В мини-обзоре от PROPIONIX исследуются причины возникновения угревой сыпи (акне), а также потенциал терапевтического вмешательства с помощью молочных пропионовокислых бактерий, продуцирующих фермент супероксиддисмутазу (SOD), дефицит которой обнаружен при угревой сыпи.
Мини-исследование — обзор от PROPIONIX
Предисловие. На нашем сайте есть множество статей из рецензируемых журналов, посвященных роли микроорганизмов в контексте профилактики и терапии кожных заболеваний. Несмотря на то, что данный вопрос все еще изучается, микробный фактор в этиологии кожных болезней никто уже не отрицает. Из нашей собственной практики общения с клиентами, страдающими себорейным дерматитом или акне, мы выяснили, что при использовании ими бакконцентратов на основе молочных пропионибактерий у них происходили положительные изменения, проявляющиеся как в уменьшении площади поражения кожи, так и в полном исчезновении видимых симптомов. К сожалению, мы не вели строгий учет того, что именно из биоконцентратов с ПКБ принимали наши клиенты, какое время и в каком дозе (известно о 2-х случаях, где принимали по 1 флакону в сутки, что не превышает допустимых норм в отношении любого биоконцентрата с ПКБ), в т.ч. неизвестна точная форма приема для всех случаев (ферментированные продукты или концентраты), а также степень тяжести заболеваний (поражения кожи). Однако данный факт заставил нас провести собственное обзорное мини-исследование (по аналогии с обзорами на mdpi.com) для выяснения потенциальных терапевтических механизмов молочных Propionibacterium.
Для неискушенных читателей отметим, что ранее при упоминании о пропионовокислых бактериях (в т.ч. при запросе о них в интернете) всегда всплывала информация об акне (угрях) и кожных пропионовокислых бактериях Propionibacterium acnes, провоцирующих данное кожное заболевание (что на самом деле относится не ко всем P. acnes). Теперь же, благодаря развитию науки о микробиоме, пропионовокислые бактерии перестали быть «пугалом» молодежи (особо подверженной угревой сыпи), т.к. под названием пропионовокислых бактерий скрывается 2 вида — кожные (те же P. acnes) и классические (молочные) Propionibacterium (например, P. freudenreichii).
ВСТУПЛЕНИЕ
Пациенты с акне повсюду влюблены в банановую кожуру, яблочный уксус и морскую соль. Подростки зациклены на таких вопросах, как очищает ли натуральная салициловая кислота в клубничном соке акне, как в фармацевтической версии, и т.д. Все эти домашние средства являются блестящими в своем роде, и это разумно экспериментировать с домашними средствами от угревой сыпи, но подростки повсюду становятся чрезмерно одержимыми.
Вероятно, лучше все-таки использовать информацию из исследований, т.е. применять доказательную базу при выборе того или иного средства. Исследования показали, что цинк снижает акне на 49,8%; пациенты с акне имеют на 40% более низкие уровни витамина С, чем в среднем. Облепиховое масло улучшает жирную кожу на 45% за восемь недель. Конечно, вы не должны слепо принимать фармацевтические химикаты, такие как Изотретиноин, тем не менее, природные соединения, такие как витамин Е или ацетилцистеин (NAC) не следует игнорировать.
Однако здесь мы рассмотрим другое (безопасное) средство, которое синтезируется как в самом организме человека, так и в других живых клетках в природе, и которое заметно снижается при акне, чем провоцирует прогрессирование этого заболевания. И рассмотрим также вопрос повышения уровня этого соединения в организме. Речь идет о супероксиддисмутазе (СОД, англ. SOD).
РОЛЬ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ
На рисунке: 3 типа супероксиддисмутаз: Zn/Cu-SOD — димер, в основном обнаруживается в цитозоле и хлоропластах эукариот, во внеклеточной жидкости у млекопитающих — тетрамер; Mn-SOD — димер, в митохондриях и у некоторых термофильных бактерий — тетрамер; Fe-SOD — димер, в основном обнаруживается у прокариот, в частности, у пропионовокислых бактерий (ПКБ), но встречается и у водорослей.
Супероксиддисмутаза ( SOD ) — это антиоксидантный фермент, который содержится почти в каждой живой клетке на Земле. В людях, этот «энзим жизни» является одним из главных защитных антиоксидантных соединений. Большинство «продавцов здоровья» сосредоточены на вашем потреблении антиоксидантов . Однако антиоксиданты, производимые самим организмом, одинаково (и даже более) важны и для акне.
В антиоксидантной иерархии ферментные антиоксиданты стоят на высшей ступени, и супероксиддисмутаза стоит на 1-м месте. Основной задачей супероксиддисмутазы является дезактивация супероксидов, высокореактивных молекул, которые являются наиболее опасными свободными радикалами, обнаруженными в организме человека.
Супероксид — это молекула кислорода, которая получила дополнительный электрон. Это может произойти во время многих здоровых процессов в организме, таких как ферментативные реакции, но опасность при акне представляет массированный оксидативный стресс, вызванный указанными свободными радикалами. Супероксид жаждет получить свежий электрон, а потому он «бомбардирует» здоровые клетки и притягивается к ним, как магнит, «воруя» дополнительный электрон. При этом, атакуя ваши клетки кожи, супероксидные радикалы или супероксидные анионы, как и любой свободный радикал, разрушают питательные вещества и белки.
Для примера, в 2013 г. исследование №1 (нумеруем условно) обнаружило повышенные уровни супероксидных анионов в склонной к акне коже. Кратко о результатах исследования №1 см. ниже:
Биохимические маркеры окислительного и нитрозативного стресса при вульгарных угрях: корреляция с активностью заболевания
Предыстория: обыкновенные (вульгарные) угри — это многофакторное кожное заболевание неизвестной этиологии. Связанные со свободными радикалами реакции были вовлечены, но их роль в выявлении этого ответа и содействии прогрессированию заболевания остается неисследованной. Это исследование было предпринято для изучения состояния и влияния окислительного / нитрозативного стресса у пациентов с обыкновенными угрями.
Методы: сыворотки от 50 пациентов с обыкновенными угрями с различными уровнями активности заболевания (легкой, средней и тяжелой) в соответствии с Глобальной системой оценки угрей (GAGS — см. табл.1) и 40 контрольных лиц, соответствующих возрасту и полу, оценивались на содержание в сыворотке крови маркеров окислительного/нитрозативного стресса, включая окисление белков, перекисное окисление липидов и оксид азота ( NO ), супероксиддисмутазу ( SOD ) и глутатион ( GSH ).
Результаты: анализ сыворотки показал значительно более высокие уровни содержания карбонила, малонового диальдегида ( MDA ) и NO у пациентов с угревой сыпью по сравнению со здоровыми контрольными пациентами (P <0,05). Интересно, что не только увеличилось число субъектов, положительных по содержанию карбонила, но также значительно увеличились уровни этих окислителей с увеличением активности заболевания (P <0,05). Кроме того, наблюдалась значительная корреляция между уровнями содержания карбонила и показателями GAGS (r = 0,341, r = 0,355 и r = 0,299 соответственно). Кроме того, сыворотки пациентов с угревой сыпью имели более низкие уровни SOD и GSH по сравнению со здоровыми контрольными сыворотками.
Заключение: эти данные подтверждают связь между окислительным / нитрозативным стрессом и прыщами. Более сильный ответ, наблюдаемый в образцах сыворотки от пациентов с более высокими показателями GAGS, позволяет предположить, что маркеры окислительного / нитрозативного стресса могут быть полезны при оценке прогрессирования угрей и при выяснении механизмов патогенеза заболевания.
Таблица 1: Глобальная система классификации акне [12]
Ваша иммунная система фактически создает локализованные всплески супероксидов, чтобы убить инфекционные бактерии в ранах и сохранить вам жизнь. Однако перегрузка супероксидными анионами приводит к катастрофе. Супероксиды могут «воспламенить» ваши прыщи, они могут увеличить закупоренные поры, и они могут состарить вас преждевременно путем дестабилизации эпителиальных клеток.
Вот где вступает в действие супероксиддисмутаза. Супероксиддисмутаза расщепляет супероксиды на пероксиды кислорода и пероксид водорода посредством процесса, называемого дисмутацией. Перекись водорода, в свою очередь, расщепляется другим ферментом — каталазой ( CAT ) на молекулярный кислород и воду. Защитное действие в этом процессе оказывают и пероксидазы , которыe окисляют органические вещества перекисью водорода, в результате чего образуется молекула воды. Таким образом, ферменты SOD и CAT превращают супероксидные радикалы в безвредный кислород.
Цикл завершен; супероксиды были побеждены. Результат: все три антиоксиданта произвели защиту вашей кожи от свободно-радикальной атаки, и, тем самым, оказали терапевтическое воздействие в отношении акне. И такой вывод вытекает не сам по себе, а из результатов ряда исследований.
Супероксиддисмутаза (SOD) присутствует практически во всех клетках и внеклеточных жидкостях организма человека или, по крайней мере, должна присутствовать.
Различные факторы могут подавлять ваш уровень SOD. Они включают в себя токсичные химические вещества, такие как фторид, отсутствие правильных строительных блоков, таких как витамин D, и совершенно случайные вещи, такие как макияж. Любой человек может страдать от хронически низкого уровня супероксиддисмутазы, в том числе и вы. И как показало исследование №1 (см. выше) у пациентов с акне самый низкий уровень SOD по сравнению с остальными участниками.
При этом ученые не делали никаких сенсационных заявлений, они просто констатировали: «снижение активности СОД в сыворотке крови. предполагает, что антиоксидантный баланс нарушается при акне «, что «может привести к повышению уровня АФК «.
То, что это исследование подтверждает, — это доказанная роль супероксиддисмутазы в этиологии акне, которая является огромной.
Но исследования на этом не заканчиваются. Ниже приведем еще несколько значимых исследований, где показана роль дефицита СОД в патологии угревой сыпи:
Роль антиоксидантной системы защиты при Папулопустулезных угрях
Вульгарные угри часто возникают на втором десятилетии жизни. Патогенез заболевания является многофакторным. В данном исследовании мы ставили своей целью изучить роль активных форм кислорода в воспалении акне путем определения активности ферментов антиоксидантной защиты в лейкоцитах. В исследование были включены пятьдесят два пациента с папулопустулезными вульгарными угрями и 36 здоровых контрольных групп. Тяжесть заболевания оценивали с помощью глобальной системы классификации акне, а в лейкоцитах определяли активность ферментов супероксиддисмутазы (SOD), глутатионпероксидазы ( GSH-Px ) и каталазы ( CAT ), а также уровень реактивного вещества тиобарбитуровой кислоты ( TBARS ). Активность SOD и GSH-Px была значительно снижена в группе акне . Активность CAT и уровень TBARS у пациентов были выше, чем в контроле. Была обнаружена лишь слабая корреляция между активностью GSH-Px и тяжестью заболевания. Ферменты антиоксидантной защиты нарушаются при папулопустулезных акне, и препараты с антиоксидантным эффектом могут быть полезны в лечении.
Активность супероксиддисмутазы и миелопероксидазы в полиморфно-ядерных лейкоцитах при обыкновенных угрях
Предыстория и дизайн: вульгарные угри часто возникают во втором десятилетии жизни. Патогенез заболевания является многофакторным, и в настоящем исследовании мы ставили своей целью изучить роль активных форм кислорода ( АФК ) в воспалении акне путем определения активности миелопероксидазы ( MPO ) и супероксиддисмутазы ( SOD ) в полиморфноядерных лейкоцитах ( PMN ).
Материалы и методы: в исследование были включены сорок три пациента с вульгарными угрями и 24 здоровых человека контрольной группы. Тяжесть угревой сыпи была классифицирована от легкой (субъекты с только комедоническими поражениями) до тяжелой (субъекты с узловато-кистозными поражениями). Активность SOD и MPO в PMN измеряли спектрофотометрически.
Результаты: достоверной разницы в активности MPO между пациентами и контрольной группой не было. Однако активность SOD в PMN у пациентов была достоверно ниже, чем в контроле (Р<0,001) . Никакой корреляции между активностью ферментов и тяжестью заболевания обнаружено не было.
Заключение: Propionibacterium acnes не может играть первостепенной роли в патогенезе угревой сыпи как бактерия. Однако низкая активность SOD в PMN может быть ответственна за повышенный уровень супероксидных анионных радикалов в эпидермисе. Новые препараты против угревой сыпи должны включать вещества, обладающие лимфоцит-стимулирующими и антиоксидантными свойствами .
Активность супероксиддисмутазы в тканях и крови и уровни малонового диальдегида при различных клинических проявлениях угревой сыпи
Предыстория: вульгарные угри — одно из самых распространенных дерматологических заболеваний, и его патогенез многофакторен.
Задачи исследования: определить роль окислительного стресса при вульгарных угрях и определить возможную связь с клинической тяжестью заболевания.
Методы: в исследование были включены двадцать три пациента с различными степенями вульгарных угрей и 23 контрольные группы, соответствующие возрасту и полу. Активность супероксиддисмутазы ( SOD ) и уровень малонового диальдегида ( MDA ) измеряли спектрофотометрически на уровне тканей и крови.
Результаты: достоверных различий в активности SOD и уровне MDA между пациентами и контрольной группой выявлено не было. Однако достоверные различия были обнаружены у пациентов с тяжелыми угрями по сравнению с пациентами с легкими и умеренными угрями. Кроме того, сравнение различных подгрупп пациентов и контрольной группы выявило статистически значимо более высокую активность SOD у пациентов с легкой степенью угревой сыпи по сравнению с пациентами с умеренной и тяжелой степенью угревой сыпи, а также с контрольной группой. Кроме того, тяжелые угри показали статистически значимо более низкую активность SOD и более высокий уровень MDA по сравнению с другими подгруппами пациентов и контролем.
Выводы: окислительный стресс существует у пациентов с вульгарными угрями и может играть определенную роль в этиопатогенезе и/или прогрессировании заболевания. Добавление препаратов с антиоксидантным действием представляется ценным в лечении вульгарных угрей.
Таким образом, мы видим, что во всех исследованиях прослеживается явная взаимосвязь между угревой болезнью, оксидативным стрессом в клетках кожи и дефицитом антиоксидантного фермента СОД.
PROPIONIBACTERIUM ACNES
А как же кожные пропионибактерии акне (Propionibacteriumacnes)?
P. acnes является кислород-толерантной бактерией, но она процветает и растет в условиях с низким содержанием кислорода. Следовательно, P. acnes в основном находится глубоко в порах и волосяных фолликулах вашей кожи, а не на поверхности. Бактерия P. acnes использует кожное сало, производимое вашими сальными железами, в качестве источника энергии. Некоторые штаммы P. acnes на самом деле имеют полезные роли, такие как производство иммунных агентов, которые нацелены на уничтожение вирусов, пытающиеся проникнуть в вашу кожу. Существует по меньшей мере 70 штаммов P. acnes, некоторые из которых защищают кожу от акне, а другие вызывают его — вопрос как?
В исследовании №5 было обнаружено, что бактерии P. acnes стимулируют (опять же!) всплеск супероксидных радикалов при контакте с клетками кожи на лице:
Продукция кератиноцитами супероксидных анионов инициирует P. acnes -индуцированное воспаление кожи
Аннотация. Вульгарные угри (Acne vulgaris) — это хроническое воспалительное заболевание сальных фолликулов. Propionibacterium acnes (P. Acnes), грамположительная анаэробная бактерия, играет критическую роль в развитии этих воспалительных поражений. Это исследование было направлено на определение того, продуцируются ли реактивные виды кислорода (АФК) кератиноцитами при инфекции P. acnes, каков механизм этого производства и как этот феномен интегрируется в общую воспалительную реакцию, вызванную P. acnes. В наших руках АФК и особенно супероксидные анионы (О2 •− ) быстро вырабатывались кератиноцитами при стимуляции поверхностными белками P. acnes. В кератиноцитах, стимулированных P. acnes, О2 •− продуцировался оксидазой NAD(P)H через активацию рецептора акцептора CD36. О2 •− был дисмутирован супероксиддисмутазой с образованием перекиси водорода, которая далее детоксифицировалась в воду системой GSH/GPx. Кроме того, P. acnes-индуцированный О2 •− отменял рост P. acnes и был вовлечен в лизис кератиноцитов через комбинацию О2 •− с оксидом азота с образованием пероксинитритов. Наконец, производные ретиноевой кислоты, наиболее эффективные противогрибковые препараты, предотвращают выработку О2 •− , высвобождение IL-8 и апоптоз кератиноцитов, что свидетельствует об актуальности этого пути у человека.
Резюме Автора. Вульгарные угри — это хроническое воспалительное заболевание сальных фолликулов. Это самое распространенное заболевание кожи, поражающее до 80% людей в какой-то момент в возрасте от 11 до 30 лет. Propionibacterium acnes (P. acnes) играет определенную роль в развитии воспалительных угревых поражений, но вызывает ли он воспаление сам по себе или через косвенные механизмы, пока неясно. Поэтому, подвергая клетки эпидермиса воздействию P. acnes in vitro, мы проверили, участвует ли в воспалительном процессе продукция активных форм кислорода ( АФК ) (окислительный взрыв). Мы обнаружили, что один конкретный АФК, супероксидный анион, генерируется эпидермальными клетками после стимуляции P. acnes. Это явление связано с продукцией растворимой провоспалительной молекулы IL-8 и гибелью клеток эпидермиса. Отмена вызванного P. acnes окислительного взрыва наиболее часто используемыми и наиболее эффективными методами лечения акне предполагает, что супероксидные анионы, продуцируемые клетками эпидермиса, имеют решающее значение в развитии воспалительных поражений акне.
Повышают ли бактерии P. acnes уровень свободных радикалов всегда было не совсем ясно. Это исследование (№5) окончательно подтвердило, что это так. После обработки клеток кожи человека бактериями P. acnes, клетки начали выделять высокие уровни супероксидных анионов в течение 15 минут. Теперь мы знаем, что некоторые P. acnes вызывают АФК-атаку с помощью провоспалительных химических веществ иммунной системы; к таким химическим веществам, в частности, относится интерлейкин 8 ( IL-8 ), или хемокин CXCL8, — один из основных провоспалительных хемокинов, образуемый макрофагами, эпителиальными и эндотелиальными клетками. Супероксиды были «быстро произведены«. Пик производства супероксида был достигнут через 1 час и постепенно снижался после этого. Однако у пациентов с акне бактерии P. acnes находятся в их порах в течение всего дня. Супероксидные анионы вызывали апоптоз (гибель клеток кожи человека). Это показывает, насколько распространены супероксиды на коже пациентов с акне. В дополнение к этому в ходе исследования было установлено, что супероксиды вступают в реакцию с оксидом азота с образованием пероксинитритов — сильнейших окислителей.
Таким образом, мы видим, что во всех исследованиях оксидативный стресс в клетках кожи, наряду с дефицитом СОД, является определяющим для угревой болезни.
ОБСУЖДЕНИЕ
Приоритетным направление в терапии угревой болезни специалисты выделяют использование антиоксидантов. Но учитывая результаты исследования, где наблюдается снижение уровня супероксиддисмутазы (самого мощного антиоксидантного фермента в организме), а также повышение провоспалительных цитокинов, возникает вопрос, как снизить воспаление и повысить собственный уровень СОД?
В организме человека выделяют 3 типа СОД:
- Супероксиддисмутаза-1 (СОД1, SOD1) — антиоксидантный фермент, который защищает внутриклеточное пространство от супероксид-анионов, катализируя их превращение в молекулярный кислород и пероксид водорода. В активном центре СОД1 содержится атом меди. Кроме этого, для стабилизации структуры белка необходим цинк, поэтому эту супероксиддисмутазу часто обозначают Cu,Zn-SOD.
- Супероксиддисмутаза-2 , митохондриальная (СОД2, SOD2), также известная как марганц-зависимая супероксиддисмутаза (MnSOD). Как член семьи супероксиддисмутазы железа / марганца, этот протеин преобразовывает токсический супероксид, субпродукт митохондриальной цепи перехода электрона в перекись водорода и двухатомный кислород.Эта функция позволяет SOD2 очистить митохондриальные активные формы кислорода (АФК) и, как следствие, обеспечить защиту от гибели клеток, в результате, этот протеин играет антиапоптотическую роль против оксидативного стресса, ионизирующей радиации, и воспалительных цитокинов. Также в 2012 г. было показано , что митохондриальный окислительный стресс, вызванный дефицитом SOD2, способствует развитию клеточного старения и фенотипов старения в коже.
- Супероксиддисмутаза-3 (СОД3, SOD3) — антиоксидантный фермент, одна из трёх супероксиддисмутаз человека. Как SOD1 и SOD2, этот фермент защищает организм от супероксид-анионов, катализируя их превращение в молекулярный кислород и пероксид водорода, однако местом его локализации является не цитозоль или митохондрии, а внеклеточное пространство.
Таким образом, очевидно, что для синтеза СОД в организме человека необходимо адекватное поступление таких минералов, как медь, цинк и марганец. Безусловно, необходимо рассматривать и другие антиоксиданты, кроме СОД, такие как витамин С, селен, витамин Е и т.д. Но в нашем случае мы подробнее рассмотрим вопрос СОД, т.к. исследования показывают её наибольшую вовлеченность.
Было бы идеальным вариантом использовать непосредственно фермент СОД для повышения своего антиоксидантного статуса. Однако проблема использования экзогенной СОД как пищевой добавки заключается в сложности сохранения ее структуры. Из пищевых источников получить СОД очень сложно (из-за возможного самоокисления продуктов). На данный момент СОД все же коммерчески получают из морского фитопланктона, печени крупного рогатого скота, хрена, дыни и некоторых бактерий. В терапевтических целях СОД обычно вводят местно. Считается, что прием СОД-незащищенной или СОД-богатой пищи может не иметь физиологических эффектов, так как все проглоченные СОД-продукты расщепляются на аминокислоты до их поглощения.
И все же пищевые СОД-добавки и СОД-косметика существуют. Мы не будем рассматривать эффективность данных дорогостоящих коммерческих продуктов, а остановимся на доступных бактериальных продуцетах СОД, одними из которых являются молочные пропионовокислые бактерии P. freudenreichii (далее ПКБ).
Известно, что ПКБ являются мощнейшими продуцентами антиоксидантного ферментного трио — супероксиддисмутазы, пероксидазы и каталазы. Возможно именно эти ферменты делают анаэробные ПКБ аэротолерантными, т.е. защищают от окислительного действия кислорода. Однако в отличие от человеческих СОД, пропионибактериальная СОД является гем-содержащим ферментом, т.е. содержат форму фермента с железом (Fe-SOD).
Несмотря на это, трехмерные структуры гомологичных Mn и Fe супероксиддисмутаз имеют одинаковое расположение альфа-спиралей, а их активные участки содержат один и тот же тип и расположение аминокислотных боковых цепей. Таким образом, структура Fe-SOD относительно проста и похожа на Mn-SOD; и Fe-SOD и Mn-SOD относятся ко второй группе (о Mn-SOD написано выше).
Стоит отметить, что прием внутрь СОД, связанной с белками, увеличивает её терапевтическую активность, обеспечивая кишечное всасывание СОД без нарушения целостности белковой структуры фермента. И в этом плане молочные ПКБ являются перспективными средствами доставки СОД, т.к. эндогенный бактериальный фермент, связанный с белками микробной клетки имеет повышенную биодоступность (то же относится и к витамину В12 в коферментной форме из ПКБ). Стоит отметить, что антиоксидантная активность ПКБ была доказана в исследовании в 2009 г. Помимо СОД, каталазы и пероксидазы ПКБ содержат также антиоксидантные флавиновые оксидазы и цитохромы (Краева, Воробьева, 1981).
ВЫВОД
Учитывая все вышеизложенное, а также тот факт, что ПКБ проявляют доказанные антиоксидантные свойства, являются мощными продуцентами СОД , каталазы и пероксидазы (полного комплекта ферментов для нейтрализации супероксидов в отличие от др. пробиотиков), проявляют анти-воспалительный иммуномодулирующий эффект (в контексте исследования №5, где установлено высвобождение провоспалительного цитокина IL-8), P. freudenreichii можно считать перспективным средством в повышении антиоксидантной защиты человеческого организма, включая терапевтический потенциал в отношении кожных заболеваний, индуцированных оксидативным стрессом, включая угревую болезнь акне (acne vulgaris).
Также можно добавить бифидобактерии (из КБЖ), учитывая синергентический эффект, наблюдаемый при совментном применении с P. freudenreichii ( повышение антимутагенной, бактерицидной и бактериостатической активности). Можно принимать как в виде концентратов, так и в виде ферментированного молока — бактерии «усиливают» друг друга (заквашивание производится сразу двумя видами ).
