флоры и патологических микроорганизмов. Кислый рН относится к основным факторам, которые делают кожу менее приемлемой для бактерий.

Высокая плотность бактерий обнаруживается в регионах кожи с менее кислым рН, таких как генитофеморальные области, анальный участок, субмаммарные складки, аксиллярные складки. Относительно сухие и открытые участки кожи имеют более низкий рН и меньшую микробиопопуляционную плотность. Например, внутренняя поверхность предплечий имеет бактериальную популяцию 102−103 кфе/см2 (колониеформирующие единицы), по сравнению с 105 кфе/см2, соответственно представленную в области аксиллярных впадин.

Искусственная окклюзия предплечья приводит к существенному изменению рН кожи, композиции и плотности бактериальных штаммов. Например, в одном из исследований до окклюзии рН кожи составлял 4,38, после 5 дней окклюзии – повышался до 7,05. Аналогично, если количество бактерий перед окклюзией было 1,8 * 102 кфе/см2, то после 5 дней окклюзии оно повышалось до 4,5 *106 кфе/см2.

Из этого следует, что влажная среда кожи способствует бактериальному росту и колонизации. В складках кожи, где рН несколько выше, отмечается повышенная бактериальная плотность. Композиция бактериальных штаммов на коже варьирует в зависимости от сайта кожи (табл. 1).

Защитный барьер из бактерий

Нормальная микрофлора также действует как барьер и служит для профилактики инвазии и роста патогенных бактерий. Здоровый рост и удержание резидентной флоры эффективно предотвращает колонизацию транзиторными бактериями (E. coli, Pseudomonas, S. aureus, C. albicans). Кожная антимикробная защита включает механическую ригидность рогового слоя, сниженное содержание влаги, липиды рогового слоя, лизоцим, pH 5. Общепринятым сегодня считается тот факт, что нормальная рН поверхности кожи играет благотворную роль в отношении кожной микрофлоры (табл. 2).

Кислый pH кожи (pH 4,0–4,5) помогает резидентной бактериальной флоре оставаться прикрепленной к коже и препятствует кожной инвазии патогенными микроорганизмами, тогда как щелочной pH (8,0–9,0) способствует дисперсии бактерий. Кислоты, продуцируемые бактериями, способствуют локальным протекторным механизмам – например, S. epidermidis, P. acnes, Pityrosporum ovale, Corynebacteria продуцируют липазы и эстеразы, которые расщепляют триглицериды на свободные жирные кислоты, приводя к снижению рН поверхности кожи и формируя, таким образом, неблагоприятные условия для кожных патогенов.

Кислый рН кожи облегчает продукцию натуральных антимикробных пептидов, способствует заживлению ран и регулирует кератинизацию и десквамацию.

Кожная флора также продуцирует белковые и липидные антибактериальные компоненты, называемые «бактериоцины», которые вовлечены в бактериальные конкурирования за выживание в этом микроокружении. Например, бактериоцин – Pep 5, продуцируемый S. еpidermidis, частично активен в отношении других стафилококков, особенно S. aureus. Интересно, что кислый рН кожи повышает активность этих антибактериальных липидов и пептидов за счет улучшения взаимодействия с бактериальной мембраной.

Сохранение баланса

Кислый рН кожи способствует балансу окружения для резидентных бактерий. Изменения кожного рН и других органических факторов играют роль в патогенезе определенных кожных патологий, в их предупреждении и лечении. P. acnes − классический пример того, как незначительное повышение кожной рН может облегчить переход резидентной бактерии в патогенную. При нормальном рН 5,5 рост P. acnes минимален, однако легкий сдвиг в щелочную сторону делает среду более приемлемой, в результате чего стремительно усиливается рост этой бактерии.

При использовании окклюзионных повязок в лечебной практике необходимо учитывать, что пролонгированная окклюзия кожи достоверно нарушает рН кожи и рост нормальной кожной флоры, ускоряет трансэпидермальную потерю воды и эмиссию углекислого газа. Недавние исследования показали взаимодействие между изменением рН кожи и его последствиями при атопическом дерматите, особенно нарушения в функционировании кожного барьера и повышенной колонизации S. aureus.

Однако другие исследования подтвердили, что при атопическом дерматите повышенная колонизация S. аureus и другими бактериями ассоциируется с уменьшением сфингозина и продукции церамидов. При атопической экземе не только рН кожи достоверно повышается по сравнению с нормальной здоровой кожей, но также усиливается рост S. aureus и продукция экзотоксина, что может индуцировать экзему на интактной коже.

Изменения рН кожи от кислотного до щелочного могут быть также фактором риска для развития кандидозной инфекции. Интересно исследование, в котором на предварительно забуференное до рН 6,0 и 4,5 правое и левое предплечье инокулировали суспензию C. albicans и производили окклюзию на 24 часа. Более выраженные воспалительные явления были при высоком рН, что подтвердило повышение вирулентности дрожжей высокими значениями кислотности кожи, а также способность рН модулировать противоинфекционную защитную способность.

Обнаружено также, что уровень рН в складках кожи у 50 страдающих неинсулинозависимым диабетом пациентов был достоверно выше, чем у здоровых волонтеров. Основываясь на этом, кислотности кожи приписывают роль фактора риска кандидозной инфекции. Пациенты, находящиеся на диализе, также продемонстрировали достоверное увеличение кислотности поверхности кожи. В большинстве интертригинозных участках (например, подмышечные впадины) рН физиологически выше, чем в других регионах кожи, что способствует росту локальной флоры. Было выяснено, что подмышечные дезодоранты работают за счет действия на локальные бактерии секрета аксиллярных апокриновых желез. Нанесение дезодоранта показало достоверную редукцию рН в аксиллярной области, что ингибировало рост подмышечных бактерий.

Влияние внешних факторов

Как считалось ранее, многие внешние факторы влияют на рН поверхности кожи. Некоторые из наружных факторов включают использование мыла, детергентов, косметических продуктов. Длительное использование этих агентов нарушает кислотность поверхности кожи и до известной степени повреждает кожную микрофлору – по крайней мере, на короткое время. Повреждение рН кожи может вызвать раздражение или нарушение процесса кератинизации. Частое мытье рук с мылом может повреждать кожу и облегчать колонизацию многими бактериями. Есть данные, что мытье водой и мылом поврежденной кожи неэффективно в плане редукции бактериальной колонизации. Известно, что небольшие изменения величины pH поверхности кожи относительно нормального уровня (pH 5,5) до более щелочных значений (например, pH 6,0) могут усилить рост P. acnes, но не S. aureus. Этот вывод особенно важен, так как небольшое повышение pH может произойти в результате использования мыла. Рост Brevibacterium epidermidis, с которым связывают неприятный запах тела, может быть предотвращен, только если pH будет снижен до 5,0 или более низких значений. Интересно, что мытье водопроводной водой с рН около 8,0 может повышать кислотность кожи и удерживать ее в таком состоянии до 6 часов после процедуры. В то же время, микрофлора здоровой кожи является достаточно устойчивой к внешним воздействиям экосистемой. Ежедневный прием ванны в течение 3 недель или прекращение мытья предплечий в течение такого же времени не приводили к чрезмерному росту транзиторной микрофлоры или к значительному сдвигу в составе резидентных микроорганизмов. Использование синтетических детергентов с кислотностью, аналогичной поверхности кожи, приводило к повышению рН поверхности кожи на короткое время, и эти временные изменения были лимитированы поверхностными слоями рогового слоя.

***

Таким образом, повторные использования щелочных клинзеров, детергентов и даже обычная вода (pH 8,0) могут неблагоприятно влиять на натуральную рН кожи и нарушать нормальную микрофлору. Для поддержания нормальной физиологии и микрофлоры кожи нужно использовать косметику и кожные клинзеры, которые не повреждают рН кожи или побочные эффекты на кожную флору должны учитываться и своевременно корректироваться. Необходимы исследования пре- и пробиотиков в регулировании здоровой кожной флоры и поддержании оптимальной кожной биохимии.

Таблица 1. Микрофлора нормальной кожи в зонах с повышенной плотностью (по данным Handbook of cosmetic science and technology / Edited by Andre´ O. Barel, Marc Paye, Howard I. Maibach. − 3rd ed. Informa Healthcare USA.−2009.− 887 p.)

Эффект	Источник
Кислый pH (4–4,5) удерживает резидентную флору прикрепленной к коже	Lambers H., Piessens S., Bloem A. et al. Natural skin surface pH is on average below 5, which is beneficial for its resident flora // Int J Cosmetic Sci 2006; 28:359–370.
Щелочной pH (8,9) способствует рассеиванию бактерий по коже
Менее кислый pH способствует бактериальному росту, особенно граммнегативных бактерий и пропионибактерий	Korting H.C., Hubner K., Greiner K. et al. Differences in skin pH and bacterial microflora due to longterm application of synthetic detergent preparations of pH 5,5 and pH 7,0 // Acta Dermatol Venereol Stockh 1990; 70:429–457. Aly R., Shirley C., Cunico B. et al. Effect of prolonged occlusion on the microbial flora, pH, carbon dioxide and transepidermal water loss on human skin // J Invest Dermatol 1978; 71:378–381.
Кожная кандидозная инфекция протекала с более выраженной воспалительной реакцией, когда роговой слой был забуферен до pH 6,0 по сравнению с 4,5, указывая, что pH может посредничать иммунным реакциям на инфекции	Runeman B., Faergermann J., Larko O. Experimental Candida albicans lesions in healthy humans: dependence on skin pH // Acta Derm Venereol 2000; 80:421–424.
Высокий pH в подмышечных складках способствует высокому бактериальному росту и неприятному запаху	Stenzaly-Achtert S., Scholermann A., Schreiber J. et al. Axillary pH and influence of deodorants // Skin Res Technol 2000; 6:87–91.
Кислый pH повышает активность антибактериальных липидов и пептидов	Chikakane K., Takahashi H. Measurement of skin pH and its significance in cutaneous diseases // Clin Dermatol 1995; 13:299–306. Goodarzi H., Trowbridge J., Gallo R.L. Innate immunity: a cutaneous perspective // Clin Rev Allergy Immunol 2007; 33:15–26. Chen X., Niyonsaba F., Ushio H. et al. Synergistic effects of antibacterial agents human b-defensins, cathelicidin LL-37 and lysozyme against Staphylococcus aureus and Escherichia coli // J Dermatol 2005; 40:123–132. Braff M.H., Bardan A., Nizet V. et al. Cutaneous defense mechanisms by antimicrobial peptides // J Invest Dermatol 2005; 125:9–13.
Кислый рН помогает продукции натуральных антимикробных пептидов, заживлению ран, регулированию кератинизации и десквамации	Mauro T., Grayson S., Gao W.N. et al. Barrier recovery is impeded at neutral pH, independent of ionic effects: implications for extracellular lipid processing // Arch. Dermatol Res 1998; 290:215–222. Ohman H., Vahlquist A. In vitro studies concerning a pH gradient in human stratum corneum and upper epidermis // Acta Derm Venereol 1994; 74:375–379. Arikawa J., Ishibachi M., Kawashima M. et al. Decreased levels of sphingosine, a natural antimicrobial agent, may be associated with vulnerability of the stratum corneum from patients with atopic dermatitis to colonization by Staphylococcus aureus // J Invest Dermatol 2002; 119:433–439. Fore-Pfliger J. The epidermal skin barrier: implications for the wound practitioners. Part I // Adv Skin Wound Care 2004; 17:417–425. Chen X., Niyonsaba F., Ushio H. et al. Synergistic effects of antibacterial agents human b-defensins, cathelicidin LL-37 and lysozyme against Staphylococcus aureus and Escherichia coli // J Dermatol 2005; 40:123–132.

Таблица 2. Эффект рН кожи на ее микрофлору (по данным Handbook of cosmetic science and technology / Edited by Andre´ O. Barel, Marc Paye, Howard I. Maibach. – 3rd ed. Informa Healthcare USA. – 2009. − 887 p.)

Взгляд современной науки

Кислотность поверхности кожи является одной из ее физиологических характеристик (наряду с гидратацией, структурой, температурой), изменение которых неизбежно отражается на функционировании этого органа и организма в целом. Кислотность кожи является константой, однако ее показатель может подвергаться некоторым физиологическим колебаниям, в зависимости от времени суток, климата, индивидуальных особенностей организма, обеспечивая свои функции в различных условиях.

Значение pH здоровой кожи стало предметом обсуждения в конца XIX века. В 1892 году E. Heuss обнаружил, что вся поверхность кожи человека является кислой. Данное утверждение и сегодня является аксиомой. Хорошо известен термин, характеризующий кислотную оболочку кожи, − «кислотная мантия Маркионини», названная в честь ученого, подтвердившего ацидофильность как защитную способность кожи.

Точное происхождение кожной кислотности еще до конца не установлено, но недавние исследования указывают, что в ее формирование вовлечены многие эндогенные факторы (включая наличие молочной кислоты, свободных жирных кислот, уроканиновой кислоты, пирролидон карбоновой кислоты в потовом и сальном секрете).

Кислотность влияет на состав липидов рогового слоя, его гидратацию, барьерную функцию кожи, ее микробиоту. Кислая рН кожи способствует оптимальному микрооркужению для резидентных бактерий и их ферментной активности.

Хорошо известно, что повышение кожной рН может ассоциироваться с патогенезом и тяжестью многих дерматозов, включая острую экзему, простой контактный дерматит, атопический дерматит, ихтиоз, акне вульгарные, кандидозы.