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

Выделения апокриновых желез сами по себе не имеют запаха, но содержащийся в них коктейль из белков, стероидных гормонов и липидов – это настоящий пир для легионов бактерий, живущих на коже и перерабатывающих все это в не такой уж приятный запах тела. Долгое время считалось, что эти естественные «духи» содержат феромоны, химические соединения, которые запускают физическую или социальную реакцию у других людей. Хотя наука до сих пор не обнаружила молекул, которые могли бы повлиять на привлекательность, тем не менее, люди удивительно умело определяют «запах партнера». Если понюхать любимого человека, это запустит счастливые воспоминания и снизит уровень стресса[24]24
  Hofer, M. K., Collins, H. K., Whillans, A. V. and Chen, F. S., ‘Olfactory cues from romantic partners and strangers influence women’s responses to stress’, Journal of Personality and Social Psychology, 114(1), 2018, p.1


[Закрыть].

Апокриновый пот – это еще и любовное зелье. Все указывает на то, что запах пота может играть роль в сексуальной готовности. В 2010 году в Университете Флориды исследователи предложили бесстрашным (ну или согласившимся за хорошее вознаграждение) мужчинам понюхать нестиранные футболки женщин-добровольцев. Интересно, что уровень тестостерона поднялся только у тех мужчин, кому достались футболки женщин, у которых была овуляция[25]25
  Miller, S. L. and Maner, J. K., ‘Scent of a woman: Men’s testosterone responses to olfactory ovulation cues’, Psychological Science, 21(2), 2010, pp. 276–83


[Закрыть]. Это «изучение потных футболок» впервые было проведено в 1995 году швейцарским ученым Клаусом Ведекиндом[26]26
  Швейцарский биологический исследователь.


[Закрыть], и оригинальный эксперимент показал потрясающие результаты. Сорок четыре участника-мужчины должны были не мыться и не менять футболку два дня. Затем футболки поместили в неподписанные коробки. Сорок девять женщин оценивали запах коробок, распределяя их по интенсивности, приятности и даже сексуальности. Результат был ошеломительным – оказалось, что женщин больше привлекал запах мужчин, гены главного комплекса гистосовместимости[27]27
  Совместимость органов и тканей: например, при трансплантации совместимая ткань не отторгается организмом реципиента.


[Закрыть] (ГКС) которых отличались от их собственных[28]28
  Wedekind, C., Seebeck, T., Bettens, F. and Paepke, A. J., ‘MHCdependent mate preferences in humans’, Proceedings of the Royal Society of London, Series B, Biological Sciences, 260(1359), 1995, pp. 245–9


[Закрыть]. Эти гены отвечают за способность организма узнавать чужеродные молекулы (и, следовательно, опасных микробов), и они эффективно определяют рамки нашего иммунитета. У одного человека не может быть полного набора этих генов, вместо этого по человеческой популяции распределено бесчисленное количество вариаций. Такое разнообразие означает, что любой существующий микроорганизм будет опознан иммунной системой, по меньшей мере, нескольких человек и, например, эпидемия нового вида гриппа никогда не сможет уничтожить все человечество. Выбор партнера с непохожими генами имеет очевидное значение с точки зрения предотвращения близкородственной связи, но исследования показывают, что потомки партнеров с различными ГКС обладают более разнообразной и зачастую более сильной иммунной системой, чем дети от связи людей с более похожими генами ГКС[29]29
  Kromer, J., Hummel, T., Pietrowski, D., Giani, A. S., Sauter, J., Ehninger, G., Schmidt, A. H. and Croy, I., ‘Influence of HLA on human partnership and sexual satisfaction’, Scientific Reports, 6, 2016, p.32550


[Закрыть]. Вероятно, связь между кожей и носом, возможная благодаря апокриновым потовым железам, на самом деле может спасти нас от вымирания.

Когда становится холодно, мышцы, прикрепляющиеся к волосяным луковицам, сокращаются и поднимают волосы, чтобы удержать тонкий слой теплого воздуха у поверхности кожи и создать временное укрытие.

Последний вид желез в дерме – это сальная железа, источник жира для кожи. Этот крохотный мешочек присоединен к волосяной луковице и выделяет маслянистую субстанцию, которая распределяется по волосу и по коже, смазывая их и помогая эпидермису оставаться водонепроницаемым. Кислоты в секрете сальных желез также помогают сохранять на поверхности кожи слабокислую среду (от pH4.5 до pH6), что отпугивает потенциально опасных бактерий, а те из них, кто адаптировался к кислой среде, не смогут выжить, если просочатся сквозь кожу и попадут в щелочную среду крови. В то время как нервы стимулируют потовые железы, на сальные железы больше всего влияют половые гормоны. Это может быть проблемой в подростковом возрасте, когда возросший уровень тестостерона запускает избыточную выработку кожного сала, что ведет к появлению акне.

У дермы в арсенале множество инструментов, и мы продолжаем обнаруживать новые. В 2017 году исследователи из Кембриджского университета и Каролинского института в Швеции выяснили, что кожа мышей и, возможно, человеческая тоже, помогает контролировать кровяное давление. Кожа содержит белки под названием «факторы, индуцируемые гипоксией» (HIFs), которые влияют на сокращение и расширение – и, соответственно, на сопротивляемость – кровеносных сосудов дермы. Если коже не хватает кислорода, эти белки вызывают срочный десятиминутный подъем кровяного давления и частоты сердечных сокращений, за которым следует падение и возвращение в норму в течение сорока восьми часов[30]30
  Cowburn, A. S., Macias, D., Summers, C., Chilvers, E. R. and Johnson, R. S., ‘Cardiovascular adaptation to hypoxia and the role of peripheral resistance’, eLife, 6, 2017


[Закрыть]. Девять из десяти случаев высокого кровяного давления у людей случаются по неизвестным причинам[31]31
  Carretero, O.A. and Oparil, S., ‘Essential hypertension: part I: definition and etiology’, Circulation, 101(3), 2000, pp. 329–335


[Закрыть], но иногда ответ может быть в коже.

Из всего разнообразия рабочих клеток, населяющих «город» дермы, самые впечатляющие, пожалуй, иммунные клетки. Кожа на постоянной основе подвергается бомбардировке бесчисленными микроорганизмами, поэтому неудивительно, что она имеет грозное вооружение из разных видов специализированных иммунных клеток. Хотя большинство иммунных клеток кожи располагается в дерме или в ней же собирается на битву, они полагаются на стражей, которые обитают в верхнем слое эпидермиса и предупреждают о приближении чужаков. Эти стражи носят имя клеток Лангерганса[32]32
  Подтип дендритных клеток, содержащийся в эпителиальных тканях и названный в честь Пауля Лангерганса, открывшего их в 1868 г.


[Закрыть]: их открыл в 1868 году немецкий биолог Пауль Лангерганс в нежном возрасте двадцати одного года. Когда потенциально опасные бактерии начинают просачиваться сквозь эпидермис, клетки Лангерганса обнаруживают вторжение[33]33
  Langerhans P. ‘Über die Nerven der menschlichen Haut’, Archiv für pathologische Anatomie und Physiologie und für klinische Medicin, 44(2–3), 1868, pp. 325–37


[Закрыть]. Затем они поглощают маленькие молекулы бактерий и расщепляют их на еще более мелкие части. Эти крохотные фрагменты называются эпитопы[34]34
  Часть макромолекулы антигена, которая распознается иммунной системой.


[Закрыть] и у каждого вида бактерий они уникальны. Затем клетки Лангерганса помещают эти бактериальные эпитопы на свою поверхность, как штрих-коды.

Дальше происходит нечто невероятное. Клетки Лангерганса, удерживая захваченный бактериальный штрих-код, отправляются в дальнее путешествие от кожи к лимфоузлам. С помощью серии невероятно сложных взаимодействий, многие из которых мы еще не поняли, клетки Лангерганса показывают Т-клеткам «сводку с фронта» – где именно на коже происходит битва и с каким именно врагом. Т-клетки передают сигнал другим клеткам и организуют общий иммунный ответ любому вторжению[35]35
  Pasparakis, M., Haase, I. and Nestle, F. O., ‘Mechanisms regulating skin immunity and inflammation’, Nature Reviews Immunology, 14(5), 2014, pp. 289–301


[Закрыть].

Еще более примечательное свойство этого ответа – то, что многие Т-клетки, например, B-клетки, производящие антитела, «запоминают» виды бактерий и, если в будущем этот вид бактерий снова прорвет оборону кожи, с ним можно будет справиться быстрее.

ИМУННЫЕ КЛЕТКИ

Еще один пример такого сложного, скоординированного точечного удара иммунной системы – это зудящая, болезненная сыпь, которую вызывает ядовитый плющ. Когда лист ядовитого плюща контактирует с кожей, он оставляет на ней крохотные молекулы масла под названием урушиол[36]36
  Органический маслянистый токсин, обнаруженный в растениях семейства Сумаховые (манго, фисташковые). Вызывает аллергическую кожную реакцию при контакте, известную как «урушиоловый контактный дерматит».


[Закрыть], которые начинают просачиваться сквозь эпидермис глубже в дерму. Некоторые молекулы связываются с белками, находящимися на поверхности клеток кожи. Так сложилось, что у большинства людей иммунная система распознает эти специфические соединения белков и масла как опасные чужеродные микробы. Клетки Лангерганса проводят ту же операцию, что и с забором бактериальных белков, захватывая молекулы соединения белка и масла, переносят его к лимфоузлам в глубине организма и представляют Т-клеткам. Когда кожа впервые контактирует с ядовитым плющом, аллергическая реакция не проявляется, но организм уже взбудоражен и готов к действию. При следующем контакте этого участка кожи с растением Т-клетки организма организуют полномасштабную атаку, ошибочно считая, что произошло бактериальное вторжение. Поднятые по тревоге Т-клетки разрушают и клетки Лангерганса, содержащие молекулы урушиола, и окружающие их здоровые клетки кожи, запуская воспаление, которое вызывает такие же симптомы, как реакция кожи на инфекцию – зуд, раздражение и волдыри.

Иммунная система кожи содержит много других видов оружия, каждый из которых реагирует на определенную ситуацию, чтобы уберечь нас от опасности. Наша дерма полна шарообразных, покрытых пятнам клеток, которые называются тучные клетки. Они – противопехотные мины нашей кожи, под завязку набитые мощными молекулами, самый заметный из которых – гистамин. Он вызывает симптомы воспаления и аллергии. Если хотите поэкспериментировать, поцарапайте кожу на кисти ногтем или острым предметом, например, карандашом. Произойдут три вещи. Сначала в течение нескольких секунд появится красная линия. Ее появление вызвано тем, что тучные клетки выпускают в окружающую их среду содержимое, и гистамин расширяет маленькие кровеносные сосуды дермы, чтобы увеличить приток крови к поврежденной области. Затем, через минуту или две, покраснение распространится шире, вокруг границ царапины. Это называется аксонный рефлекс, при котором гистамин активирует нервные окончания, в свою очередь отправляющие сигналы к спинному мозгу и обратно к коже. Эти сигналы велят еще большему количеству сосудов в коже вокруг повреждения немедленно расшириться. Наконец, вокруг изначальной красной линии появляется припухлость. Это происходит из-за того, что расширение кровеносных сосудов повышает их проницаемость и плазма крови (жидкость, в которой плавают клетки крови) вытекает из сосудов в окружающие ткани. Это вызывает отек, который практически всегда сопровождается воспалением. Воспаление как ответ на повреждение играет очень важную роль в борьбе против ран и заражения – делая доступными все пути к пораженному участку, кожа позволяет иммунной системе быстрее определить, чем именно вызвано повреждение.

Во время одной особенно скучной лекции в медицинском университете один из моих друзей предложил мне поучаствовать в необычной игре. Мы могли писать на его коже, всего лишь слабо нажимая на нее кончиком карандаша. Обычно это заканчивалось игрой в крестики-нолики. Опухшие следы от нашей писанины могли исчезать больше чем за час, потому что у него был дермографизм (в буквальном переводе с греческого – «кожепись»), вызванный избытком гистамина, выделяемого тучными клетками. Такая избыточная реакция встречается у 5 процентов населения по всему миру, но ее причина на данный момент не ясна[37]37
  Mlynek, A., Vieira dos Santos, R., Ardelean, E., Weller, K., Magerl, M., Church, M. K. and Maurer, M., ‘A novel, simple, validated and reproducible instrument for assessing provocation threshold levels in patients with symptomatic dermographism’, Clinical and Experimental Dermatology, 38(4), 2013, pp. 60–66


[Закрыть].

Наша иммунная система – это одна из самых быстро развивающихся областей науки, и кожа – это потрясающая лаборатория. Постоянно открываются новые виды взаимодействия и даже новые виды клеток. В лаборатории кожной иммунологии Оксфордского университета мне довелось изучать роль иммунных клеток кожи под названием «врожденные лимфоидные клетки». Эти клетки были неизвестны до 2010-х годов[38]38
  Salimi, M., Barlow, J. L., Saunders, S. P., Xue, L., Gutowska-Owsiak, D., Wang, X., Huang, L. C., Johnson, D., Scanlon, S. T., McKenzie, A. N. and Fallon, P. G., and Ogg, G., ‘A role for IL– 25 and IL– 33–driven type-2 innate lymphoid cells in atopic dermatitis’, Journal of Experimental Medicine, 210(13), 2013, pp. 2939–50


[Закрыть]. В последние годы манипуляции иммунитетом с использованием биологии – виды терапии, задействующие определенные иммунные клетки – поставили дерматологию с ног на голову. Например, чешуйчатые образования при псориазе – это результат избыточного роста эпидермиса, вызванного сбоем иммунной системы. Для кого-то эти участки кожи – просто зудящая неприятность, но в серьезных случаях они могут сильно влиять на качество жизни. Новые биологические виды лечения привели к уменьшению проявлений болезни у 75 % пациентов. С развитием новых лекарств и подбором лечения соответственно генетическому коду это число становится еще выше и очень похоже, что сильный псориаз вскоре останется в прошлом.

Наши эпидермис и дерма очень разные, но при этом тесно связаны. Оба с помощью толстых, похожих на шурупы молекул белка привязаны к тонкой «базальной мембране», которая их разделяет. Слои пересекаются с помощью неровной поверхности, и дерма прорастает в эпидермис с помощью рядов выступов. Эти выступы ярче всего выражены на кончиках пальцев рук и ног, где они образуют спирали нашей индивидуальности – отпечатки пальцев. Посмотрите на подушечку своего большого пальца, приглядитесь к хребтам и долинам, которые составляют ее ландшафт. Если вы не принадлежите к одной из четырех семей с адерматоглифией (генетическое отсутствие отпечатков пальцев), то вы увидите один или несколько из трех основных узоров: завиток – круглая спиральная форма, петля, которая начинается с одной стороны пальца, закручивается и возвращается на эту же сторону, и дуга, которая поднимается с одной стороны, изгибается вверх и заканчивается на другой стороне.

Отпечатки пальцев формируются в утробе и создаются с участием как генов, так и случайных факторов. Взгляд на отпечатки пальцев близких родственников указывает на генетическую составляющую – общий рисунок будет похож на ваш. Но даже если узор в общих чертах может казаться одинаковым, его мелкие части настолько уникальны, что различаются даже у идентичных близнецов. Но есть ли у отпечатков смысл? Устоявшееся мнение, что они позволяют крепче держаться за предметы, было оспорено исследованиями, которые показали, что выступы на самом деле уменьшают трение между пальцами и другими поверхностями[39]39
  Warman, P. H. and Ennos, A. R., ‘Fingerprints are unlikely to increase the friction of primate fingerpads’, Journal of Experimental Biology, 212(13), 2009, pp. 2016–22


[Закрыть].

ОТПЕЧАТКИ ПАЛЬЦЕВ

Другое предположение заключается в том, что они увеличивают тактильную чувствительность кожи. Также в этих областях сложнее натереть мозоли, поэтому они могут играть роль в снижении трения. Но в настоящее время функция отличительного знака нашей кожи все еще остается такой же загадочной, как и его индивидуальность. Но что мы точно знаем, так это то, что независимо от того, как растут наши пальцы, отпечатки остаются неизменными от рождения до смерти.

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]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


[Закрыть]. 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.

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]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


[Закрыть]. 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]42
  Мутуализм – взаимополезное сожительство.


[Закрыть], 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]43
  Human Microbiome Project Consortium, ‘Structure, function and diversity of the healthy human microbiome’, Nature, 486(7402), 2012, pp. 207–14


[Закрыть]. 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]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


[Закрыть],[45]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


[Закрыть]. 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.

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]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


[Закрыть]. 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.

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]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


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


[Закрыть]. 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.

Черные точки формируются из мертвых клеток кожи и себума. Закрывая выход поры и подвергаясь воздействию кислорода, масса приобретает серо-черный цвет.

Один из самых неприятных хищников в дикой природе нашей кожи – это золотистый стафилококк, Staphylococcus aureus. Он встречается на коже примерно каждого третьего человека. Под микроскопом эти бактерии выглядят как невинные виноградные грозди (staphyl – древнегреческое «виноград»), но они пробивают в наших доспехах самую большую брешь. В случаях, когда барьерная функция кожи нарушена, например, при экземе, стафилококки проникают в бреши и могут вызвать боль и постоянное воспаление[49]49
  Kobayashi, T., Glatz, M., Horiuchi, K., Kawasaki, H., Akiyama, H., Kaplan, D. H., Kong, H. H., Amagai, M. and Nagao, K., ‘Dysbiosis and Staphylococcus aureus colonization drives inflammation in atopic dermatitis’, Immunity, 42(4), 2015, pp. 756–66


[Закрыть]. Делают они это с помощью похожих на бомбы токсинов, например, эксфолиатина, который разрушает эпидермис, повреждая белковые якоря, скрепляющие клетки кожи. У детей младше пяти лет это может вызвать болезнь с труднопроизносимым названием – стафилококковый синдром ошпаренной кожи (также известный как болезнь Риттера или буллезное импетиго). Токсины вызывают отслоение верхнего слоя кожи, придавая ей вид сильно обожженной. Это выглядит ужасно, но практически всегда полностью излечивается с помощью антибиотиков. Тем не менее, у золотистого стафилококка есть еще более ядовитая козырная карта – энтеротоксин Б. Если тело распознает этот токсин, иммунная система запускается и начинает усиленно работать. Развивающийся в результате «синдром токсического шока» проявляется в виде сыпи, похожей на солнечный ожог, лихорадки, низкого кровяного давления и множественного отказа органов, что часто приводит к смерти. К счастью, это заболевание очень редко встречается, но золотистый стафилококк остается вредным и потенциально опасным для кожи многих из нас, и это заставляет ученых разрабатывать все более новые методы борьбы с ним. В июле 2017 года доктор Эрик Скаар из Университета Вандербильта написал в твиттере: «Если золотистый стафилококк пьет нашу кровь, как вампир, давайте убьем его солнечным светом»[50]50
  Surdel, M. C., Horvath, D. J., Lojek, L. J., Fullen, A. R., Simpson, J., Dutter, B. F., Salleng, K. J., Ford, J. B., Jenkins, J. L., Nagarajan, R. and Teixeira, P. L., ‘Antibacterial photosensitization through activation of coproporphyrinogen oxidase’, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(32), 2017. pp. e6652–59


[Закрыть]. Его команда разработала маленькую, реагирующую на свет молекулу под названием 882, которая активирует энзимы стафилококка, делая его экстремально чувствительным к солнечному свету. Когда на кожу воздействует свет с определенной длиной волны, эта молекула немедленно убивает бактерии. Этот метод лечения все еще находится на стадии эксперимента, но уже показывает оригинальные способы, которыми можно вылечить болезнь, воздействуя на ее возбудителя.

Хотя золотистый стафилококк несомненно опасен, во многих случаях лечение от микроорганизмов не настолько однозначно. Наиболее очевидным примером служит двойная жизнь эпидермального стафилококка. Эти бактерии могут всю жизнь прожить у нас на коже, не причиняя никакого вреда. Более того, исследования полагают, что жирные кислоты, которые производит эпидермальный стафилококк, на самом деле мешают росту более неприятных бактерий, например, золотистого стафилококка. Исследование Калифорнийского университета, Сан-Диего, опубликованное в марте 2018 года, обнаружило, что химические соединения, которые производит эпидермальный стафилококк, могут даже убивать клетки некоторых видов рака кожи, оставляя в живых здоровые клетки[51]51
  Nakatsuji, T., Chen, T. H., Butcher, A. M., Trzoss, L. L., Nam, S. J., Shirakawa, K. T., Zhou, W., Oh, J., Otto, M., Fenical, W. and Gallo, R. L., ‘A commensal strain of Staphylococcus epidermidis protects against skin neoplasia’, Science Advances, 4(2), 2018, p.eaao4502


[Закрыть]. Тем не менее, так сложилось, что эпидермальный стафилококк любит и пластиковые поверхности. Это звучит достаточно безобидно, но становится проблемой в больницах, например, при ведении внутривенных катетеров можно зацепить этих ребят и отправить их прямиком в кровеносную систему. Банды этих бактерий прилипают к пластику и сбиваются в кучу, покрываясь уютной биопленкой. Это слизистая паутина из белков, которая удерживает бактерии на пластике внутривенного катетера, защищая их как от иммунной системы организма, так и от антибиотиков[52]52
  Doroshenko, N., Tseng, B. S., Howlin, R. P., Deacon, J., Wharton, J. A., Thurner, P. J., Gilmore, B. F., Parsek, M. R. and Stoodley, P., ‘Extracellular DNA impedes the transport of vancomycin in Staphylococcus epidermidis biofilms preexposed to subinhibitory concentrations of vancomycin’, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 58(12), 2014, pp. 7273–82


[Закрыть]. Бактериальная биопленка может угрожать жизни, если эпидермальный стафилококк прицепится, например, к протезу сердечного клапана. Из-за постоянного развития медицинских технологий и хирургии вероятность формирования биопленки на протезах клапанов достаточно низкая – около 1 %[53]53
  Murdoch, D.R., Corey, G.R., Hoen, B., Miró, J.M., Fowler, V.G., Bayer, A.S., Karchmer, A.W., Olaison, L., Pappas, P.A., Moreillon, P. and Chambers, S.T., ‘Clinical presentation, etiology, and outcome of infective endocarditis in the 21st century: the International Collaboration on Endocarditis—Prospective Cohort Study’, Archives of internal medicine, 169(5), 2009, pp. 463–73.


[Закрыть]. Но если эти бактерии, безвредные на коже, попадут на внутреннюю поверхность сердца – диагноз, известный как инфекционный эндокардит – вероятность угрожающего жизни состояния становится примерно один к двум. Бактерии могут даже образовать большое «разрастание» в сердце, которое при смещении может перекрыть циркуляцию крови между сердцем и мозгом и вызвать инсульт[54]54
  Silver, B., Behrouz, R. and Silliman, S., ‘Bacterial endocarditis and cerebrovascular disease’, Current Neurology and Neuroscience Reports, 16(12), 2016. p.104


[Закрыть].

Микробиом нашей кожи не ограничивается бактериями. Недавние открытия лаборатории Беркли в Калифорнии показали, что наша кожа также кишит загадочными микроорганизмами, которые называются археи. Эти микробы известны как самые выносливые живые существа на планете. Например, Pyrolobus fumarii процветает в гидротермальных источниках глубоко на дне моря при температуре около 113°С, один штамм даже пережил десятичасовое воздействие температуры 121°С[55]55
  Blöchl, E., Rachel, R., Burggraf, S., Hafenbradl, D., Jannasch, H. W. and Stetter, K. O., ‘Pyrolobus fumarii, gen. and sp. nov., represents a novel group of archaea, extending the upper temperature limit for life to 113 degrees C’, Extremophiles, 1(1), 1997, pp. 14–21


[Закрыть]. Эти так называемые экстремофилы настолько выносливы, что космические агентства активно следят, чтобы они не стали источником заражения при исследовании космоса; некоторые штаммы определенно могут прижиться на Марсе. Но, несмотря на репутацию неразрушимых, археи неизменно милы, когда дело касается других живых организмов, и в животном мире неизвестны заболевания, которые бы были вызваны археями. Хой-Инь Холман, руководившая исследованиями этих микробов в 2017 году, считает, что археи заботятся о нашей коже[56]56
  Moissl-Eichinger, C., Probst, A. J., Birarda, G., Auerbach, A., Koskinen, K., Wolf, P. and Holman, H. Y. N., ‘Human age and skin physiology shape diversity and abundance of Archaea on skin’, Scientific Reports, 7(1), 2017, article 4039


[Закрыть]. Некоторые археи, которые называются thaumarchaeota, могут играть значительную роль в обмене азота на поверхности кожи, окисляя аммиак, выделяемый с потом; также они могут поддерживать кислотность кожи, делая ее более враждебной для патогенных бактерий. Как ни странно, эти любящие экстремальные условия организмы в избытке встречаются на коже в противоположных возрастах – у тех, кто младше двенадцати лет и у тех, кому больше шестидесяти. Возможно, археи избегают жиров полового созревания и первых лет молодости, предпочитая более сухую кожу.

В то время как часть обитателей нашей кожи выглядит безобидно – особенно золотистый стафилококк, несмотря на его вредность – внешность других столь отвратительна, что нам стоит сказать спасибо за то, что они микроскопические. Пока вы читаете это, клещи демодексы, или железницы, имеющие длинный хвост червя и тело, выглядящее как смесь паука и краба, скорее всего, ползают по вашему лицу и цепляются за похожие на деревья волосяные луковицы ваших бровей. Ночью самцы демодекса выползают наружу и неизящно ползают по вашему лицу, перебирая своими восемью короткими лапами по кожному жиру и поту со скоростью примерно 16 мм в час. Они ищут самку. Звучит достаточно просто, но они живут всего две недели и должны торопиться. К тому же самки живут глубоко в потовых железах и волосяных фолликулах, периодически выходя на поверхность, чтобы спариться, а потом снова исчезнуть в глубине кожи, где они откладывают яйца. Когда клещи не спариваются, они жадно поедают столько себума[57]57
  Секрет, выделяемый сальными железами.


[Закрыть], сколько могут в себя вместить. Но, поскольку у них нет анального отверстия, за время их короткой бурной жизни себум скапливается у них внутри, убивая их. Эти гиганты микромира кожи обычно безвредны, и даже приносят пользу, поскольку поедают отмершие ткани. Тем не менее, они могут стать причиной или поспособствовать развитию розацеа, розовых угрей, распространенного заболевания, которое выражается в постоянном покраснении и припухлости кожи, и образовании уплотнений[58]58
  Turgut Erdemir, A., Gurel, M. S., Koku Aksu, A. E., Falay, T., Inan Yuksel, E. and Sarikaya, E., ‘Demodex mites in acne rosacea: reflectance confocal microscopic study’, Australasian Journal of Dermatology, 2017, 58(2)


[Закрыть]. Это происходит, потому что внутри демодекса обычно живут бактерии под названием Bacillus oleronius. Когда клещ умирает, зачастую внутри сальной железы рядом с волосяным фолликулом, эти бактерии также умирают и выделяют белки, вызывающие воспаление. Провоцируется иммунный ответ, который ведет к появлению розацеа.