Монти Лиман - Сафари по коже. Удивительная жизнь органа, который у всех на виду

В этой темной, бедной кислородом среде процветает популяция Cutibacterium acnes. Избыточное размножение бактерий в заблокированных порах заставляет иммунную систему отвечать, запуская воспалительный процесс, и результатом оказываются агрессивные прыщи акне [47] Beylot, C., Auffret, N., Poli, F., Claudel, J. P., Leccia, M. T., Del Giudice, P. and Dreno, B., ‘Propionibacterium acnes: an update on its role in the pathogenesis of acne’, Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology, 28(3), 2014, pp. 271–8 . Эти бактерии долго считались падальщиками кожи, но удивительное исследование 2014 года показало, что у них есть вкус к вину [48] Campisano, A., Ometto, L., Compant, S., Pancher, M., Antonielli, L., Yousaf, S., Varotto, C., Anfora, G., Pertot, I., Sessitsch, A. and Rota-Stabelli, O., ‘Interkingdom transfer of the acne-causing agent, Propionibacterium acnes, from human to grapevine’, Molecular Biology and Evolution, 31(5), 2014, pp. 1059–65 . Форму C. acne обнаружили в микробиоме виноградной лозы, и, похоже, что она передалась лозе от человека примерно семь тысяч лет назад, когда мы впервые познакомились с чудесами вина.

Черные точки формируются из мертвых клеток кожи и себума. Закрывая выход поры и подвергаясь воздействию кислорода, масса приобретает серо-черный цвет.

Один из самых неприятных хищников в дикой природе нашей кожи – это золотистый стафилококк, Staphylococcus aureus. Он встречается на коже примерно каждого третьего человека. Под микроскопом эти бактерии выглядят как невинные виноградные грозди (staphyl – древнегреческое «виноград»), но они пробивают в наших доспехах самую большую брешь. В случаях, когда барьерная функция кожи нарушена, например, при экземе, стафилококки проникают в бреши и могут вызвать боль и постоянное воспаление [49] Kobayashi, T., Glatz, M., Horiuchi, K., Kawasaki, H., Akiyama, H., Kaplan, D. H., Kong, H. H., Amagai, M. and Nagao, K., ‘Dysbiosis and Staphylococcus aureus colonization drives inflammation in atopic dermatitis’, Immunity, 42(4), 2015, pp. 756–66 . Делают они это с помощью похожих на бомбы токсинов, например, эксфолиатина, который разрушает эпидермис, повреждая белковые якоря, скрепляющие клетки кожи. У детей младше пяти лет это может вызвать болезнь с труднопроизносимым названием – стафилококковый синдром ошпаренной кожи (также известный как болезнь Риттера или буллезное импетиго). Токсины вызывают отслоение верхнего слоя кожи, придавая ей вид сильно обожженной. Это выглядит ужасно, но практически всегда полностью излечивается с помощью антибиотиков. Тем не менее, у золотистого стафилококка есть еще более ядовитая козырная карта – энтеротоксин Б. Если тело распознает этот токсин, иммунная система запускается и начинает усиленно работать. Развивающийся в результате «синдром токсического шока» проявляется в виде сыпи, похожей на солнечный ожог, лихорадки, низкого кровяного давления и множественного отказа органов, что часто приводит к смерти. К счастью, это заболевание очень редко встречается, но золотистый стафилококк остается вредным и потенциально опасным для кожи многих из нас, и это заставляет ученых разрабатывать все более новые методы борьбы с ним. В июле 2017 года доктор Эрик Скаар из Университета Вандербильта написал в твиттере: «Если золотистый стафилококк пьет нашу кровь, как вампир, давайте убьем его солнечным светом» [50] Surdel, M. C., Horvath, D. J., Lojek, L. J., Fullen, A. R., Simpson, J., Dutter, B. F., Salleng, K. J., Ford, J. B., Jenkins, J. L., Nagarajan, R. and Teixeira, P. L., ‘Antibacterial photosensitization through activation of coproporphyrinogen oxidase’, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(32), 2017. pp. e6652–59 . Его команда разработала маленькую, реагирующую на свет молекулу под названием 882, которая активирует энзимы стафилококка, делая его экстремально чувствительным к солнечному свету. Когда на кожу воздействует свет с определенной длиной волны, эта молекула немедленно убивает бактерии. Этот метод лечения все еще находится на стадии эксперимента, но уже показывает оригинальные способы, которыми можно вылечить болезнь, воздействуя на ее возбудителя.

Хотя золотистый стафилококк несомненно опасен, во многих случаях лечение от микроорганизмов не настолько однозначно. Наиболее очевидным примером служит двойная жизнь эпидермального стафилококка. Эти бактерии могут всю жизнь прожить у нас на коже, не причиняя никакого вреда. Более того, исследования полагают, что жирные кислоты, которые производит эпидермальный стафилококк, на самом деле мешают росту более неприятных бактерий, например, золотистого стафилококка. Исследование Калифорнийского университета, Сан-Диего, опубликованное в марте 2018 года, обнаружило, что химические соединения, которые производит эпидермальный стафилококк, могут даже убивать клетки некоторых видов рака кожи, оставляя в живых здоровые клетки [51] Nakatsuji, T., Chen, T. H., Butcher, A. M., Trzoss, L. L., Nam, S. J., Shirakawa, K. T., Zhou, W., Oh, J., Otto, M., Fenical, W. and Gallo, R. L., ‘A commensal strain of Staphylococcus epidermidis protects against skin neoplasia’, Science Advances, 4(2), 2018, p.eaao4502 . Тем не менее, так сложилось, что эпидермальный стафилококк любит и пластиковые поверхности. Это звучит достаточно безобидно, но становится проблемой в больницах, например, при ведении внутривенных катетеров можно зацепить этих ребят и отправить их прямиком в кровеносную систему. Банды этих бактерий прилипают к пластику и сбиваются в кучу, покрываясь уютной биопленкой. Это слизистая паутина из белков, которая удерживает бактерии на пластике внутривенного катетера, защищая их как от иммунной системы организма, так и от антибиотиков [52] Doroshenko, N., Tseng, B. S., Howlin, R. P., Deacon, J., Wharton, J. A., Thurner, P. J., Gilmore, B. F., Parsek, M. R. and Stoodley, P., ‘Extracellular DNA impedes the transport of vancomycin in Staphylococcus epidermidis biofilms preexposed to subinhibitory concentrations of vancomycin’, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 58(12), 2014, pp. 7273–82 . Бактериальная биопленка может угрожать жизни, если эпидермальный стафилококк прицепится, например, к протезу сердечного клапана. Из-за постоянного развития медицинских технологий и хирургии вероятность формирования биопленки на протезах клапанов достаточно низкая – около 1 % [53] Murdoch, D.R., Corey, G.R., Hoen, B., Miró, J.M., Fowler, V.G., Bayer, A.S., Karchmer, A.W., Olaison, L., Pappas, P.A., Moreillon, P. and Chambers, S.T., ‘Clinical presentation, etiology, and outcome of infective endocarditis in the 21st century: the International Collaboration on Endocarditis—Prospective Cohort Study’, Archives of internal medicine, 169(5), 2009, pp. 463–73. . Но если эти бактерии, безвредные на коже, попадут на внутреннюю поверхность сердца – диагноз, известный как инфекционный эндокардит – вероятность угрожающего жизни состояния становится примерно один к двум. Бактерии могут даже образовать большое «разрастание» в сердце, которое при смещении может перекрыть циркуляцию крови между сердцем и мозгом и вызвать инсульт [54] Silver, B., Behrouz, R. and Silliman, S., ‘Bacterial endocarditis and cerebrovascular disease’, Current Neurology and Neuroscience Reports, 16(12), 2016. p.104 .

Микробиом нашей кожи не ограничивается бактериями. Недавние открытия лаборатории Беркли в Калифорнии показали, что наша кожа также кишит загадочными микроорганизмами, которые называются археи. Эти микробы известны как самые выносливые живые существа на планете. Например, Pyrolobus fumarii процветает в гидротермальных источниках глубоко на дне моря при температуре около 113°С, один штамм даже пережил десятичасовое воздействие температуры 121°С [55] Blöchl, E., Rachel, R., Burggraf, S., Hafenbradl, D., Jannasch, H. W. and Stetter, K. O., ‘Pyrolobus fumarii, gen. and sp. nov., represents a novel group of archaea, extending the upper temperature limit for life to 113 degrees C’, Extremophiles, 1(1), 1997, pp. 14–21 . Эти так называемые экстремофилы настолько выносливы, что космические агентства активно следят, чтобы они не стали источником заражения при исследовании космоса; некоторые штаммы определенно могут прижиться на Марсе. Но, несмотря на репутацию неразрушимых, археи неизменно милы, когда дело касается других живых организмов, и в животном мире неизвестны заболевания, которые бы были вызваны археями. Хой-Инь Холман, руководившая исследованиями этих микробов в 2017 году, считает, что археи заботятся о нашей коже [56] Moissl-Eichinger, C., Probst, A. J., Birarda, G., Auerbach, A., Koskinen, K., Wolf, P. and Holman, H. Y. N., ‘Human age and skin physiology shape diversity and abundance of Archaea on skin’, Scientific Reports, 7(1), 2017, article 4039 . Некоторые археи, которые называются thaumarchaeota, могут играть значительную роль в обмене азота на поверхности кожи, окисляя аммиак, выделяемый с потом; также они могут поддерживать кислотность кожи, делая ее более враждебной для патогенных бактерий. Как ни странно, эти любящие экстремальные условия организмы в избытке встречаются на коже в противоположных возрастах – у тех, кто младше двенадцати лет и у тех, кому больше шестидесяти. Возможно, археи избегают жиров полового созревания и первых лет молодости, предпочитая более сухую кожу.