Уникальный симбиотический механизм между представителями микробиома и кожей был продемонстрирован в работе Zheng Y. et al. [1]. Впервые было показано, что что один из наиболее распространенных кожных комменсалов — Staphylococcus epidermidis — поддерживает липидный барьер рогового слоя, принимая непосредственное участие в метаболизме церамидов в коже.

Как оказалось, S. epidermidis секретирует фермент сфингомиелиназу, который расщепляет сфингомиелин до фосфатидилхолина и церамидов. Фосфатидилхолин служит питательным субстратом для бактерий, а церамиды используются кожей для построения липидного барьера. Это происходит в нижних слоях рогового слоя — там, где осуществляется сборка липидного барьера. Такой механизм — еще одна яркая иллюстрация разностороннего и симбиотического союза между кожным микробиомом и их хозяином [2, 3].

Как проводилось исследование

Авторы исследования применили интегративный подход, включающий эксперименты на клеточных культурах, лабораторных животных и анализ проб человеческой кожи. Ключевым инструментом исследования стала генетически модифицированная линия мышей с отсутствием определенных компонентов кожного микробиома, а также штаммы S. epidermidis с нарушенной способностью вырабатывать сфингомиелиназу.

1. Секреция сфингомиелиназы и образование церамидов. epidermidis секретирует сфингомиелиназу во внешнюю среду, и она катализирует расщепление сфингомиелина до фосфатидилхолина и церамидов. Этот процесс был подтвержден как на клеточных культурах, так и в моделях кожи человека.
2. Влияние на уровень церамидов. В экспериментах на мышах было показано, что присутствие epidermidis значительно увеличивает уровень церамидов в коже, особенно при ее повреждении.
3. Защита кожного барьера. На мышиных моделях с поврежденной кожей epidermidis продемонстрировал способность снижать трансэпидермальную потерю воды (TEWL) — показатель, связанный с функцией кожного барьера. Этот эффект был полностью зависим от активности сфингомиелиназы.

Практическая ценность

Полученные данные свидетельствуют — S. epidermidis способствует поддержанию кожного барьера благодаря производству церамидов. Это открытие подчеркивает важную роль микробиома в защите кожи не только от патогенов, но и от обезвоживания.

Данное исследование открывает новые горизонты для разработки дерматологических средств, способных использовать ресурсы самого микробиома для защиты и восстановления кожи, в том числе у больных атопическим дерматитом или псориазом. И помимо использования пробиотиков, восстанавливающих микробиомный баланс, подает идею применения топических агентов, активирующих выработку церамидов у S. epidermidis.

Источники

1. Zheng Y., Hunt R.L., Villaruz A.E., et al. Commensal Staphylococcus epidermidis contributes to skin barrier homeostasis by generating protective ceramides. Cell Host Microbe. 2022; 30(3): 301–313.e9.
2. Belkaid Y., Segre J.A. Dialogue between skin microbiota and immunity. Science 2014; 346(6212): 954–959.
3. Sanford J.A., Gallo R.L. Functions of the skin microbiota in health and disease. Sem Immunol 2013; 25(5): 370–377.