CC BY
12
Ri'qi: - tmy Mcchanisms
înTïiosystems
* %
Regulatory Mechanisms
in Biosystems
ISSN 2519-8521 (Print) ISSN 2520-2588 (Online) Regul. Mech. Biosyst., 8(4), 596-601 doi: 10.15421/021791
The arginase pathway of L-arginine metabolism of peripheral blood lymphocytes in patients with acne vulgaris
G. S. Lavryk, O. P. Korniychuk, A. S. Besedina, Z. D. Vorobets
Danylo Halytskyi Lviv National Medical University Department of Microbiology, Lviv, Ukraine
Article info
Received29.10.2017 Received in revised form
19.11.2017 Accepted 20.11.2017
Danylo Halytsky Lviv National Medical University, Pekarska St., 69, Lviv, 79010, Ukraine. Tel.: +38-067-906-25-23. E-mail: [email protected]
Lavryk, G. S., Korniychuk, O. P., Besedina, A S., & Vorobets, Z. D. (2017). The arginase pathway of L-arginine metabolism of peripheral blood lymphocytes in patients with acne vulgaris. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(4), 596-601. doi:10.15421/021791
The mechanisms of development of the inflammatory process of the pilosebaceous apparatus in patients with acne vulgaris are not fully understood, and variations in bacterial colonization are one of the key elements of the inflammatory process. Under the pathological conditions caused by pus-forming cocci which induce the production of proinflammatory cytokines, there is an increase in arginase expression. The capacity for film formation in selected strains was determined by the cultural properties (increased viscosity of the colony biomass) and by differential interference contrast microscopy using a dark field condenser and fluorescence microscopy. Arginase activity (|xmole urea/min^mg of protein) was determined spectrophotometrically at 520 nm on saponin-perimabilized lymphocytes of peripheral blood by the rate of urea formation. The cultures of film-forming and planktonic forms of Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus were isolated from purulent pustules of 44 patients, aged 18-30. 63.6% of clinical strains of film-forming staphylococci were isolated, out of which 15 strains (53.6%) were S. aureus and 13 strains (46.4%) S. epidermidias. It was found that the arginase activity in patients (film-forming S. aureus) was significantly higher than in practically healthy donors (control) and was equal to 0.262 ± 0.006 and 0.279 ± 0.005 (planktonic form of S. aureus) versus 0.087 ± 0.009 |jmole urea / min-mg of protein in the control. The arginase activity in patients (film-forming S. epidermidis) was significantly higher than in practically healthy donors and was equal to 0.281 ± 0.009 and 0.297 ± 0.006 (planktonic form of S. epidermidis) versus 0.087 ± 0.009 ^mol urea / min-mg of protein in the control. After the auto-vaccine therapy and the administration of the probiotic Lacidofil (Institut Rosell Inc., Canada), enzyme activity decreased significantly in both experiments, however it had not attained control levels. The enzyme activity decreased through the administration of a vaccine, which in turn has an immunomodulating and immunostimulating effect. In addition, comparing the data of the arginase activity after treatment in patients with S. epidermidis, there was a slight decrease in the enzyme activity. This result is probably due to the formed tolerance of the immune system to commensal microorganisms. It was found that all patients had a moderate dysbiosis, which was accompanied by a deficiency of the main normal symbionts of the intestine. After treatment, all patients experienced significant improvementst in the microbiocenosis of the intestine in the direction of normalization of parameters and improvement of the skin condition. Increase in arginase activity in patients with acne vulgaris indicates the competition of this enzyme with NO-synthases for the substrate L-arginine and the alteration of physiological reactions in the organism caused by staphylococci which induce the phagocytic response and the cytokines production of the humoral system.
Keywords: acne; arginase; Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis
Неокисний шлях метаболiзму L-аргшшу лiмфоцитiв периферичноУ кров1 у хворих на acne vulgaris
Г .С. Лаврик, О. П. Коршйчук, А. С. Беседша, З. Д. Воробець
Львiвський нацюнальний медичний утверситет Шет Данила Галицького, Львiв, Украта
Проведено анатз джерел лггератури, що стосуються рол стафшокоюв в етюлогп acne vulgaris. Згщно i3 сучасними уявленнями про патогенез вугрово! хвороби, остання - мультифакторне захворювання. Один i3 ii чинниюв - пролiферацiя умовно-патогенно! мжрофлори шюри, що сприяе вив^ненню медiаторiв запалення та розвитку запального процесу. Арггназна актившсть лiмфоцитiв - важливий маркер, що вказуе на гуморальну вщповщь iз боку iмунноi системи на антиген. Дослщжено змши ензиматично! активносп арггнази лiмфоцитiв периферично! кровi у хворих на вугрову хворобу, в яких захворювання супроводжувалося виаванням бюгшвкових i планктонних форм стафшокоюв. Обстежено 44 хворих вжом вщ 18-30 роюв з acne vulgaris та визначено арггназну актившсть до та тсля л^вання. Виявлено значне зростання аргшази лiмфоцитiв кровi у хворих на вугрову хворобу, спричинених бюшивковими та планктонними формами стафшокоюв. Установлено галшрний ди^оз, який супроводжувався дефщитом основних нормосимбюнтгв кишечника. Пюля курсу лжування
автостафшококовою вакциною та бюпрепаратом «Лацидофш» (Institut Rosell Inc., Канада) значно знизилась акгивнiсть ензиму, спостерiгали тенденцiю до нормал1заци показниюв нормофлори кишечника та полщшення стану шюри (зникли почервоншня, набряк, запальнi елементи).
Ключовi слова: вугрова хвороба; аргшаза; Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis
Вступ
Ниш акне (acne vulgaris), або вугрова хвороба - одне з най-поширенших уражень шкiри, якi у пубертатному вщ проявля-ються таю чи iншою мрою практично у 100% юнаюв i 90% дiвчат. Останнiми роками спостерггаеп>ся зростання р1вня за-хворюваносп на вугрову хворобу з тенденщею до збшьшення частки жшок вжом 25-40 роюв i3 пiзнiми формами акне (Colleir et al., 2008; Dumont-Wallon and Dreno, 2008; Goryachki-na and Belousova, 2014). Захворювання набувае хронiчного ре-цидивуючого перебггу з наростанням штенсивносп симпгомiв, стiйкостi до терат! (Barratt et al., 2008; Weller et al., 2008).
У розвитку вугрово! хвороби не можна видшити один етюлопчний чинник. Згiдно з результатами остантх достд-жень, у патогенезi акне як мультифакторного захворювання найважлив™ генетична схильнiсть, андрогено-шдукована ri-персекреця шкiрного сала, фолжулярна гiперкератизацiя, мж-робна гiперколонiзацiя з наступним розвитком запального про-цесу в сально-волосяних фолжулах (СВФ) i навколо них (Myadelets and Adaskevich, 2006; Elder et al., 2008; Fulton, 2009; Iinuma et al., 2009; Williams et al., 2012). Обтуращя протоки СВФ i багате лквдами шюрне сало створюють сприятлив1 умови для розмноження факультативних анаеробiв (Propionibacterium acnes, P. granulosum), а також шших представниюв сапрофпно! та умовно-патогенно! мiкрофлори (Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus) (Fulton, 2009). Ц мжроорга-тзми продукують ензим лгпазу, який розщеплюе даацил- та трiацилглiцериди до глщерину та вiльних жирних кислот. Ц ре-човини разом з антигенами мiкроорганiзмiв залучають iß пери-ферично! кров1 нейтрофiли та фагоцити, яю продукують цито-кiни 1Л-1а, Ш-lß i 1Л-8, ФНП-а. Ц прозапальт цитоюни акти-вують ензим циклооксигеназу, який сприяе утворенню з арахъ доново! кислоти головного медiатора запалення - лейкотр1ен В4. Bin, у свою чергу, стимулюе вивiльнення пдролпичних ензим1в i монооксиду азоту (NO) з нейтрофтв, Т-лiмфопитiв, моноци-тв та еозинофiлiв, що викликае руйнування стшки сально! за-лози, вихвд ii вмсту в дерму та розвиток запально! реакцп у вигляд папуло-пустульозних i вузлувато-кiстозних елеменпв (Jappe, 2002; Monakhov and Ivanov, 2010; Goryachkina and Belousova, 2014).
Хоча механiзми хронiчного запального захворювання пшо-себорейного комплексу до юнця не з'ясованi, вар1ацп бактерь ально! колотзацп - один з основних елементiв його розвитку (Bojar and Holland, 2004). Один 1з патогенетичних факгорiв акне - пролiферапiя нормально! мжробюти, особливо P. acnes. Спостернжлъся високий ступшь кореляцп гiперпродукцii шюрного сала з кiлькiстю P. acnes, що визначаеться створен-ням оптимального анаеробного середовища для !х росту. Проте чткого зв'язку м1ж кшьюстю P. acnes i ступенем тяжкосп за-хворювання не встановлено, а також не визначено того порогу кiлькостi P. acnes, що вщокремлюе здорову та проблемну шюру, уражену акне (Yoshimoto et al., 1998).
Окрiм P. acnes, розвитку запального процесу сприяють бактери, що персистують на поверхнi шюри: S. aureus, Streptococcus pyogenes, S. epidermidis, Haemophilus spp., Escherichia coli тощо. Навколо ураженого фолжула формуеться зона запалення, до яко! мирують нейтрофiли, макрофаги, Т-лiмфоцити та iншi 1мунокомпетентш клпини. P. acnes тдтримуе запальний процес шляхом активаци специф1чних Toll-подiбних рецепто-рiв (TLR) на мембранах 1мунокомпетентних клпин i себоципв (Kalyujna et al., 2014). У хворих на акне виявили значну експре-с1ю TLR-2 на перифолжулярних i перибульбарних макрофагах, окр1м того показано in vivo та in vitro, що гснуе позитивна кореляцк м1ж ступенем ураження акне та концентращею rai-тин, що несуть на соб1 TLR-2 i TLR-4. Продукцш цитоюив IL-
6, IL-8 та IL-12 прямо залежить вщ взаемодо P. acnes i TLR-рецептор1в (Kang et al., 2006; Lai and Gallo, 2008; Miller, 2008; Valins et al., 2010).
Однак TLR-2 - специфiчний рецептор i для S. aureus. Mem-pel et al. (2003) показали стимуляцто кератиноципв патогеном S. aureus, що викликало транслокацто ядерного транскрипцино-го фактора NF-kB, подальше гпдвищення продукци IL-8 i iNOS i швидку протективну вщповщь. Ця запальна реакця залежна вiд TLR-2 (Mempel et al., 2003). Таким чином, доведено, що стиму-лящя молекулярними патернами рiзних мжрооргаmзмiв (пепти-доглiкан, лшопептиди) TLR-2 i TLR4 наростае, i як наслщок роз-виваеться дисфункця в системi TLRs, що частково пояснюе хро-нзацто та рецидивування вугровоi хвороби в результата порушен-ня як вродженого, так i адаптивного iмунiтету (Sorokina, 2012).
Критика концепцп, що розглядае P. acnes як едину бакте-рiю - «винуватця» запальних явищ за акне, Грунтуеться не тшьки на невдачах виявлення P. acnes у фолжулах i рiзних еле-ментах акне (Zouboulis, 2009). Виявлено, що до 28% запальних елеменпв акне можуть розвиватися de novo, минаючи стадiю комедонiв, що дае бшьше пiдстав для взаемозв'язку запалення та присутностi бакгерiй на поверхн шкiри (Do et al., 2008). Крiм того, утворення бюптвок стафiлококами викликае обту-рац1ю потових залоз, що мае значення у патогенезi атопiчного дерматиту (Allen et al., 2014), i не можна виключити аналопч-ного впливу за акне (Burceva et al., 2013). Виробляючи дельта-токсин, що шдукуе дегрануляц1ю опасистих клiтин, S. aureus може запускати мiсцеве запалення, стимулюючи як вродже-ний, так i адаптивний iмунiтет (Nakamura et al., 2013).
Адекватна модель для вивчення патолопчних змiн в органз-м - л1мфоцити периферичноi кровi, якi знаходяться переважно в одни фая клiтинного циклу (G0), у звичайних умовах не д-ляться, легко щддаються культивуванню (Buchinska et al., 2002). Внутршньоклпинний метаболiзм л1мфоципв Грунтуеться на фь зiологiчно та бюжшчно закрiпленiй здатносп цих клiтин швид-ко реагувати на будь-яи порушення гомеостазу в органiзмi, а модуляця активноси ензим1в у лiмфоцигах настае значно ранте, нiж змiнюкlгься к морфологiчнi та бiохiмiчнi показники (Lugov-skoy, 2002). Це дае змогу використовувати л1мфоцити як «мета-ботчне дзеркало органiзму» (Yakubets et al., 2013).
Мета достдження - ощнити активнiсть арг1нази л1мфо-цитiв оаб з acne vulgaris, в яких захворювання супроводжува-лося вис1ванням бюгшвкових i планктонних форм стафiлоко-юв. Акгивнiсть ензиму визначали до та тсля л1кування.
Матерiал i методи дослщжень
Досл1джено 44 хворi вжом в1д 18-30 рок1в, iз гнiйних пустул яких iзольовано культури плiвкотвiрних i планктонних форм S. aureus та S. epidermidis. Видлення та щентифжацто стафiлоко-кiв проводили з використанням стандартних середовищ у лабо-раторй кафедри мiкробiологii ЛНМУ iменi Данила Галицького в1дпов1дно до наказу (Birger, 1982; Vos et al., 2008). Референтний штам S. aureus ATCC 25923 (F-49) отримано з музейноi колекцц бакгерiологiчноi лаборатори Львiвського обласного лабораторного центру для контрольного показника бiоплiвки.
Здатнсть до пл1вкоутворення у вiдiбраних штам1в визначе-но за культуральними властивостями (пiдвищена в'язкiсть бiо-маси колони) та за допомогою диференщальшм штерферен-цiйно-конграстноi мiкроскопii (DIC) з використанням конденсора темного поля та флуоресцентна мжроскопи.
Для цього бюшпвки клiнiчних i стандартних iзолятiв виро-щували на стерильних покривних скельцях на днi пластикових чашок (0 50 мм). У кожну чашку вносили по 4 мл поживного бульйону («Фармактив», Украiна) та по 10 мкл культури мут-нстю 1,5 х 109 кл./мл (що вдаювщае 5 од. за стандартом
McFarland), так, щоб суспензiя ргвношрно розподшилась на дн чашки. Чашки шкубували в термостат! 48 годин за температури 37 °С. Через 48 годин вмст чашок вщбирали, щоб не зруйнувати сформовану бiоплiвку, та трищ вщмивали дистильованою водою. Виявляли життездатних бактерiй подвiйним прижиттевим за-барвленням за допомогою флуоресцентних барвниив, а саме Hoechst-33258, який вшьно проникае крiзь клiтиннi мембрани, зв'язуеться у ядрi з ДНК на зовншнъому боцi спiралi, зумовлю-ючи при цьому флуоресценц1ю (Hawley and Hawley, 2004). Про-пiдiум йодид проникае лише в некротичнi кттини та зв'язуеться з ДНК, зумовлюючи флуоресценщю в червонiй дшянщ спектра (Schlegel and Fullekrug, 2002; Krysko et al., 2008).
Мжроскошю бакт^альних бiоплiвок проводили за допомогою мжроскопа Nikon Eclipse (об'ектив 63х/1.4NA) методом штерференцшно! (диференцшно-штерференцшний контраст -DIC) мжроскопи з використанням конденсора темного поля та флуоресцентно! мжроскопи.
Шмфоцити видляли зi св1жоотримано! периферично! гепа-ринзовано! кровi пащенпв (до та пiсля лжування) та в оаб групи контролю у градаенп густини фiкол-трiумбрасту (р = 1,08 г/см3). Групу контролю становили практично здоровi особи (n = 9). Усiм хворим проводили курс вакцинотерапи авто-стафшококовою вакциною та пробютичним препаратом «Ла-цидофш» (Institut Rosell Inc., Канада).
Активтсть аргшази визначали на пермеабiлiзованих сапонином л1мфоцитах периферично! кровi за швидюстю утворення сечовини. 11 вмст вимрювали за допомогою дiагностичного набору фiрми «Омко» (Укра!на), згiдно з шструкщею. Зразки спектрофотометрували за 520 нм проти контролъних проб, як мiстили дистилъовану воду. Активнiсть аргшази виражали в мiкромолях сечовини, що утворилася протягом одще! хвилини у розрахунку на мг протешу.
Визначали середне арифметичне значення (х), похибку середнього арифметичного (m). Для оцшювання ступеня вiро-гiдностi результатв дослiдження застосовували ANOVA. Вiро-гiднiсть рiзницi вважали статистично достовiрною за P < 0,05.
Результати та ix обговорення
1з гнiйних пустул хворих (n = 44) видлено 28 штамив (63,6%) плiвкотвiрних стафшокоив, iз них 15 штамов (53,6%) складае S. aureus i 13 (46,4%) - S. epidermidis. Активтсть арп-нази л1мфоципв кровi у хворих (гшвкотшрний S. aureus) була достовiрно вищою за вiдповiдний показник практично здоро-вих осiб i становила 0,262 ± 0,006 та 0,279 ± 0,005 (планктонна форма S. aureus) проти 0,087 ± 0,009 мкмоль сечовини/хвм проте!ну в контролi (рис. 1).
i 1
I Плшкоутворююча форма I Планктонна форма
Контроль До Пюля
лiкування лiкування
Рис. 1. Активтсть аргшази (мкмоль сечовини/хв-мг протешу)
Л1мфоцит1в кров1 у пащенпв, хворих на acne vulgaris, спричинену S. aureus (шпвкотшрна форма, n = 15, планктонна форма, n = 9): * - P < 0,001 - змши достов1рт щодо величин в оаб групи контролю (практично здоров1 донори); # - P < 0,001 -змши достов1рт щодо величин у пащенпв до лжування
Шсля проведенного курсу лжування активтсть ензиму значно знизилася до 0,099 ± 0,006 (гшвкотшрний S. aureus) (Р < 0,001) та до 0,184 ± 0,023 (планктонна форма S. aureus) (Р < 0,001) мкмоль сечовини/хв-мг протешу. Активтсть аргшази у хворих (пл1вкотв1рний S. epidermidis) була достов1рно вищою за вщповщний показник контрольних оаб: 0,281 ± 0,009 та 0,297 ± 0,006 (планктонна форма S. epidermidis) проти 0,087 ± 0,009 мкмоль сечовини/хв-мг протешу в контрол1 (рис. 2).
I Плвкоутворююча форма
I Планктонна форма
0,35
0,30
&
s 0,25
E
s
0,20
*
M
5 0,15
0,10
0,05
0,00
I
Контроль До Шсля
лжування лкування
Рис. 2. Активтсть аргшази (мкмоль сечовини/хв-мг протешу) л1мфоципв кров1 у пащенпв, хворих на acne vulgaris, спричинену S. epidermidis (пл1вкотв1рна форма, n = 13, планктонна форма, n = 7 ): * - P < 0,001 - змши достов1рт щодо величин в оаб групи контролю (практично здоров1 донори); # - P < 0,001 - змши достов1рт щодо величин у пащенпв до лжування
ШШсля курсу лжування активтстъ ензиму значно знизилася до 0,199 ± 0,016 (пл1вкотирний S. epidermidis) (Р < 0,001) та до 0,245 ± 0,005 мкмоль сечовини/хв-мг протешу (планктонна форма S. epidermidis) (Р < 0,001).
Шор1внюючи показники (рис. 1, 2) активном! аргшази до та пасм лжування, спостерггали незначне зниження ргвня експре-си ензиму п1сля лжування: в 1,4 раза (пл1вкотв1рний S. epidermidis) проти 2,5 раза (пл1вкотв1рний S. aureus).
П1д час достджень установлено дефщит основних нормо-симбюнпв кишечника (зниження кiлъкiсних р1втв б1ф1до-бактерш i лактобактерш до 106-7 КУО/мл). У 65% пащенпв виявлено зниження E. coli до 5 х 107 КУО/мл. За наявносп у хворих закрепив зростала юльюсть гемолггичних форм кишко-во! палички.
Обговорення
Гуморальн протизапальн! цитокши IL-4, IL-10, IL-13 i TGF-ß впливають на експресто аргшази, локал1зовано! як у цитозол1, так i в мггохондаях (Munder et al., 2005; Ochoa et al., 2007; Peretiatko and Sybirna, 2009) i яка конкуруе з NO-синтаза-ми за L-аргiнiн. Високий ргвень експресй аргшази свщчить про гуморальну ввдповвдь iз боку 1мунно! системи на антиген (Klasen et al., 2001; Barksdale et al., 2004; Holan et al., 2006). Шд час дослщжень виявлено значне зростання експреси аргшази у хворих на вугрову хворобу. Псля лжування встановлено дос-товiрне зниження активностi аргшази, проте вона не досягла рiвня контролю.
Аргшаза експресуеться не тiлъки у клпинах людського оргатзму, а й у бактер1альних (таких, як Pseudomonas aeruginosa та S. aureus). Золотистий стафшокок - патоген, який несе власну аргшазу, здатний моделювати аргшазу господаря. Тому не виключений внесок бактер1ально! аргшази до загально! ак-тивноста аргшази (Grasemann et al., 2005).
Останйми роками описано низку мехатзмив, за допомогою яких стафiлококи протистоять агресивному впливу макро-
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
оргатзму та виживають на noBepxHi шюри: стафшоксантини, системи розтзнавання антимжробних пептидв (ApsRS i GraRS), аргшшовий катаболiчний мобiльний елемент (ACME), кардю-лшш та ш. (Coates et al., 2014). ACME кодуе декшька генв, включаючи другу копто аргшш деiмiнази - ферменту, здатно-го перетворювати аргiнiн на орнiтин. Осюльки аргшш - амшо-кислота в роговому шарi шкри, яка потенцшно може викорис-товуватись для утворення оксиду азоту або для тдкислення рН шкри, виснаження пулу аргшшу може оптимазувати умови росту для стафшокоюв (Otto, 2010). ACME був у штаму S. aureus USA300 горизонтально перенесений вщ S. epidermidis. Майже половина видiлених S. epidermidis мстить ACME, що закодований у speG (Diep et al., 2006; Miragaia et al., 2009). Цей шлях може бути одним iз важливих механiзмiв уникнення стафiлококами iмунноi вiдповiдi хазяша та переваги для росту на шкiрi (Das et al., 2010; Scharschmidt and Fischbach, 2013). Не-зважаючи на наявтстъ велико1 кiлькостi доказiв про метабо-лiзм аргiнiну та його роль в iмунологii, вирiшалъний вибiр шляху метаботзму аргшну патогенними мжрооргатзмами залишаеться до кшпя не з'ясованим (Das et al., 2010).
У проведеному дослщжент видшення стафiлококiв iз гнш-них пустул за акне доводить, що стафшококи вiдiграють важ-ливу роль у розвитку запального процесу на шкiрi. Результати показують, що концентрацш стафiлококiв зростае у процеа наростання клЫчних проявiв акне (Burceva et al., 2013; Dreno et al., 2017).
Отримане у нашому експериментi незначне зниження екс-пресй ензиму у хворих, iз пустул яких видiлено S. epidermidis, показуе, що сила iмунноi вiдповiдi менш виражена порiвняно з реагуванням на активтсть золотистого стафiлокока, оскiлъки етдермальний стафiлокок - облншний представник нормобю-ценозу шкри.
Формування адаптивних iмунних реакцш на коменсали вщбуваеться в неонатальний перiод (Nagao and Segre, 2015). В умовах оптимального функцюнування iмунноi системи альянс iз мiкробiотою допускае шдукщю захисних реакцш на па-тогени та тдтримання регуляторних шляив, пов'язаних зi збе-реженням толерантностi до коменсалiв. Поза тим, вони спри-чиняють серйозт шфекцй в осiб в умовах iмуносупресii та часто стають причиною нозокомальних iнфекпiй, хрон1чних виразок даабетичних хворих, а також показниками коагулазо-нега-тивних стафiлококових iнфекцiй у медичних закладах (Giice and Segre, 2012; Sanford and Gallo, 2013; Belkaid and Hand, 2014). Це може бути частково зумовлено екзополiмерами S. epidermidis, яю захищають 1х вщ розпiзнавання антитiлами.
Кр1м того, еволюцшний розвиток iмунноi системи передбачав уникнення надмрного реагування на коменсальнi бактери (Otto, 2009).
У загостреннi раннх i шiзнiх акне особливу роль ввдграе стшке сшецифiчне порушення мжробюценозу кишечника, яке зумовлюе змши складу штрного сала зi зниженням його бак-терицидних властивостей. У мжробкт кишечника у пащенпв з акне рiзко зменшуеться кiлькiсть Lactobacillus, гадвищуеться активнiсть S. aureus, зростае роль гемолпичних форм E. coli (Averina and Salamova, 2014; Clark et al., 2017), що спричинюе загострення раннiх та шiзнiх акне. На оснж наших досл1джень установлено, що в уах хворих спостершався шомiрний дисбюз, що збижться з даними цих достджень.
Незважаючи на достатньо добре вивченi механiзми розвитку вугровоi хвороби та розроблен унiфiкованi протоколи лжу-вання, не втрачають акгуальностi питання п1двищення ефек-тивностi терашii акне, досягнення швидшого регресу елементiв акне, сгiйкоi та тривалоi ремiсii, естетичного результату (Prot-senko et al., 2015). З огляду на викладене вище, доцшьно вико-ристовувати препарати, що нормалiзують мiкрофлору кишечника та гадвищують iмунiтет шкiри (Volkova et al., 2001; Bowe, 2013; Korolenko, 2016). У зв'язку iз цим уам пащентам проведено курс вакцинотерапи автостафiлококовою вакциною та шробiотичним препаратом «Лацидофш» (Institut Rosell Inc., Канада). Шсля корекци мжрофлори травного тракту пробютич-ними прешаратами вщбулась нормалiзацiя рiвня шоказникiв основних нормосимбюнпв.
Доведено ефекгивнiсть використання лакгобакгерiй i бiфiдо-бакгерiй для лжування ширних захворюваннях у вигляд препарата мiсцевого застосування (Valdez et al., 2005; Peral et al., 2009; Gueniche et al., 2010; Peral et al., 2010; Lavryk et al., 2017). Як продемонстровано, пробютичн штами лакгобакгерiй можуть пригнiчувати прилипання шкiрного патогена S. aureus до кера-тиноцита людини (Prince et al., 2012) та попереджувати к роз-множення. Пероральнi пробiотики можуть регулювати вившь-нення запальних циток1нв у шкiрi (Hacini-Rachinel et al., 2009) та сшецифiчно знижувати IL-1a (Cazzola et al., 2010). Шдвищуючи пролiферацiю Т- i В-л1мфоципв та синтез IgA, шробiотичнi пре-парати вдаовлюють мiсцевий iмунiтет. За умов нормалiзацii мiкробного пейзажу стабiлiзуегъся та пiдгримуетъся 1мунна функця кишечника, що сприяе усуненню запальних симптом1в акне та збшьшуе тривалiсть ремiсii дерматозу (Protsenko et al., 2015). Шсля лжування практично зникли вугровi висипання, шочервонiння та набряк навколо змшених запальною реакщею дшянок шкiри (рис. 3).
Рис. 3. Папуло-пустульозт елементи: а - до лжування; б, в - тсля лжування
Висновки
Задiяння механ!зм1в протистояння вiрулентному фактору шляхом продукци прозапальних питоктав ввдбуваеться за зро-стання активностi ензим1в. Пiдвищення активностi аргшази у хворих на acne vulgaris свщчить про конкуренцию щ>ого ензиму з NO-синтазами за субстрат L-аргiнiн та алътерацiю ф1з1олог1чних реакций в оргатзм^ спричинену дею стафшокоюв, яю iндукуютъ фа-гопщарну реакщю та продукпiю питоиив гуморально1 ланки.
Шсля лжування актившсть ензиму все ще залишаеться високою, хоча зафжсовано достовiрнi змiни у бж нормалiзацii активностi, завдяки уведенню вакцинного препарату, якi, у свою чергу, мають iмуномоделювалъний ефект.
Планктонна форма стафiлококiв, як значно менш штенсивний подразник, шдукуе слабшу активацто питоиив та ензимiв, що щд час проведення iмуномоделювалъноi терапц не дае змоги розрахо-вувати на достатньо помпний ефект. У хворих на acne vulgaris, яке супроводжувалося виованням S. epidermidis, активнють аргi-Biosyst., 8(4) 599
а
нази июля лжування знизилася незначно, що може вказуваш на
1мунну толеранттсть организму до «оиортунютичних патогенв»,
що, у свою чергу, вимагае тривалшого лжування.
References
Allen, H. B., Vaze, N. D., Choi, C., Hailu, T., Tulbert, B. H., Cusack, C. A., & Joshi, S. G. (2014). The presence and impact of biofilm-producing staphylococci in atopic dermatitis. JAMA Dermatology, 150(3), 260-265.
Averina, V. I, & Salamova, I. V. (2014). Sovremennyj podhod k terapii vozrast-nogo akne u zhenshhin [Modern approach to the treatment of age-related acne in women]. Medicinskij Sovet, 7, 62-67 (in Russian).
Barksdale, A. R., Bernard, A. C., Maley, M. E., Gellin, G. L., Kearney, P. A., Boulanger, B. R., Tsuei, B. J., & Ochoa, J. B. (2004). Regulation of arginase expression by T-helper II cytokines and isoproterenol. Surgery, 135(5), 527-535.
Barratt, H., Hamilton, F., Car, J., Lyons, C., Layton, A., & Majeed, A. (2009). Outcome measures in acne vulgaris: Systematic review. British Journal of Dermatology,160(1), 132-136.
Belkaid, Y., & Hand, T. W. (2014). Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell, 157(1), 121-141.
Benyacoub, J., Bosco, N., Blanchard, C., Demont, A., Philippe, D., Castiel-Higou-nenc, I., & Gueniche, A. (2013). Immune modulation property of Lactobacillus paracasei NCC2461 (ST11) strain and impact on skin defences. Beneficial Microbes, 5(2), 129-136.
Birger, M. I. (Ed.). (1982). Spravochnik po mikrobiologicheskim i virusologiches-kim metodam issledovanija (Handbook on microbiological and virological research methods). Medicine, Moscow (in Russian).
Bojar, R. A., & Holland, K. T. (2004). Acne and Propionibacterium acnes. Clinics in Dermatology, 22(5), 375-379.
Bowe, W. P. (2013). Probiotics in acne and rosacea. Cutis, 92(1), 6.
Buchinska, L. G., Nesina, I. P., Tkachenko, N. I., & Polischuk, L. Z. (2002). Osoblyvosti jaderec' limfocytiv peryferychnoi' krovi hvoryh na rak tila matky [Peculiarities of peripheral blood lymphocyte nucleoli in patients with corpus uteri cancer]. Onkologija, 4(1), 18-20 (in Ukrainian).
Burceva, G. N., Sergeev, A. Y., Arzumanyan, V. G., & Sergeev, Y. Y. (2013). Perifollikuljarnaja mikrobiota kozhi pri akne. Chast' I. Obshhie harakteristiki kolonizacii i rezistentnost' k sistemnym antibiotikam. [Perifollicular cutaneous microbiota in acne patients. Part I. Common patterns of colonization and resistance to systemic antimicrobials]. Immunopatologija, Allergologija, Infektologija, 2, 84-87 (in Russian).
Cazzola, M., Tompkins, T. A., & Matera, M. G. (2010). Immunomodulatory impact of a synbiotic in Th1 and Th2 models of infection. Therapeutic Advances in Respiratory Disease, 4(5), 259-270.
Clark, A. K., Haas, K. N., & Sivamani, R. K. (2017). Edible plants and their influence on the gut microbiome and acne. International Journal of Molecular Sciences, 18(5), 1070.
Coates, R., Moran, J., & Horsburgh, M. J. (2014). Staphylococci: Colonizers and pathogens of human skin. Future Microbiology, 9(1), 75-91.
Collier, C. N., Harper, J. C., Cantrell, W. C., Wang, W., Foster, K. W., & Elewski, B. E. (2008). The prevalence of acne in adults 20 years and older. Journal of the American Academy of Dermatology, 58(1), 56-59.
Das, P., Lahiri, A., Lahiri, A., & Chakravortty, D. (2010). Modulation of the arginase pathway in the context of microbial pathogenesis: A metabolic enzyme moonlighting as an immune modulator. PLoS Pathogens, 6(6), e1000899.
Diep, B. A., Gill, S. R., Chang, R. F., Phan, T. H., Chen, J. H., Davidson, M. G., Lin, F., Lin, J., Carleton, H. A., Mongodin, E. F., Sensabaugh, G. F., & Perdreau-Remington, F. (2006). Complete genome sequence of USA300, an epidemic clone of community-acquired meticillin-resistant Staphylococcus aureus. The Lancet, 367(9512), 731-739.
Do, T. T., Zarkhin, S., Orringer, J. S., Nemeth, S., Hamilton, T., Sachs, D., Voorhees, J. J., & Kang, S. (2008). Computer-assisted alignment and tracking of acne lesions indicate that most inflammatory lesions arise from comedones and de novo. Journal of the American Academy of Dermatology, 58(4), 603-608.
Dreno, B., Martin, R., Moyal, D., Henley, J. B., Khammari, A., & Seite, S. (2017). Skin microbiome and acne vulgaris: Staphylococcus, a new actor in acne. Experimental Dermatology, 26(9), 798-803.
Dumont-Wallon, G., & Dreno, B. (2008). Specificity of acne in women older than 25 years. Presse Medicale (Paris, France: 1983), 37(4Pt1), 585-591.
Goryachkina, M. V., & Belousova, T. A. (2014). Kombinirovannaja terapija akne u zhenshhin: Poisk optimal'nyh reshenij [Combination therapy of acne in women: Searching for optimum solutions]. Vestnik Dermatologii i Venero-logii, 2, 90-95 (in Russian).
Grasemann, H., Schwiertz, R., Matthiesen, S., Racke, K., & Ratjen, F. (2005). Increased arginase activity in cystic fibrosis airways. American Journal of Respiratory and Critical care Medicine, 172(12), 1523-1528.
Grice, E. A., & Segre, J. A. (2012). Interaction ofthe microbiome with the innate immune response in chronic wounds. In: Current topics in innate immunity Vol. n. Springer, New York. pp. 55-68.
Gueniche, A., Bastien, P., Ovigne, J. M., Kermici, M., Courchay, G., Chevalier, V., Breton, L., & Castiel-Higounenc, I. (2010). Bifidobacterium longum lysate, a new ingredient for reactive skin. Experimental Dermatology, 19(8), e1-e8.
Hacini-Rachinel, F., Gheit, H., Le Luduec, J. B., Dif, F., Nancey, S., & Kaiserlian, D. (2009). Oral probiotic control skin inflammation by acting on both effector and regulatory T cells. PLoS One, 4(3), e4903.
Hassanzadeh, P., Bahmani, M., & Mehrabani, D. (2008). Bacterial resistance to antibiotics in acne vulgaris: An in vitro study. Indian Journal of Dermatology, 53(3), 122.
Hawley, R., & Hawley, T. (2004). Flow cytometry protocols. Methods in Molecular Biology, 263, 34-37.
Holan, V., Pindjakova, J., Krulova, M., Neuwirth, A., Fric, J., & Zajicova, A. (2006). Production of nitric oxide during graft rejection is regulated by the Th1/Th2 balance, the arginase activity, and L-arginine metabolism. Transplantation, 81(12), 1708-1715.
linuma, K., Sato, T., Akimoto, N., Noguchi, N., Sasatsu, M., Nishijima, S., Kurokawa, I., & Ito, A. (2009). Involvement of Propionibacterium acnes in the augmentation of lipogenesis in hamster sebaceous glands in vivo and in vitro. Journal of lnvestigative Dermatology, 129(9), 2113-2119.
Jappe, U., Ingham, E., Henwood, J., & Holland, K. T. (2002). Propionibacterium acnes and inflammation in acne; P. acnes has T-cell mitogenic activity. British Journal of Dermatology, 146(2), 202-209.
Jung, G. W., Tse, J. E., Guiha, I., & Rao, J. (2013). Prospective, randomized, open-label trial comparing the safety, efficacy, and tolerability of an acne treatment regimen with and without a probiotic supplement and minocycline in subjects with mild to moderate acne. Journal of Cutaneous Medicine and Surgery, 17(2), 114-122.
Kalyujna, L. D., Grechanska, L. V., & Petrenko, A. V. (2014). Rol' rozsmoktu-valnoi terapii v likuvanni hvoryh na acne [The role of resorptive therapy for treatment of acne patients]. Klinichna Imunologiya. Alergologiya. Infekto-logiya, (8), 41-44 (in Ukrainian).
Kang, S. S., Kauls, L. S., & Gaspari, A. A. (2006). Toll-like receptors: Applications to dermatologic disease. Journal of the American Academy of Dermatology, 54(6), 951-983.
Klasen, S., Hammermann, R., Fuhrmann, M., Lindemann, D., Beck, K. F., Pfeilschifter, J., & Racke, K. (2001). Glucocorticoids inhibit lipopolysaccha-ride-induced up-regulation of arginase in rat alveolar macrophages. British Journal of Pharmacology, 132(6), 1349-1357.
Korolenko, V. V. (2016). Perspektyvni imunni mehanizmy likuvannja pacijentiv z akne [Perspective immune mechanisms of treatment of patients with acne]. Ukrainian Journal of Dermatology, Venereology, Cosmetology, 4, 79-81 (in Ukrainian).
Krysko, D. V., Berghe, T. V., Parthoens, E., D'Herde, K., & Vandenabeele, P. (2008). Methods for distinguishing apoptotic from necrotic cells and measuring their clearance. Methods in Enzymology, 442, 307-341.
Lai, Y., & Gallo, R. L. (2008). Toll-like receptors in skin infections and inflammatory diseases. lnfectious Disorders-Drug Targets, 8(3), 144-155.
Lavryk, G., Korniychuk, O., & Tymkiv, M. (2017). Ultrastructural changes in biofilm forms of staphylococci cultivated in a mixed culture with lactobacilli. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(1), 98-103.
Lugovskoy, S. P. (2002). Zminy aktyvnosti fermentnogo spektra limfocytiv peryferijnoi' krovi pry svyncevij intoksykacii' (cytohimichne doslidzhennja) [Changes in the activity of the enzyme spectrum of peripheral blood lymphocytes upon lead intoxication (cytochemical study)]. Laboratorna Diagno-styka, (2), 29-32 (in Ukrainian).
Mempel, M., Voelcker, V., Köllisch, G., Plank, C., Rad, R., Gerhard, M., Schnopp, C., Fraunberger, P., Walli, A. K., Ring, J., Abeck, D., & Ollert, M. (2003). Toll-like receptor expression in human keratinocytes: Nuclear factor kB controlled gene activation by Staphylococcus aureus is Toll-like receptor 2 but not Toll-like receptor 4 or platelet activating factor receptor dependent. Journal of lnvestigative Dermatology, 121(6), 1389-1396.
Miller, L. S. (2008). Toll-like receptors in skin. Advances in Dermatology, 24, 71-87.
Miragaia, M., de Lencastre, H., Perdreau-Remington, F., Chambers, H. F., Higa-shi, J., Sullam, P. M., Lin, J., Wong, K. I., King, K. A., Otto, M., Sensabaugh, G. F., & Diep, B. A. (2009). Genetic diversity of arginine catabolic mobile element in Staphylococcus epidermidis. PloS One, 4(11), e7722.
Monakhov, S. A., & lvanov, O. L. (2012). Akne. Etiopatogenez, klinika, terapiya [Acne. Etiopatogenez, clinic, therapy]. Bayer HealthCare, Moscow (in Russian).
Munder, M., Mollinedo, F., Calafat, J., Canchado, J., Gil-Lamaignere, C., Fuentes, J. M., & Müller, F. M. (2005). Arginase I is constitutively expressed in human granulocytes and participates in fungicidal activity. Blood, 105(6), 2549-2556.
Myadelets, O. D., & Adaskevich, V. P. (2006). Morfofonktcionalnaja dermatology [Morpho-functional dermatology]. Medicinskaja Literatura, Moscow (in Russian).
Nagao, K., & Segre, J. A (2015). "Bringing up baby" to tolerate germs. Immunity, 43(5), 842-844.
Nakamura, Y., Oscherwitz, J., Cease, K. B., Chan, S. M., Muсoz-Planill, R., Hasegawa, M., Villaruz, A. E., Cheung, G.-Y. C., McGavin, M. J., Travers, J. B., Otto, M., Inohara, N., & Nunez, G. (2013). Staphylococcus (dgr)-toxin induces allergic skin disease by activating mast cells. Nature, 503(7476), 397-401.
Numata, S., Akamatsu, H., Akaza, N., Yagami, A., Nakata, S., & Matsunaga, K. (2014). Analysis of facial skin-resident microbiota in Japanese acne patients. Dermatology, 228(1), 86-92.
Ochoa, A. C., Zea, A. H., Hernandez, C., & Rodriguez, P. C. (2007). Arginase, prostaglandins, and myeloid-derived suppressor cells in renal cell carcinoma. Clinical Cancer Research, 13(2), 721s-726s.
Otto, M. (2009). Staphylococcus epidermidis - the accidental pathogen. Nature Reviews Microbiology, 7(8), 555-567.
Otto, M. (2010). Basis of virulence in community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Annual Review of Microbiology, 64, 143-162.
Peral, M. C., Huaman Martinez, M. A., & Valdez, J. C. (2009). Bacteriotherapy with Lactobacillus plantarum in burns. International Wound Journal, 6(1), 73-81.
Peral, M. C., Rachid, M. M., Gobbato, N. M., Martinez, M. H., & Valdez, J. C. (2010). Interleukin-8 production by polymorphonuclear leukocytes from patients with chronic infected leg ulcers treated with Lactobacillus planta-rum. Clinical Microbiology and Infection, 16(3), 281-286.
Peretiatko, Y. V., & Sybirna, N. O. (2009). Osoblyvosti arginaznogo ta NO-syntaznogo shljahiv metabolizmu L-argininu v lejkocytah peryferychnoi' krovi shhuriv za hronichnogo rentgenivs'kogo oprominennja [Particularities of arginase and NO-synthase pathways of L-arginine conversion in the leucocytes of peripheral blood under the X-ray radiation]. Ukrai'ns'kyj Biohimichnyj Zhurnal, 81(2), 40-48 (in Ukrainian).
Prince, T., McBain, A. J., & O'Neill, C. A. (2012). Lactobacillus reuteri protects epidermal keratinocytes from Staphylococcus aureus-induced cell death by competitive exclusion. Applied and Environmental Microbiology, 78(15), 5119-5126.
Protsenko, T. V., Protsenko, O. A., Buturlinova, A. S., & Lukyanchenko, E. N. (2015). Innovacionnye aspekty v patogeneze i terapii akne [Innovative aspects in the pathogenesis and therapy of acne]. Ukrainian Journal of Dermatology, Venereology, Cosmetology, (4), 79-81 (in Ukrainian).
Sanford, J. A, & Gallo, R. L. (2013). Functions of the skin microbiota in health and disease. Seminars in Immunology, 25(5), 370-377.
Scharschmidt, T. C., & Fischbach, M. A. (2013). What lives on our skin: Ecology, genomics and therapeutic opportunities of the skin microbiome. Drug Discovery Today: Disease Mechanisms, 10(3), e83-e89.
Schlegel, K., & Fullekrug, M. (2002). 50 years of schumann resonance. Physik in Unserer Zeit, 33(6), 256-264.
Sorokina, E. V. (2012). Toll-podobnye receptory i pervichnoe raspoznavanie patogena pri dermatozah infekcionnoj i neinfekcionnoj jetiologii [Toll-like receptors and primary pathogen recognition in infectious and non-infectious cutaneous pathology]. Immunopatologija, Allergologija, Infektologija, 2, 615 (in Russian).
Valdez, J. C., Peral, M. C., Rachid, M., Santana, M., & Perdigon, G. (2005). Interference of Lactobacillus plantarum with Pseudomonas aeruginosa in vitro and in infected burns: The potential use of probiotics in wound treatment. Clinical Microbiology and Infection, 11(6), 472-479.
Valins, W., Amini, S., & Berman, B. (2010). The expression of Toll-like receptors in dermatological diseases and the therapeutic effect of current and newer topical Toll-like receptor modulators. The Journal of Clinical and Aesthetic Dermatology, 3(9), 20-29.
Volkova, L. A, Khalifa, I. L., & Kabanova, I. N. (2001). Impact of the impaired intestinal microflora on the course of acne vulgaris. Klinicheskaia Meditsina, 79(6), 39-41.
Vos, P., Garrity, G., Jones, D., Krieg, N. R., Ludwig, W., Rainey, F. A., Schleifer, K.-H., & Whitman, W. (Eds.). (2009). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Vol. 3: The Firmicutes. Springer.
Williams, H. C., Dellavalle, R. P., & Garner, S. (2012). Acne vulgaris. The Lancet, 379(9813), 361-372.
Yakubets, O. I., Fafula, R. V., Vorobets, D. Z., & Vorobets, Z. D. (2013). Osob-lyvosti arginaznogo ta NO-syntaznogo shljahiv metabolizmu L-argininu v limfocytah peryferychnoi' krovi hvoryh na rak jajechnyka [Peculiarities of arginase and no-synthase pathways of l-arginine metabolism in peripheral blood lymphocytes of patients with ovarian cancer]. Ukrai'ns'kyj Biohimichnyj Zhurnal, 85(5), 105-113 (in Ukrainian).
Yoshimoto, T., Takeda, K., Tanaka, T., Ohkusu, K., Kashiwamura, S. I., Okamu-ra, H., Akira, S., & Nakanishi, K. (1998). IL-12 up-regulates IL-18 receptor expression on T cells, Th1 cells, and B cells: Synergism with IL-18 for IFN-y production. The Journal of Immunology, 161(7), 3400-3407.
Zouboulis, C. C. (2009). Propionibacterium acnes and sebaceous lipogenesis: A love-hate relationship? Journal of Investigative Dermatology, 129(9), 2093-2096.
