The assessment of the composition of the microbiota of the facial skin in patients with seborrheic dermatitis and metabolic syndrome

Full Text

Себорейный дерматит (СД) – хронический воспалительный дерматоз, возникающий в результате активизации сапрофитной флоры [1]. По данным различных авторов, распространенность себорейного дерматита в мире составляет 1–3% среди взрослых. Принято считать, что главенствующую роль в этиологии этого заболевания занимают липофильные дрожжевые грибы рода Malassezia. На сегодняшний день род Malassezia включает 18 видов, 10 из которых обнаруживают у человека: M. globosa, M. restricta, M. sympodialis, M. dermatis, M. japonica, M. obtusa, M. sloofiae, M. furfur, M. arunalokei, M. yamatoensis, причем M. globosa, M. restricta, M. furfur и M. sympodialis встречаются наиболее часто у пациентов с СД [2]. Рядом авторов накоплены данные о том, что на коже волосистой части головы преобладает M. restricta (84%), на коже туловища – M. globosa (51.79%) [3]. Известно, что изменение химического состава кожного сала (снижение соотношения сквален/триглицериды) способствует гиперколонизации кожи дрожжевыми грибами и переходу их в патогенную форму с развитием воспалительной реакции [4].  

В настоящее время установлено, что наиболее важными факторами развития СД являются: генетическая предрасположенность, иммунодефицитные состояния, беременность, стресс, прием системных глюкокортикоидов или контрацептивов, хронические инфекции, болезнь Паркинсона, болезнь Иценко-Кушинга и др. Вместе с тем, эндокринные нарушения и гиперсекреция кожного сала могут также являться причиной активации условно-патогенного гриба. Недавно нами было выявлено, что метаболический синдром и сахарный диабет могут быть важной коморбидностью у пациентов с СД: получены данные о том, что пациенты с метаболическим синдромом, сахарным диабетом 2 типа, значительной давностью заболевания, а также с вовлечением в процесс трёх и более зон поражения на коже лица, являются группой риска по возникновению среднетяжёлого и тяжёлого течения СД лица [4].

Метаболический синдром (МС) представляет собой клинико-лабораторную совокупность признаков, объединяющих абдоминальное ожирение, увеличение массы висцерального жира, снижение чувствительности периферических тканей к инсулину и гиперинсулинемией, а также нарушения липидного и углеводного обменов. Сегодня считается, что основной причиной развития МС является инсулинорезистентность. О наличии связи между МС и хроническими воспалительными заболеваниями кожи свидетельствуют признаки оксидативного стресса и выявление маркеров воспаления [5].

В последнее время все большее внимание уделяют патогенетической роли микробиоты кожи при метаболическом синдроме. Болезни обмена веществ также характеризуются развитием латентного воспаления, в формировании которого большую роль играет адаптивная иммунная система [5]. Так, на фоне возникающего дисбиоза кожи комменсальная микробиота приобретает выраженную патогенность, что способствует хроническому течению патологических процессов, в частности себорейного дерматита.

В последние десятилетия появление новых методов идентификации микроорганизмов позволяет проводить исследования, целью которых является выявление закономерностей в распределении видов Malassezia spp. Это, в свою очередь, способствует более детальному изучению влияния различных микроорганизмов на течение и степень тяжести различных дерматозов, в том числе себорейного дерматита. В зарубежных литературных источниках приводят различные данные о методе секвенирования и количественной полимеразной цепной реакции для характеристики микроорганизмов у больных СД. Рядом авторов было установлено, что представители родов Micrococcus, Acinetobacter, Staphylococcus, Streptococcus при воспалительном типе СД активно продуцируют гистидиндекарбоксилазу и увеличивают пул свободного гистамина, которые при взаимодействии с гистаминовыми H₁- и H₂-рецепторами в коже вызывают отек, эритему, зуд и повышают секрецию сальных желез. Было показано, что при СД волосистой части головы лидирующее место, среди выделенной микрофлоры, занимают S.capitis (85,7%) и Micrococcus spp. (42,8%) [6].

Вместе с тем, мало сведений о преобладании того или иного вида Malassezia spp.   на коже лица и нет данных о взаимосвязи других микроорганизмов с Malassezia spp. в этой локализации с развитием воспалительного процесса СД на лице у пациентов с нарушением углеводного обмена.

Цель исследования – выявление ассоциации тяжести течения СД и распространенности отдельных микроорганизмов на лице у пациентов с СД лица, с СД лица и метаболическим синдромом и у пациентов с СД лица, с МС и сахарным диабетом 2 типа.

 

 

 

 

 

Материалы и методы.

Дизайн исследования:  

Было проведено открытое сравнительное контролируемое исследование среди 90 пациентов в возрасте от 32 до 67 лет с СД лица, с СД лица и метаболическим синдромом  и у пациентов с СД лица, с МС и сахарным диабетом 2 типа.

 

Условия проведения

Исследование проводилось на базе кафедры дерматовенерологии с клиникой ФГБОУ ВПО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова», лабораторное сопровождение - «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» (г. Санкт-Петербург) в период с сентября 2022 г. по май 2023 г.

 

Критерии соответствия

           Критерии включения: пациенты в возрасте 32-67 лет с подтверждённым диагнозом метаболический синдром, сахарный диабет 2 типа и с наличием признаков СД лица, которые не получали никакого местного и перорального лечения или фототерапии в течение предыдущих двух месяцев.

           Критерии невключения: беременные, ВИЧ-инфицированные, а также лица, получающие психотропные препараты и имеющие сопутствующие неврологические заболевания.

 

Материалы и методы

            Под нашим наблюдением находились пациенты с себорейным дерматитом с вовлечением кожи лица. СД диагностировали на основании типичных клинических проявлений: мелкие воспалительные шелушащиеся фолликулярные папулы и эритематозно-сквамозные высыпания в себорейных зонах. Тяжесть заболевания оценивали с помощью индекса площади и тяжести себорейного дерматита SEDASI (Sеborrheic Dermatitis Area and Severity Index), основанного на оценке четырёх участков лица, каждый из которых составляет 25% общей площади лицевой поверхности: нос (включая носогубные складки), лоб (включая область бровей и верхние веки, левая и правая щека (включая нижнее веко, ухо и подбородок). Для каждой области лица учитывалось по 4 характеристики (каждая из них оценивалась в баллах): распространённость поражения, наличие очагов высыпаний, степень эритемы, степень шелушения [7].

Метаболический синдром диагностировали на основании критериев третьего отчёта Группы экспертов Национальной образовательной программы по холестерину (National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III, NCEP ATP III), разработанных в 2001 г. [8]. Указанные критерии включали абдоминальное ожирение (окружность талии больше 102 см у мужчин и больше 88 см у женщин), гипертриглицеридемию (триглицериды ≥150 мг/дл), низкий уровень ЛПВП (<40 мг/дл для у мужчин и <50 мг/дл для у женщин), гипертензию (артериальное давление ≥ 130/85 мм рт.ст.), гипергликемию (уровень глюкозы в крови натощак ≥110 мг/дл) .

Диагноз сахарного диабета устанавливали согласно диагностическим критериям сахарного диабета и других нарушений гликемии (Всемирная Организация Здравоохранения, 1999–2013) [9]. Критерии включали симптомы сахарного диабета: полиурию/ноктурию, энурез, полидипсию, потерю массы тела, сухость слизистых и кожи, полифагию, а также глюкозу плазмы ≥ 11 ммоль/л, глюкозу плазмы натощак ≥7,0 ммоль/л, двухчасовую постпрандиальную глюкозу ≥11 ммоль/л, гликированный гемоглобин >6,5%.

Взятие материала проводилось из различных анатомических зон лица (лоб, нос, носогубный треугольник, щёчная область, ушная область) путём соскоба чешуек тупым концом стерильного скальпеля с последующим нанесением полученного материала на стерильное предметное стекло [2].

Посев материала осуществляли на ряд плотных и жидких питательных сред: колумбийский, желточно-солевой агар, среду Эндо, Сабуро, тиогликолевую среду и мясопептонный бульон. Для выделения грибов рода Malassezia дополнительно использовали модифицированную плотную среду Леминга-Нотмана. Посевы проводили по методу Голда, засеянные среды инкубировали в термостате при +36^оС в течение 24-48 часов. Рост появлялся на 2-4 сутки. После этого подсчитывали число выросших колоний из засеянного материала. Количество микроорганизмов выражали в колониеобразующих единицах в 1 мл (КОЕ/мл), согласно международным стандартам. Дальнейшую идентификацию характерных изолятов до вида проводили методом времяпролетной масс-спектрометрии с матрично-ассоциированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-TOF MS) с использованием спектрометра Microflex LRF и программным обеспечением «Biotyper RTC». Значения Score ≥ 2,0 использовали в качестве критерия надежной видовой идентификации [2].

 

Этическая экспертиза

 Работа одобрена локальным этическим комитетом Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова Минздрава России, все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании. Исследование выполнено в соответствии с требованиями Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (в ред. 2013 г.).

 

Статистический анализ

Описательная статистика по качественным данным приведена в виде n (%), по количественным – в виде среднего арифметического и стандартного отклонения M(SD) в случае нормального распределения и в виде медианы и межквартильного размаха Me (Q1–Q3) в случае негауссовского распределения. Если в одной из групп распределение не было гауссовским, то для всех групп единообразно использовано представление Me(Q1–Q3). Нормальность распределений проверялась критерием Шапиро-Уилка. Статистическая проверка гипотез для качественных значений проводилась при помощи точного критерия Фишера. Для количественных значений при сравнении разных групп применялся критерий Стьюдента. Если хотя бы одна величина была негауссовской использовался критерий Манна-Уитни. При проверке гипотез достаточным условием отклонения нулевой гипотезы являлось p-значение, меньше 0,05, с учетом поправки на множественные сравнения по методу Холма-Бонферрони.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

Группу исследования составили 90 пациентов в возрасте от 32 до 67 лет. Всех участников исследования разделили на 3 группы: в 1 группу (n=24; 14 мужчин, 10 женщин) включили пациентов в возрасте 39,9 (10,8)  лет с СД  без признаков метаболического синдрома; во 2 группу (n=33;  23 мужчины,  10 женщин) ― пациентов в возрасте 41,7 (10,2)  лет с СД  и метаболическим синдромом; в 3 группу (n=33; 19  мужчин, 14 женщин) составили пациенты в возрасте 50,7 (9,3) лет с проявлениями метаболического синдрома и сахарным диабетом 2 типа.

 

Основные результаты исследования

У половины пациентов обострения заболевания отмечались от 2 раз в год до непрерывного течения процесса без ремиссий. У 21 (23,3%) пациента обострения заболевания наблюдались 2 раза в год, у 22 (24,4%) — 3 раза в год и у одного пациента (1,1%) — непрерывное течение заболевания. Также была отмечена сезонность кожного процесса на лице. В 35 (38,9%) случаях обострение отмечалось осенью и зимой и приходилось на такие месяцы, как октябрь и январь. У пациентов 1 группы на коже лица, преимущественно в области надбровий и переносицы, обнаруживались эритематозно-сквамозные элементы, а также незначительное мелкопластинчатое шелушение в области кожи бровей. У пациентов 2 группы кожный процесс характеризовался воспалительным типом СД: обнаруживались эритематозно-сквамозные очаги ярко-розового цвета, покрытые крупными жирными чешуйками. У пациентов 3 группы на коже лица обнаруживались обширные эритематозно-сквамозные очаги, шелушащиеся фолликулярные папулы, фолликулярные пустулы и бляшки ярко-красного цвета, покрытые чешуйко-корками.

Микробиологическое исследование продемонстрировало наличие Malassezia spp. у пациентов всех трёх групп (Рисунок 1).

Таксономическое распределение Malassezia на видовом уровне позволило идентифицировать M. globosa, M. restricta M. sympodialis и M. furfur, являющихся наиболее распространенными видами. Среди видов Malassezia, культивируемых из чешуек кожи лица, M. globosa была идентифицирована как наиболее часто встречающаяся в группе 2 и 3, тогда как в 1 группе преобладала M. furfur. M. globosa в 1 группе на коже лица наблюдалась в 12 (50,0%) случаев, что значимо реже, чем во 2 группе (29 (87,9%), p=0,014), и значимо реже, чем в 3 группе (32 (97,0%), p <0,001). Различий в частоте других видов Malassezia spp. на коже лица, а также различий по M. globosa между 2 и 3 группами выявлено не было (табл. 1).

Кроме того, у пациентов с поражением кожи лица на фоне МС (2 и 3 группа) отмечалось преобладание M. sympodialis. Также найдено различие по обсемененности M. sympodialis между легкой 11 (45,8%) и тяжелой 25(75,8%) степенями тяжести, p = 0,015. 

При анализе результатов микробиологического исследования материала нами отмечено увеличение обсемененности пораженных участков другими микроорганизмами. Была установлена превалирующая колонизация S. aureus. При анализе всего спектра микроорганизмов, помимо S. aureus, определялись S. hominis, S. epidermidis, а также Streptococcus salivarius, Streptococcus sanguinis, Neisseria mucosa, Neisseria_subflava, Moraxella, Corynebacterium striatum, Escherichia coli, Candida albicans. Отмечались значимые различия между микроорганизмами у пациентов 1, 2 и 3 групп. У пациентов с тяжелым течением заболевания и выраженной клинической картиной заболевания, нарастал спектр микроорганизмов на коже лица, по сравнению с пациентами 1 группы. В 1 группе насчитывалось 4 (4–5) видов, во второй и третьей – 7 (6-7) видов (p₁₂ и p₁₃ <0,001).  Наибольшее видовое разнообразие у пациентов с нарушением углеводного обмена (2 и 3 группы) наблюдалось у бактерий родов Staphylococcus и Streptococcus. Из полученных нами данных (Таблица 2) видно, что колонизация микроорганизмов на коже лица значимо нарастала у пациентов 2 и 3 групп, по сравнению с 1 группой. Среди выделенных стафилококков у пациентов 2 и 3 групп преобладал рост S. аureus, S. еpidermidis, S. hominis. У больных 3 группы S. aureus встречался в 92,3% случаев, в то время как во 2 группе в 13,9%, а в 1 группе в 9.7% случаев. Были обнаружены статистически значимые различия между пациентами 1 и 2 групп (p₁₂ = 0.023). При сравнительном анализе всех трёх групп статистических различий в частоте Staphylococcus epidermidis получено не было (p = 1,00). У пациентов 1 и 2, 1 и 3 групп значимо отличалось количество Streptococcus sanguinis 6(26.1%), 24(65,0%), 24(77,4%) (p₁₂=0,003, p₁₃=0,002).

Найдена положительная корреляция между избыточной массой тела (ИМТ) 30,5 (23,9–31,6) и спектром 6,5 (5,0–7,0) микроорганизмов на коже лица (rs=0,52, p <0,001), рассчитанная по всей выборке. Нами была отмечена высокая обсемененность микроорганизмами кожи лица у всех пациентов 2 и 3 групп со среднетяжёлым и тяжёлым течением СД и показателем ИМТ >26.

 

Обсуждение.

В последние десятилетия изучение микробиоты кожи человека становится областью активных исследований в дерматологии. В норме микробиота кожи способствует поддержанию барьерной функции и обеспечению гомеостаза. Важную роль отводят защите от патогенных микроорганизмов путём выработки антимикробных пептидов бактериями-комменсалами или дрожжевыми грибами рода Malassezia [10]. Вместе с тем секреция протеаз микроорганизмами оказывает влияние на процесс шелушения и обновления рогового слоя, а выработка кожного сала и свободных жирных кислот участвуют в регуляции рН.  Однако, активная секреция липаз Malassezia spp. Может вести к разрушению гидролипидной мантии на поверхности кожи, приводя к выраженной воспалительной реакции на коже пациентов с СД. При этом установлено, что липиды, выделяемые сальными железами, могут служить источником питания для роста бактерий-комменсалов [11]. Взаимодействие Malassezia spp. С иммунной системой ведет к возникновению каскада иммунологических реакций. Было показано, что у пациентов с сахарным диабетом и метаболическим синдромом высокое значение рН поверхности кожи и высокая концентрация глюкозы в эпидермисе создают оптимальную среду для жизнедеятельности патогенных микроорганизмов. Данные нарушения могут способствовать дисбиозу кожи и развитию воспаления [12]. Кроме того установлено, что при СД отмечают увеличение количества NK1+, CD16+ лимфоцитов, повышение активности комплемента и увеличение активированных (HLA-DR4‑positive) лимфоцитов. В периферической крови выявлено повышение концентрации провоспалительных цитокинов: ИЛ‑1β и ФНОα [13]. Так, при тяжелом течении СД отмечается высокая частота обсемененности пораженных участков S. Aureus, S. Сapitis, S. Еpidermidis, Micrococcus spp., Acinetobacter spp. [14]. В исследовании кожных чешуек с волосистой части головы у здоровых лиц и у пациентов c СД, наблюдали преобладание ассоциаций аскомицетовых и базидиомицетовых грибов, при этом соотношение их численности и видовое разнообразие различались у двух категорий обследованных лиц. У больных с СД находили большое количество базидиомицетов, представленных преимущественно Filobasidium floriforme и Malassezia spp., а у здоровых лиц часто выявляли Cryptococcus spp. [15]. Вместе с тем, снижение выработки кожного сала может приводить к снижению синтеза питательных веществ для симбиоза бактерий между собой и способствовать колонизации условно-патогенными видами. В нескольких исследованиях сообщалось о сокращении доминирующего рода Cutibacterium и увеличении численности Corynebacterium на различных участках кожи у взрослых пациентов [16].

             В ходе нашего исследования было показано, что при среднетяжелом и тяжелом течении СД лица у пациентов с нарушением углеводного обмена отмечалось значительное разнообразие микробиоты кожи. Получены результаты, подтверждающие наличие различий в микробном составе между пациентами с себорейным дерматитом, себорейным дерматитом и метаболическим синдромом и себорейным дерматитом, метаболическим синдромом и сахарным диабетом. Результаты проведенных исследований помогли выявить у больных СД изменения как в количественном, так и в качественном составе микробиоценоза кожи (рисунок 2). Наблюдалась тенденция к более высокой распространенности представителей родов Staphylococcus и Streptococcus.  В зоне себорейных поражений у пациентов 2 и 3 групп неизменно возрастало число S. Aureus и S. Epidermidis. Среди видов Malassezia, культивируемых из чешуек кожи лица, M. Globosa была идентифицирована, как наиболее часто встречающаяся в группе 2 и 3. Методом масс-спектрометрии нами получены данные, позволяющие рассматривать себорейный дерматит как своеобразную форму «хронической инфекции», обусловленной ассоциацией различных условно-патогенных бактерий и грибов. Была выявлена положительная корреляционная зависимость между количеством дрожжеподобных грибов Malassezia, другими микроорганизмами и клинической тяжестью поражений у пациентов с СД лица. У пациентов с жирным и воспалительным типом СД, среднетяжелым и тяжелым течением наблюдались значительные изменения в относительной численности (%) видов бактерий. Выявлено повышение показателей колонизационной плотности у обследованных, увеличение обсемененности патогенными и условно патогенными видами микроорганизмов, и наибольший удельный вес в составе микробиоты занимали Staphylococcus spp.

Нами было отмечено, что у всех пациентов в зоне поражения обнаружен чрезмерный рост отдельных микроорганизмов и создаются благоприятные условия для образования множества токсических метаболитов, которые по общепринятым представлениям, несомненно, оказывают повреждающее действие и на биологические мембраны клеток, и на функциональное состояние кожного барьера.

Заключение.

Изучение взаимоотношений и тонкого баланса между кожей и микробиотой у пациентов с различными воспалительными и невоспалительными заболеваниями кожи являются важными шагами для понимания их патогенеза. Полученные сведения о состоянии микробиоты кожи и виде Malassezia spp. у пациентов с СД лица и нарушением углеводного обмена позволит разработать более эффективные терапевтические вмешательства для лечения рецидивирующего СД. Дальнейшие молекулярно-генетические исследования позволят лучше понять эту взаимосвязь и разработать эффективную тактику ведения таких больных.

About the authors

Kristina J. Molodykh

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: molodyhkristina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5479-5652
SPIN-code: 9472-9640

Assistant Professor

Россия, Saint Petersburg

Elena R. Araviiskaia

First Pavlov State Medical University of St. Petersburg

Email: arelenar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6378-8582
SPIN-code: 9094-9688
Scopus Author ID: 56730990100
ResearcherId: AAL-7963-2020

MD, Dr. Sci. (Med), Professor

Россия, Lva Tolstogo str., 6-8, 197022, Saint Petersburg

Evgeny V. Sokolovskiy

First Pavlov State Medical University of St. Petersburg

Email: s40@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7610-6061
SPIN-code: 6807-7137

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Россия, Lva Tolstogo str., 6-8, 197022, Saint Petersburg

Lyudmila A. Kraeva

St. Petersburg Research Institute of Epidemiology
and Microbiology named after Pasteur

Email: lykraeva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9115-3250

Professor

St. Petersburg Research Institute of Epidemiology
and Microbiology named after Pasteur

Россия, 197101, Санкт-Петербург ул. Мира, д. 14

References

Supplementary files