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

Лиман Монти

Фундаментальное значение буквально неразрывной связи между эпидермисом и дермой наиболее заметно на примере тех, кому этой связи не хватает. Представьте, что каждый раз, как вы почешетесь или зацепитесь ногой за ножку стола, у вас будет слезать кожа. Мозоль размером с монетку на ступне может причинять ужасную боль, но что, если 80 % вашей кожи – одна сплошная рана?

Хассан, семилетний сирийский иммигрант, живущий в Германии, родился с генетическим заболеванием – буллезным эпидермолизом, при котором белок, связывающий дерму и эпидермис, отсутствует. Усилие, нужное, чтобы повернуть ручку двери, может содрать эпидермис с его руки, вызвать сильную боль и разрушить барьер кожи, выпуская наружу воду и впуская микробов внутрь. Участки здоровой кожи у Хассана остались только на лице, левом бедре и в нескольких местах на туловище. В таком состоянии он бы долго не прожил. Почти половина детей с этим диагнозом не доживает до совершеннолетия.

Врачи Хассана в университетской детской больнице в Бохуме, Германия, пытались использовать общепринятое лечение с помощью пересадки кожи отца мальчика, но его тело отторгло чужую ткань. В 2015 году врачи решили обратиться за помощью к доктору Микеле де Люка и его команде из Университета

Модены и Реджо-Эмилии, Италия. Группа разрабатывала несколько интересных способов выращивания здоровой кожи в лабораторных условиях, но они еще не испытывались на людях – что уж говорить о мальчике, у которого здоровой была только пятая часть кожи. Тем не менее, у Хассана взяли клетки оставшегося здорового эпидермиса и поместили в лабораторную чашку. Буллезный эпидермолиз вызван мутацией гена LAMB3, который отвечает за формирование мембраны между дермой и эпидермисом. Поэтому итальянские ученые заразили эти клетки вирусом, содержащим здоровую версию гена, то есть генетически модифицировали их. Затем команда вырастила в лаборатории девять квадратных футов (около 0,85 кв. метра) этой обновленной кожи и с помощью двух операций укрыла открытую израненную кожу мальчика новым покровом. Весь процесс занял приблизительно восемь месяцев.

Тело Хассана не отторгло новую кожу, и впервые в жизни у него появился защитный внешний барьер. Но это было не самое примечательное открытие. Когда спустя два года после экспериментальной операции исследование было опубликовано, кожа Хассана все еще была здоровой [40] . Стволовые клетки, появившиеся в новой коже, сформировали совершенно новый базальный слой, постоянно производящий свежие, здоровые клетки кожи. В случае Хассана наш забытый орган послужил лабораторией сразу для двух важных полей революционной медицины – для терапии стволовыми клетками и генной терапии.

40

Hirsch, T., Rothoeft, T., Teig, N., Bauer, J. W., Pellegrini, G., De Rosa, L., Scaglione, D., Reichelt, J., Klausegger, A., Kneisz, D. and Romano, O., ‘Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells’, Nature, 551(7680), 2017, pp. 327–332

Продвигаясь в глубину кожи, мы перестаем различать, где заканчивается кожа и начинаются другие ткани. Матрица из коллагена и эластина в дерме постепенно уступает место бесформенной области, населенной адипоцитами, или жировыми клетками. Считать эту область, известную как гиподерма (или подкожная жировая клетчатка), третьим, отдельным слоем кожи или не относить к коже вообще – это только вопрос трактовки. Этот нелюбимый слой может казаться совершенно неинтересным, но адипоциты важны для хранения энергии, изоляции нашего организма от внешней среды и создания незаменимого слоя подкладки. В гиподерме также много сосудов, превращающих ее в идеальную среду для введения лекарств, например, инсулина.

Как бы то ни было, мы обычно имеем дело с гиподермой в виде нашего творожистого компаньона – целлюлита. Это выпадение наружу подкожного жира превращает кожу в подобие апельсиновой корки, покрытое ямочками. Это не болезнь, а естественный процесс, с которым сталкиваются практически все половозрелые женщины. Целлюлит встречается у 90 % женщин и только у 10 % мужчин, и это связано со строением подкожной жировой клетчатки. Подкожный жир удерживается на месте с помощью коллагеновых волокон, спускающихся из дермы. У женщин эти волокна расположены параллельно, как колонны в греческом храме. Под действием сложной смеси из гормонов, генетики, возраста и набора веса (хотя целлюлит часто встречается и у молодых, спортивных и худых женщин) адипоциты могут выпадать в дерму, образуя целлюлит. У мужчин коллагеновые волокна расположены крест-накрест, подобно готическим аркам, и удерживают жировую ткань в подкожном слое.

Кожа невероятна. Находясь на внешних границах тела, она одновременно и защищает нас от внешнего мира, и связывает с ним. Она знакома и в то же время полна загадок, и наука показывает, что чем внимательнее мы смотрим на кожу, тем больше узнаем о самих себе. И впереди еще очень много открытий.

2

Сафари по коже

О клещах и микробиомах

«Великие дела состоят из множества малых дел, собранных воедино»

Винсент Ван Гог

Когда вы внимательно смотрите на свою руку, вы похожи на пассажира самолета, смотрящего вниз на землю с высоты 9 километров. Вы видите холмы и каньоны, образованные отметинами, шрамами и сухожилиями, маленькие по сравнению с огромными, как горы, костяшками пальцев. Возможно, вы видите голубые реки вен, или, если у вас много волос, ваша рука будет покрыта лесом. И точно так же, как на самолете, вы можете увидеть поверхность внизу, но не увидите признаков жизни. Но когда самолет начнет снижаться, вы заметите строения и дороги, а потом отдельные машины, снующие по этим дорогам. Наконец, после посадки вы выйдете из аэропорта и увидите на улицах толпы людей, которые были для вас невидимы из иллюминатора самолета.

Если бы вы могли с таким же увеличением рассмотреть поверхность кожи, то увидели бы незнакомый, удивительный мир, населенный множеством микроскопических существ. На самом деле, на двух квадратных метрах нашей кожи обитает больше 1000 различных видов бактерий, не говоря о грибках, вирусах и микроскопических паразитах [41] . Многие из этих бактерий – комменсалы, они счастливо живут на коже, не причиняя своему носителю вреда, но и не принося ему пользы. Некоторые бактерии – мутуалисты [42] , они приносят нам пользу и являются конструктивными компонентами кожи. Но есть и другие, патогенные бактерии, которые нам активно вредят. Рамки размываются еще больше, когда речь заходит о «патобионтах», подлых двуличных бактериях, которые обычно мирно живут на поверхности

кожи, но, если обстоятельства меняются, могут вызывать болезнь. Это сообщество из хороших, плохих и злых, которое живет с нами, называется микробиомом кожи, и это сложный и удивительный мир. В 2012 году были опубликованы первые базы данных Проекта человеческого микробиома, созданного, чтобы в деталях определить микроорганизмы, населяющие оболочки человека, а именно – кожу, кишечник, репродуктивные органы и дыхательные пути [43] . Сейчас мы знаем, что на наших поверхностях живет не меньше – а возможно, и больше – микроорганизмов, чем клеток в нашем организме. Считать точное количество микроорганизмов на коже – все равно, что подсчитывать песок на морском побережье, числа разнятся между тридцатью девятью и сотней триллионов микроорганизмов, по сравнению с 30 триллионами клеток организма [44] , [45] . Результаты проекта показывают, что эти множества на нас и внутри нас влияют на здоровье. И воздействие и настройка этих популяций может произвести революцию в медицине.

41

Grice, E. A., Kong, H. H., Conlan, S., Deming, C. B., Davis, J., Young, A. C., Bouffard, G. G., Blakesley, R. W., Murray, P. R., Green, E. D. and Turner, M. L., ‘Topographical and temporal diversity of the human skin microbiome’, Science, 324(5931), 2009, pp. 1190–92

42

Мутуализм – взаимополезное сожительство.

43

Human Microbiome Project Consortium, ‘Structure, function and diversity of the healthy human microbiome’, Nature, 486(7402), 2012, pp. 207–14

44

Sender, R., Fuchs, S. and Milo, R., ‘Are we really vastly outnumbered? Revisiting the ratio of bacterial to host cells in humans’, Cell, 164(3), 2016, pp. 337–40

45

Sender, R., Fuchs, S. and Milo, R., ‘Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body’, Public Library of Science, Biology, 14(8), 2016, p.e1002533

Так же, как на Земле есть радикально различающиеся экосистемы и среды обитания, например, океаны, пустыни и дождевые леса, в человеческой коже есть среды, поддерживающие абсолютно разные популяции флоры и фауны. Теплые и влажные области между пальцами ног совершенно не похожи на сухую, напоминающую пустыню поверхность стоп. С такой географией связан ряд болезней. Например, на лице и коже головы много сальных желез, выделяющих жиры – поэтому они ощущаются жирными. Это отличная среда для грибка Malassezia, любящего жир, и считается, что переизбыток этого грибка – причина себорейного дерматита. Это заболевание со странно звучащим названием на самом деле очень распространено. Оно характеризуется появлением зудящей красной шелушащейся кожи вокруг носа и бровей и перхотью в волосах. Его часто путают с экземой, но лечить его нужно по-другому, обычно с помощью противогрибковых препаратов, чтобы убрать малассезию [46] . Другое заболевание, развивающееся в скользкой маслянистой среде лица – акне. Это состояние вызывают многие факторы, главный из которых – чрезмерная активность бактерии Cutibacterium acnes. Эти палочковидные микробы живут в темных колодцах пор и волосяных фолликулов. Они питаются себумом (кожным салом) и частичками мертвой кожи, попадающими в поры с поверхности. Обычно они безвредны, но все меняются, когда вмешиваются гормоны полового созревания. Когда выработка кожного сала резко возрастает, кератиноциты, отпадающие с поверхности кожи, склеиваются и забивают поры, превращаясь в черную точку, или комедон. Если эта липкая смесь полностью закрыта кожей, образуются белые угри. Распространено заблуждение, будто черные точки образуются из-за внешней грязи, попадающей в поры, и указывают на недостаток гигиены. На самом деле они формируются из мертвых клеток кожи и себума, закрывших выход поры и подвергшихся воздействию кислорода, из-за химической реакции с которым масса приобретает серо-черный цвет.

46

Arsenijevic, V. S. A., Milobratovic, D., Barac, A. M., Vekic, B., Marinkovic, J. and Kostic, V. S., ‘A laboratory-based study on patients with Parkinson’s disease and seborrheic dermatitis: the presence and density of Malassezia yeasts, their different species and enzymes production’, BMC Dermatology, 2014, 14(1), p.5

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] . Эти бактерии долго считались падальщиками кожи, но удивительное исследование 2014 года показало, что у них есть вкус к вину [48] . 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.

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

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