Кислотность кожи и её микрофлора

Кислотность поверхности кожи является одной из её физиологических характеристик (наряду с гидратацией, структурой, температурой), изменение которых неизбежно отражается на функционировании этого органа и организма в целом. Кислотность кожи является константой, однако её 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 конце XIX века. В 1892 году Е. Heuss обнаружил, что вся поверхность кожи человека является кислой. Данное утверждение и сегодня является аксиомой. Точное происхождение кожной кислотности ещё до конца не установлено, но недавние исследования указывают, что в её 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, её микробиоту. Кислый pH кожи способствует оптимальному микроокружению для резидентных бактерий и их ферментной активности.

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

В настоящее время твёрдо 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 определённым 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 pH кожи является результатом её 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 растёт при кислом pH, в то время как патогенные бактерии (золотистый стафилококк и прочее лучше растут при нейтральном pH. Более кислый pH способствует защите кожи от колонизации нерезидентными и патогенными бактериями, поскольку многие из них лучше выживают в узком диапазоне pH в районе нейтрального. Кислое состояние кожи вызвано секретом потовых желёз, кожным салом и расщеплением жирных кислот S. epidermidis. Поэтому резидентная микрофлора частично ответственна за кислый pH кожи.

К тому же стандартная температура кожи несколько ниже, чем нормальная температура тела, поверхность её слабокислая и преимущественно сухая, в то время как большинству бактерий для оптимального роста нужен нейтральный pH, 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 pH кожи является предполагаемая его важность в антимикробной защите. Возможным объяснением этой теории может быть то, что верхний слой кожи очень сухой и плотно упакованный, что делает первую линию защиты неблагоприятной для многих бактерий. Кроме того, солёный секрет потовых желёз делает микроокружение гиперосмолярным, что также неблагоприятно для бактерий.

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

Добровольная колонизация

Развитие бактериальной флоры на коже от рождения до совершеннолетия до сих пор систематизированно не изучалось. В течение пренатальной стадии кожа остаётся 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 мытьё 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 Е. 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 % оказались неизвестными штаммами и никогда не были описаны ранее.

Кроме того, были выявлены и некоторое 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 оказались распространёнными: 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 pH — больше бактерий

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

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

Искусственная окклюзия предплечья приводит к существенному изменению pH кожи, композиции и плотности бактериальных штаммов. Например, в одном из исследований до окклюзии pH 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 pH несколько выше, отмечается повышенная бактериальная плотность. Композиция бактериальных штаммов на коже варьирует в зависимости от участка кожи (табл. 1).

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.)

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 (Е. 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 нормальный pH поверхности кожи играет благотворную роль в отношении кожной микрофлоры (табл. 2).

 Таблица 2. Эффект pH кожи на её 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.)

Кислый pH кожи (4,0-4,5) помогает резидентной бактериальной флоре оставаться прикреплённой 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, Р. acnes, Pityrosporum ovale, Corynebacteria продуцируют липазы и эстеразы, которые расщепляют триглицериды на свободные жирные кислоты, приводя к снижению pH поверхности кожи и формируя, таким образом, неблагоприятные условия для кожных патогенов.

Кислый pH 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 — Рер 5, продуцируемый S. epidermidis, частично активен в отношении других стафилококков, особенно S. aureus. Интересно, что кислый pH кожи повышает активность этих антибактериальных липидов и пептидов за счёт улучшения взаимодействия с бактериальной мембраной.

Сохранение баланса

Кислый pH кожи способствует балансу окружения для резидентных бактерий. Изменения кожного pH и других органических факторов играют роль в патогенезе определённых кожных патологий, в их предупреждении и лечении. Р. acnes — классический пример того, как незначительное повышение кожного pH может облегчить переход резидентной бактерии в патогенную. При нормальном pH 5,5 рост Р. acnes минимален, однако лёгкий 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 pH кожи и рост нормальной кожной флоры, ускоряет трансэпидермальную потерю воды и эмиссию углекислого газа. Недавние исследования показали взаимодействие между изменением pH кожи и его последствиями при атопическом дерматите, особенно нарушениями функционирования кожного барьера и повышенной колонизацией S. aureus.

Однако другие исследования подтвердили, что при атопическом дерматите повышенная колонизация S. aureus и другими бактериями ассоциируется с уменьшением сфингозина и продукции церамидов. При атопической экземе не только pH 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 pH кожи от кислотного до щелочного могут быть также фактором риска для развития кандидозной инфекции. Интересно исследование, в котором на предварительно забуференное до pH 6,0 и 4,5 правое и левое предплечье инокулировали суспензию С. albicans и производили окклюзию на 24 часа. Более выраженные воспалительные явления были при высоком pH, что подтвердило повышение вирулентности дрожжей высокими значениями кислотности кожи, а также способность pH модулировать противоинфекционную защитную способность.

Обнаружено также, что уровень pH в складках кожи у 50 страдающих неинсулинозависимым диабетом пациентов был достоверно выше, чем у здоровых волонтёров. 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) pH физиологически выше, чем в других регионах кожи, что способствует росту локальной флоры. Было выяснено, что подмышечные дезодоранты работают за счёт действия на локальные бактерии секрета аксиллярных апокриновых желёз. Нанесение дезодоранта показало достоверную редукцию pH в аксиллярной области, что ингибировало рост подмышечных бактерий.

Влияние внешних факторов

Как считалось ранее, многие внешние факторы влияют на pH 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 pH кожи может вызвать раздражение или нарушение процесса кератинизации. Частое мытьё рук с мылом может повреждать кожу и облегчать колонизацию многими бактериями. Есть данные, что мытьё водой и мылом повреждённой 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 Р. 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 предотвращён, только если pH будет снижен до 5,0 или более низких значений. Интересно, что мытьё водопроводной водой с pH около 8,0 может повышать кислотность кожи и удерживать её в таком состоянии до 6 часов после процедуры. В то же время, микрофлора здоровой кожи является достаточно устойчивой к внешним воздействиям экосистемой. Ежедневный приём 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 pH поверхности кожи на короткое время, и эти временные изменения были лимитированы поверхностными слоями рогового слоя.

Заключение

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

Светлана ТКАЧЕНКО — к. м.н., доцент кафедры дерматологии, венерологии и медицинской косметологии Харьковского национального медицинского университета (Украина)

Виктория СЫЧЁВА — врач-дерматовенеролог (Украина)

По материалам Les Nouvelles Esthetiques