Влияние топического средства, содержащего эктоин, на микробиом кожи при атопическом дерматите

РЕЗЮМЕ

Цель исследования: исследовать влияние крема «Перфэктоин», содержащего 7% эктоина, на клинические симптомы атопического дерматита (АтД), а также таксономическое разнообразие и численность микроорганизмов, колонизирующих кожный покров больных АтД

Материал и методы: исследование проводили с августа по ноябрь 2019 г. в Москве. Под наблюдением находились 30 пациентов в возрасте от 16 до 45 лет с диагнозом АтД. Пациенты посещали врача до и после 1 нед. обработки кремом «Перфэктоин». Каждый раз их осматривал врач-аллерголог, брали пробы с кожи на микробиоту. Счет клинических симптомов поражения кожи оценивали в соответствии со шкалой EASI (Eczema Area and Severity Index), оценивающей степень тяжести локального поражения кожи в баллах. Видовую идентификацию и количественную оценку микробиома кожного покрова проводили методом время пролетной МАСС-спектрометрии (MALDI-TOF).

Результаты исследования: микробиом кожи пациентов с АтД имеет богатое таксономическое разнообразие и представлен микроорганизмами с различными экологическими характеристиками. Воздействие «Перфэктоина» на разные микроорганизмы было неодинаковым. В соответствии с оказанным эффектом все микроорганизмы можно разделить на три группы. В первой группе численность микроорганизмов после применения «Перфэктоина» снижалась. Таких видов было большинство — 59% (31 из 53 видов). Во второй группе, к которой относятся 30% микроорганизмов (16 из 53 видов), численность после недельной обработки «Перфэктоином» нарастала. В третьей группе, составляющей 11% (6 из 53 видов), численность не изменялась. Применение крема «Перфэктоин» уменьшает гиперемию, интенсивность воспаления кожи (уплотнение, папулы/отек) и расчесывание, что влияет на снижение общей суммы баллов тяжести и интенсивности локального воспаления.

Заключение: воздействие «Перфэктоина» на микробиом кожи пациентов с АтД было различным. Около 60% микроорганизмов статистически достоверно снизили численность после контакта в течение недели с кремом «Перфэктоин». У остальных микроорганизмов (около 40%) численность не изменилась или повысилась. По-видимому, эти микроорганизмы либо не участвуют в патогенезе АтД, либо оказывают положительное воздействие на течение АтД (S. hominis, S. epidermidis), например контролируя численность S. aureus.

Ключевые слова: микробиом кожи, атопический дерматит, эктоин, Staphylococcus aureus.

Для цитирования: Мокроносова М.А., Желтикова Т.М. Влияние топического средства, содержащего эктоин, на микробиом кожи при атопическом дерматите. РМЖ. Медицинское обозрение. 2020;4(1):19-25. DOI: 10.32364/2587-6821-2020-4-1-19-25.

Введение

Атопический дерматит (АтД) — заболевание, для которого характерно нарушение эпителиального барьера кожи, через который различные белки и токсины бактерий проникают в глубь дермы. Нормальную кожу человека колонизируют полимикробные сообщества. Однако при многих кожных заболеваниях эти микроорганизмы активно участвуют в патофизиологических процессах. Известно, что при АтД среди всего видового разнообразия микробиома кожи негативную патогенетическую роль играют грамположительные бактерии рода Staphylococcus и липофильные дрожжи рода Malassezia. Эти микроорганизмы относятся к представителям облигатной условно-патогенной микрофлоры теплокровных животных и человека. Особый интерес эти микроорганизмы вызывают как триггерный фактор развития АтД, что связано с их способностью индуцировать высокий уровень IgE-антител к своим продуктам жизнедеятельности у пациентов с АтД. Поиск эффективных средств для терапии таких пациентов начинается, помимо базисной терапии, с подбора топических средств, которые обеспечивают защиту эпителия и поддерживают микробиом кожи в состоянии гомеостаза. Средства, увлажняющие кожу и создающие на ней защитный слой, имеют приоритетное значение при АтД. К таким кремам относится «Перфэктоин», содержащий эктоин. «Перф­эктоин» — крем для наружного применения, в состав которого входит эктоин. Предназначен для борьбы с сухостью кожи и такими симптомами, как зуд, покраснение, шелушение, воспаление кожи. Активным компонентом крема является уникальное вещество эктоин в 7% концентрации — натуральный компонент, обладающий способностью удерживать большое количество молекул воды, что формирует своеобразный «эктоин-гидрокомплекс» на поверхности кожи, который защищает кожу от повышенной потери влаги, а также препятствует воздействию на нее раздражающих факторов и аллергенов. Эктоин был впервые выделен из микроорганизмов, обитающих в экстремально неблагоприятных условиях окружающей среды (гейзеры, соляные озера, пустыни). Также в состав крема «Перфэктоин» входит липооптимум-комплекс, который восстанавливает оптимальный уровень увлажнения путем естественного восстановления водно-липидного баланса. Компонентами комплекса являются церамиды, сквалан, липиды натуральных масел (оливкового и масла ши), кардиоспермум халикакабский, триглицериды каприновой и каприловой кислот и др.

Эктоин — природный циклический тетрагидропиримидин, осмолит, активно связывающий молекулы воды. Согласно международным исследованиям, эктоин при топическом нанесении улучшает гидратацию кожного покрова и восстанавливает его барьерную функцию [1]. Сведения о влиянии эктоина на микробиом кожи пациентов с АтД ограничены.

Цель работы: исследовать влияние крема «Перфэктоин» на клинические симптомы АтД, а также таксономическое разнообразие и численность микроорганизмов, колонизирующих кожный покров больных АтД.

Материал и методы

Клиническое исследование проводили с августа по ноябрь 2019 г. в Москве. Под наблюдением находились 30 пациентов в возрасте от 16 до 45 лет с диагнозом АтД. Согласно общепринятым стандартам диагностики обследование включало: сбор анамнеза, анкетирование, кожные пробы с основным набором ингаляционных аллергенов, определение IgE-антител в сыворотке крови.

Критерии включения пациентов в исследование:

• соответствие диагностическим критериям АтД по Hanifin;
• SCORAD не более 50 баллов;
• отсутствие в терапии топических стероидных средств и иммуносупрессантов;
• поражение кожи в типичных для АтД местах: на сгибательных поверхностях рук и ног, шеи.

Критерии исключения:

• наличие очагов мокнутия и экзематозного поражения в локусах забора биоматериала;
• психиатрическая патология;
• использование топических стероидных и других противовоспалительных кремов.

Дизайн исследования

Визит 1. Заполнение регистрационной карты. Забор биоматериала с пораженных симметрично расположенных участков кожи. Обучение методике обработки пораженных участков кожи кремом «Перфэктоин».

Визит 2 (через 7 дней). Забор биоматериала с обработанных участков кожи кремом «Перфэктоин» и симметрично расположенных необработанных участков кожи.

Счет клинических симптомов. Поражение кожи в местах забора проб на микробиом оценивали в баллах в соответствии со шкалой EASI (Eczema Area and Severity Index — индекс распространенности и тяжести экземы): 0 — симптом отсутствует; 1 — легкая степень; 2 — средняя степень; 3 — сильная степень [2]. Оцениваются следующие параметры: 1) гиперемия кожи; 2) интенсивность воспаления кожи (уплотнение, папулы/отек); 3) интенсивность расчесывания; 4) интенсивность лихенификации.

Забор проб с кожного покрова на микрофлору. Пробы с кожи 30 пациентов с АтД брали 2 раза: до использования и через неделю после ежедневного (2 раза в день) использования крема. Во время 1-го визита соскобы брали с 2 симметрично расположенных участков поврежденной кожи площадью 2×2 см. В течение недели пациенты обрабатывали только один участок кожи. На 2-м визите пробы брали с этих же участков кожи: с того, который обрабатывали в течение недели, и с необработанного. Пробы для выделения микробиоты, в т. ч. Staphylococcus spp., помещали в стерильный контейнер с угольной
средой.

MALDI-TOF масс-спектрометрия. Видовую идентификацию и количественную оценку микробиома кожного покрова проводили методом времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI-TOF, ООО «Мобил Медикал Лаб»).

Статистическую обработку количественных данных выполняли с помощью статистических формул для расчета средней арифметической, ошибки средней, доверительного интервала программы Microsoft Office Excel 2010 и Statistiсa 6.0.

Результаты исследования

С кожного покрова пациентов с АтД выделялась богатая по разнообразию микробиота — всего было идентифицировано 53 вида из 28 родов. До обработки кожного покрова кремом «Перфэктоин» было выявлено 44 вида. После лечения видовое разнообразие микробиома уменьшилось до 36 видов (табл. 1). Численность микроорганизмов варьировала от 1,0×10² до 1,1×10⁷ КОЕ/см². Наиболее многочисленными были 6 видов: Acinetobacter baumannii, Acinetobacter lwoffii, Bacillus cereus, Enterobacter cloacae, Pseudomonas oryzihabitans и Stenotrophomonas maltophilia, численность которых на коже пациента достигала 10⁷ КОЕ/см². Все эти бактерии регулярно выделяют из различных биотопов человека и других теплокровных, особенно Enterobacter cloacae.

Воздействие «Перфэктоина» на разные микроорганизмы было неодинаковым. В соответствии с оказанным эффектом все микроорганизмы можно разделить на три группы. В первой группе численность микроорганизмов после применения «Перфэктоина» снижалась. Таких видов было большинство — 59% (31 из 53 видов). Во второй группе, к которой отнесены 30% микроорганизмов (16 из 53 видов), численность после недельной обработки «Перфэктоином» нарастала. В третьей группе, составляющей 11% (6 из 53 видов), численность не изменялась (рис. 1). Анализ биологии и экологии микроорганизмов второй и третьей групп свидетельствовал, что в большинстве своем это все те же широко распространенные эврибионтные виды, которые не связаны с АтД, за некоторым исключением.

В первой группе микроорганизмов, численность которых снизилась после обработки кожи «Перфэктоином», наибольший интерес представляют бактерии рода Staphylococcus и дрожжи рода Malassezia, которые нами были выявлены только у одного пациента. Стафилококки были выявлены у 90% пациентов (27 из 30). До терапии было выявлено 7 видов стафилококков. После обработки «Перфэктоином» число видов стафилококков уменьшилось до 4 (табл. 1, рис. 2). Наиболее многочисленным видом среди стафилококков был S. aureus (см. рис. 2), печально известный своим участием в развитии тяжелого АтД. Его численность достигала 10⁶ КОЕ/см². Однако его удельное обилие (доля от общей численности всех стафилококков) после применения «Перфэктоина» уменьшилась. S. aureus обнаружили у 15 (50%) из 30 пациентов (рис. 3). Причем у 11 (73%) из 15 численность золотистого стафилококка снизилась, у 3 (20%) осталась неизменной и только у одного пациента увеличилась после использования «Перфэктоина» (рис. 4).

Численность S. epidermidis после недельной обработки «Перфэктоином» достоверно не изменилась, оставшись на уровне 10⁵ КОЕ/см², как и удельное обилие — 11,3–12,7%. Однако этот вид доминировал по встречаемости: его наиболее часто выявляли у пациентов (см. рис. 3).

Доля S. hominis от общей численности всех стафилококков, как упоминалось выше, увеличилась. Удельное обилие, а значит, и численность остальных видов стафилококков, в т. ч. и S. haemolyticus, не превышала 1% (см. рис. 2). S. hominis выявляли у трети пациентов, а S. haemolyticus — у 23%. Остальные виды обнаружены только у 1–2 пациентов.

Еще одна группа микроорганизмов, представляющая определенный интерес при АтД, — это дрожжи рода Candida, которых было выделено 5 видов (см. табл. 1). Дрожжи рода Candida выявляли нечасто (рис. 5). Среди рода Candida по частоте выявления и численности абсолютно доминирует C. parapsilosis, тогда как все остальные виды, в т. ч. и C. albicans, по обилию не превышают 1% от численности всех Candida spp. (рис. 6), а встречаемость варьирует от 3% до 6% (см. рис. 5). Все Candida spp., кроме C. pulcherrima, снизили численность после недельного контакта с «Перфэктоином» (см. табл. 1).

Rhodotorula mucilaginosa в последние годы привлекает к себе внимание аллергологов. В наших исследованиях этот вид выявляли нечасто — у 20% пациентов (6 из 30), уровень численности достигал 10⁴ КОЕ/см². После применения «Перфэктоина» численность Rh. mucilaginosa снизилась на порядок (см. табл. 1).

Клинические симптомы оценивали в соответствии со шкалой EASI. На рисунке 7 представлены данные средних значений общей суммы баллов на симметрично расположенных (обработанных и необработанных) участках кожи. Средние значения суммарных баллов не отличались в группах сравнения до обработки кремом и статистически достоверно различались через неделю после ежедневной обработки кожи «Перфэктоином».

При оценке влияния крема на отдельные симптомы оказалось, что наиболее интенсивное снижение характерно для таких симптомов, как гиперемия, воспаление (уплотнение, папулы/отек) и расчесывание кожи. Воздействие крема «Перфэктоин» на лихенификацию кожи было менее выраженным (рис. 8).

Обсуждение

Одним из важных аспектов лечения АтД считают подбор оптимального для конкретного пациента средства для увлажнения кожи и восстановления ее барьерной функции. Эктоин — низкомолекулярный органический осмолит, связывающий воду. Ранее на здоровых людях было доказано, что его применение улучшает увлажнение кожи и влияет на восстановление ее барьерной функции [1, 3]. Испытание 7% эктоинсодержащего крема на пациентах с АтД свидетельствовало о его эффективности, в т. ч. и по сравнению с другими увлажняющими средствами [1, 4]. Наши данные сопоставимы с данными H.K.L. Ellis et al. Все пациенты отмечали улучшение состояния кожи после недельного применения крема «Перфэктоин». Однако воздействие эктоина (прямого или опосредованного) на микробиом кожи не изучалось.

Известно, что микробиом кожи человека отличается у разных индивидов, а также у одного человека на разных участках кожи; это зависит от пола, возраста, социально-экономических и гигиенических особенностей. Микробиом здоровых людей отличается бóльшим таксономическим разнообразием, чем у пациентов с АтД [5–7]. Микробиом кожи обследованных нами пациентов с АтД имеет достаточно богатое таксономическое разнообразие (53 вида) и представлен микроорганизмами с различными экологическими характеристиками. В большинстве своем это микроорганизмы, географически широко распространенные, тесно связанные как с организмом теплокровных, так и обитающие в окружающей среде (почве, воде, на листьях и т. д.). Некоторые микроорганизмы на коже наших пациентов достигали высокой численности — 10⁷ КОЕ/см² (A. baumannii, A. lwoffii, B. cereus, E. cloacae, P. oryzihabitans и S. maltophilia). Все эти бактерии регулярно выделяют из различных биотопов человека и других теплокровных, особенно E. cloacae. Какого-либо отношения к патогенезу АтД эти микроорганизмы, по-видимому, не имеют, кроме S. maltophilia и A. lwoffii [5, 8].

Хорошо известно, что ведущую роль в иммунопатогенезе АтД занимает S. aureus, который колонизирует кожу у 60–100% больных с АтД и у 5–30% здоровых людей [9]. Взаимодействие между S. aureus и человеком многоаспектно. Можно выделить несколько наиболее значимых факторов, которые нельзя не учитывать при анализе взаимосвязи между колонизацией S. aureus и развитием АтД. Заселение S. аureus кожного покрова человека приводит к нарушению эпидермального барьера, дефициту антимикробных пептидов, снижению уровня филлагрина, гиперэкспрессии цитокинов Т-хелперов Th2/Th17, изменению липидного профиля кожи и т. д. [6, 9–12]. В нашем исследовании этот вид доминировал среди прочих видов стафилококков. Причем у большинства пациентов (73%) численность золотистого стафилококка снижалась, у 3 (20%) осталась неизменной и только у одного пациента увеличилась после использования «Перфэктоина». Все это может свидетельствовать о подавляющем воздействии «Перфэктоина» на колонизацию кожи этими патогенетически значимыми для АтД микроорганизмами.

Известно, что S. epidermidis и S. hominis являются естественными конкурентами S. aureus. Появление на коже S. epidermidis в какой-то степени свидетельствует о восстановлении равновесия между стафилококками в микробиоме кожи. В настоящее время в литературе имеются данные о том, что присутствие на коже S. hominis и S. epidermidis влияет на снижение численности S. aureus, препятствует образованию его биопленок, а также снижает тяжесть течения АтД [10, 13, 14]. Кроме того, S. epidermidis — один из основных микроорганизмов кожного покрова, который связывается с рецепторами кератиноцитов, блокируя присоединение к ним S. aureus [6].

Дрожжи рода Candida тесно связаны с человеком. Однако данные о колонизации ими кожного покрова пациентов с АтД не очень многочисленны и к тому же противоречивы. Некоторые исследователи считают, что Candida spp. могут играть важную роль в развитии АтД, стимулируя иммунный ответ, продукцию специфических IgE-антител и т. д. [15]. Нами выявлено 5 видов Candida spp. Наиболее часто выявляли C. parapsilosis, тогда как C. albicans регистрировали в 2 раза реже. Остальные виды были обнаружены только у одного пациента.

Безусловно, S. aureus считают одним из ведущих видов бактерий, принимающих участие в патогенезе АтД. Однако в литературе имеются немногочисленные публикации, посвященные другим бактериям, присутствующим на коже при АтД. Так, A. lwoffii редко выделяют с кожного покрова больных АтД. Тем не менее был описан клинический случай АтД, когда был выявлен этот микроорганизм и доказана его клиническая значимость при АтД [5, 8]. Имеются данные, что численность S. maltophilia у пациентов с АД значительно выше, чем у здоровых людей [5, 8].

Заключение

Таким образом, при локальном нанесении на кожу крем «Перфэктоин» способствует уменьшению гиперемии, воспаления кожи (уплотнение, папулы/отек) и расчесывания, что влияет на снижение общей суммы баллов тяжести АтД и интенсивности локального воспаления. Несомненно, в этом играет роль и снижение численности целого ряда микроорганизмов. Микробиом кожи пациентов с АтД имеет богатое таксономическое разнообразие и представлен микроорганизмами с различными экологическими характеристиками. В настоящее время невозможно с уверенностью утверждать, какую роль в патогенезе АтД играют те или иные микроорганизмы, за исключением стафилококков, главным образом S. aureus, а также S. epidermidis и S. hominis. Воздействие «Перфэктоина» на микробиом кожи пациентов с АтД различно. Около 60% микроорганизмов статистически достоверно снизили численность после контакта с кремом в течение недели. У остальных микроорганизмов (около 40%) численность не изменялась или повысилась. По-видимому, эти микроорганизмы либо не участвуют в патогенезе АтД, либо оказывают положительное воздействие на течение АтД (S. hominis, S. epidermidis), например контролируя численность S. aureus. Нельзя исключать и того, что при гидратации кожи кремом «Перфэктоин» улучшались условия жизни некоторых сапрофитных микроорганизмов, которые колонизируют как почву, воду, листья, так и организм теплокровных животных, в т. ч. человека, но не играют никакой роли в патогенезе АтД.

Благодарность

Публикация осуществлена при поддержке компании ООО «Ядран» в соответствии с внутренней политикой и действующим законодательством РФ. ООО «Ядран», его работники либо представители не принимали участия в написании настоящей статьи, не несут ответственности за содержание статьи, а также не несут ответственности за любые возможные относящиеся к данной статье договоренности либо финансовые соглашения с любыми третьими лицами. Мнение ООО «Ядран» может отличаться от мнения авторов и редакции.

Литература

1. Scientific Information: Ectoin the natural stress-protecting molecule. Bitop AG, Germany. (Electronc resourse). URL: http://www.ectoin.net/data/download/bitop_ basisbroschuere.pdf. Access date: 21.01.2020.
2. Chopra R., Vakharia P.P., Sacotte R. et al. Severity strata for Eczema Area and Severity Index (EASI), modified EASI, Scoring Atopic Dermatitis (SCORAD), objective SCORAD, Atopic Dermatitis Severity Index and body surface area in adolescents and adults with atopic dermatitis. Br J Dermatol. 2017;177(5):1316–1321. DOI: 10.1111/bjd.15641.
3. Marini A., Reinelt K., Krutmann J., Bilstein A. Ectoine-containing cream in the treatment of mild to moderate atopic dermatitis: a randomised, comparatorcontrolled, intra-individual double-blind, multi-center trial. Skin Pharmacol Physiol. 2014;27(2):57–65.
4. Ellis H.K.L, Sum K.J., Gigi N.W.G. et al. Testing an Ectoin Containing Emollient for Atopic Dermatitis. Curr Pediatr Rev. 2019;15(3):191–195. DOI: 10.2174/157339631566619 0415144244.
5. Flores G.E., Seite S., Henley J.B. et al. Microbiome of affected and unaffected skin of patients with atopic dermatitis before and after emollient treatment. J Drugs Dermatol. 2014;13(11):1365–1372.
6. Williams M.R., Gallo R.L. The role of the skin microbiome in atopic dermatitis. Curr Allergy Asthma Rep. 2015;15(11):65. DOI: 10.1007/s11882-015-0567-4.
7. Kennedy E.A., Connolly J., Hourihane J.O. et al. Skin microbiome before development of atopic dermatitis: Early colonization with commensal staphylococci at 2 months is associated with a lower risk of atopic dermatitis at 1 year. J Allergy ClinImmunol. 2017;139(1):166–172. DOI: 10.1016/j.jaci.2016.07.029.
8. Scheinfeld N. Superinfection of Eczema with Multiple Acinetobacter Species. Acta Derm Venereol. 2003;83(2):143. DOI:10.1080/00015550310007562.
9. Kim J., Kim B.E., Ahn K., Leung D.Y.M. Interactions Between Atopic Dermatitis and Staphylococcus aureus Infection: Clinical Implications. Allergy Asthma Immunol Res. 2019;11(5):593–603. DOI: 10.4168/aair.2019.11.5.593.
10. Blicharz L., Rudnicka L., Samochocki Z. Staphylococcus aureus: an underestimated factor in the pathogenesis of atopic dermatitis? Postepy Dermatol Alergol. 2019;36(1):11– 17. DOI: 10.5114/ada.2019.82821.
11. Nakatsuji T., Chen T.H., Narala S. et al. Antimicrobials from human skin commensal bacteria protect against Staphylococcus aureus and are deficient in atopic dermatitis. Sci Transl Med. 2017;9(378). pii: eaah4680. DOI: 10.1126/scitranslmed.aah4680.
12. Fyhrquist N., Muirhead G., Prast-Nielsen S. et al. Microbe-host interplay in atopic dermatitis and psoriasis. Nat Commun. 2019;10(1):4703. DOI: 10.1038/s41467-019-12253-y.
13. Paller A.S., Kong H.H., Seed P. et al. The microbiome in patients with atopic dermatitis. J Allergy Clin.Immunol. 2019;143(1):26–35. DOI: 10.1016/j.jaci.2018.11.015.
14. Hon K.L., Kung J.S.C., Tsang K.Y.C. et al. Emollient Acceptability in Childhood Atopic Dermatitis: Not All Emollients are Equal. Curr. Pediatr Rev. 2018;14(2):117–122. DOI: 10.2 174/1573396313666170605080034.
15. Javad G., Taheri Sarvtin M., Hedayati M.T. et al. Evaluation of Candida Colonization and Specific Humoral Responses against Candida albicans in Patients with Atopic Dermatitis. Biomed Res Int. 2015;2015:849206. DOI: 10.1155/2015/849206.

Сведения об авторах:
Желтикова Татьяна Михайловна — д.б.н., заведующая лабораторией, ORCID iD 0000-0001-5394-7132; Мокроносова Марина Адольфовна — д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник, ORCID iD 0000-0003-2123-8440. ФГБНУ НИИВС им. И.И. Мечникова. 105064, Россия, г. Москва, Малый Казенный переулок, д. 5А.

Контактная информация: Желтикова Татьяна Михайловна, e-mail: t-zheltikova@yandex.ru. 
Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. 
Конфликт интересов отсутствует. 
Статья поступила 18.02.2020.