Cutibacterium acnes

Cutibacterium acnes (ранее Propionibacterium acnes) — это грамположительная, анаэробная или микроаэрофильная, неподвижная, палочковидная бактерия, относящаяся к роду Cutibacterium семейства Propionibacteriaceae. Является частью нормальной микробиоты кожи человека, преимущественно обитая в сальных железах и волосяных фолликулах. Наиболее известна своей ролью в патогенезе акне (угревой болезни), однако также может вызывать оппортунистические инфекции, в частности после ортопедических операций и имплантации медицинских устройств.

История изучения

Впервые бактерия была описана в 1900 году немецким дерматологом Паулем Унна, который выделил её из содержимого угрей. Первоначально микроорганизм был назван Bacillus acnes. В 1923 году он был отнесён к роду Corynebacterium, а в 1946 году — к роду Propionibacterium на основании способности продуцировать пропионовую кислоту в процессе метаболизма. В 2016 году на основе филогенетического анализа генома было предложено переименование в род Cutibacterium (от лат. cutis — кожа), что было принято Международным комитетом по систематике прокариот. Несмотря на это, в медицинской литературе по-прежнему часто используется традиционное название Propionibacterium acnes.

Биологические свойства

Морфология и физиология

Cutibacterium acnes представляет собой неподвижные палочки размером 0,4–0,7 × 1,0–3,5 мкм, часто располагающиеся одиночно, парами или короткими цепочками. Бактерия не образует спор и капсул. Является факультативным анаэробом: лучше всего растёт в анаэробных условиях, но способна выживать и при низких концентрациях кислорода (микроаэрофилия). Оптимальная температура роста — 30–37 °C, pH — 6,0–7,0. На питательных средах (например, кровяном агаре) образует мелкие, круглые, серовато-белые колонии с гладкой поверхностью. Характерной особенностью является способность ферментировать углеводы с образованием пропионовой, уксусной и молочной кислот.

Геном

Геном C. acnes представлен кольцевой хромосомой размером около 2,5 млн пар оснований, содержащей примерно 2500 генов. Характеризуется высокой степенью генетического разнообразия, что позволяет разделить бактерию на несколько филотипов (типов), различающихся по вирулентности и ассоциации с заболеваниями. Наиболее изучены филотипы IA1, IA2, IB, IC, II и III. Филотип IA1 чаще всего связывают с развитием акне, тогда как филотип II — с инфекциями протезированных суставов, а филотип III — с инфекциями глаз.

Метаболизм и факторы вирулентности

Основным источником энергии для C. acnes служат глицерин и жирные кислоты, выделяемые сальными железами. Бактерия продуцирует липазы, расщепляющие триглицериды кожного сала на свободные жирные кислоты, которые раздражают стенки фолликулов и способствуют воспалению. Кроме того, она синтезирует ряд ферментов (гиалуронидазу, нейраминидазу), разрушающих межклеточное вещество тканей. Важным фактором вирулентности является способность формировать биоплёнки — структурированные сообщества бактерий, покрытые внеклеточным матриксом. Биоплёнки C. acnes устойчивы к антибиотикам и факторам иммунной системы, что затрудняет лечение хронических инфекций.

Роль в микробиоме кожи

C. acnes является доминирующим компонентом кожной микробиоты человека, особенно в областях с высокой плотностью сальных желез: лицо, грудь, спина, плечи. Вместе с другими представителями рода Cutibacterium и Staphylococcus (в частности S. epidermidis) она участвует в поддержании кожного гомеостаза. Бактерия метаболизирует кожное сало, выделяя пропионовую кислоту, которая создаёт кислую среду (pH 4,5–5,5), подавляющую рост патогенных микроорганизмов, таких как Staphylococcus aureus и Streptococcus pyogenes. Кроме того, C. acnes модулирует местный иммунитет, стимулируя продукцию антимикробных пептидов (дефензинов) кератиноцитами.

Заболевания, ассоциированные с Cutibacterium acnes

Акне (угревая болезнь)

Наиболее известная связь C. acnes — с развитием акне. Патогенез включает несколько этапов:

1. Гиперкератинизация — избыточное ороговение эпителия волосяного фолликула, приводящее к закупорке его устья (комедон).
2. Гиперсекреция кожного сала под действием андрогенов.
3. **Колонизация *C. acnes*** — бактерия размножается в закупоренном фолликуле, используя кожное сало как питательную среду.
4. Воспаление — выделяемые бактерией липазы, протеазы и хемотаксические факторы (например, пептидогликан) активируют врождённый иммунитет, привлекая нейтрофилы и макрофаги. Развивается воспалительная реакция, проявляющаяся папулами, пустулами и узлами.

Однако роль C. acnes в акне неоднозначна. У многих людей с высокой колонизацией бактерией акне не развивается, а у части пациентов с тяжёлыми формами акне количество C. acnes может быть снижено. Современные исследования указывают на то, что ключевое значение имеет не численность бактерии, а её филотип и генетические особенности, а также дисбаланс между разными штаммами.

Оппортунистические инфекции

C. acnes является частым возбудителем поздних инфекций после эндопротезирования суставов (особенно плечевого и тазобедренного), а также инфекций, связанных с имплантируемыми устройствами (кардиостимуляторы, шунты, катетеры). Бактерия способна длительно персистировать в биоплёнках на поверхности имплантатов, что делает инфекции трудно диагностируемыми и лечимыми. Симптомы обычно стёртые — боль, отёк, ограничение подвижности, без выраженной лихорадки. Диагноз часто ставится на основании посева тканей, полученных во время ревизионной операции.

Другие возможные инфекции:

• Эндокардит — особенно у пациентов с искусственными клапанами сердца.
• Инфекции глаз — конъюнктивиты, кератиты, эндофтальмиты (чаще после травм или операций).
• Остеомиелит — особенно позвоночника (спондилодисцит).
• Абсцессы головного мозга — редко, обычно у пациентов с иммунодефицитом.

Саркоидоз и другие воспалительные заболевания

Существуют гипотезы о возможной роли C. acnes в развитии саркоидоза — системного гранулематозного заболевания. В биоптатах лимфатических узлов и лёгких пациентов с саркоидозом нередко обнаруживаются ДНК и антигены C. acnes. Однако причинно-следственная связь окончательно не доказана. Также обсуждается участие бактерии в патогенезе простатита, синдрома SAPHO (синовит, акне, пустулёз, гиперостоз, остеит) и некоторых форм псориаза.

Диагностика

Микробиологическая диагностика C. acnes основана на посеве биологического материала (кожный соскоб, биоптат, синовиальная жидкость, кровь) на анаэробные питательные среды. Инкубация проводится в анаэростате при 37 °C в течение 5–7 дней (иногда до 14 дней из-за медленного роста). Идентификация осуществляется по морфологии колоний, окраске по Граму, биохимическим тестам (каталаза-положительна, индол-отрицательна) и методом масс-спектрометрии (MALDI-TOF). Для дифференциации филотипов применяют полимеразную цепную реакцию (ПЦР) или секвенирование генов.

В клинической практике важно различать истинную инфекцию и контаминацию (загрязнение образца кожной микрофлорой). Критериями значимости являются: выделение C. acnes из стерильных в норме локусов (суставная жидкость, кровь), наличие воспалительной реакции в биоптате и повторное выделение одного и того же штамма.

Лечение и резистентность

Антибактериальная терапия

C. acnes чувствительна ко многим антибиотикам, включая:

• Бета-лактамы (пенициллины, цефалоспорины) — препараты выбора при глубоких инфекциях.
• Клиндамицин — часто используется в местных формах для лечения акне.
• Тетрациклины (доксициклин, миноциклин) — эффективны при акне, но широкое применение привело к росту резистентности.
• Макролиды (эритромицин, азитромицин).
• Метронидазол — активен in vitro, но клиническое значение ограничено.
• Рифампицин — используется в комбинации с другими антибиотиками при инфекциях имплантатов.

Резистентность C. acnes к антибиотикам растёт, особенно к клиндамицину и эритромицину. В некоторых регионах мира (Европа, США) уровень устойчивости достигает 50–70% среди штаммов, выделенных от пациентов с акне. Механизмы резистентности включают мутации в генах-мишенях (23S рРНК для макролидов) и приобретение генов эффлюксных насосов.

Лечение акне

Терапия акне, ассоциированного с C. acnes, включает:

• Местные средства: бензоилпероксид (окислитель, снижающий колонизацию), ретиноиды (адапален, третиноин), антибиотики (клиндамицин, эритромицин).
• Системные препараты: пероральные антибиотики (доксициклин, миноциклин), гормональные средства (комбинированные оральные контрацептивы), изотретиноин (производное витамина A, подавляющее секрецию сала).
• Физические методы: лазерная терапия, фототерапия (синий свет, активирующий эндогенные порфирины C. acnes), химические пилинги.

Лечение инфекций имплантатов

При инфекциях протезированных суставов или других имплантатов часто требуется хирургическое удаление устройства (ревизионная артропластика) в сочетании с длительной (4–6 недель) антибиотикотерапией. В некоторых случаях возможна консервативная тактика (дебридмент с сохранением имплантата) при ранней диагностике и использовании препаратов, активных против биоплёнок (например, рифампицин).

Интересные факты

• C. acnes является одним из немногих представителей нормальной микрофлоры, который может вызывать заболевания как у иммунокомпетентных, так и у иммунокомпрометированных лиц.
• Бактерия продуцирует порфирины (копропорфирин III), которые флуоресцируют красным светом при облучении ультрафиолетом. Это свойство используется в диагностике акне (лампа Вуда).
• Исследования показывают, что C. acnes способна модулировать активность сальных желёз через взаимодействие с рецепторами андрогенов, что может объяснять связь между гормональным фоном и акне.
• В 2018 году учёные обнаружили, что некоторые штаммы C. acnes продуцируют антимикробные пептиды (бактериоцины), подавляющие рост других бактерий, включая Staphylococcus aureus. Это открывает перспективы использования пробиотических штаммов для лечения кожных инфекций.

Источники

1. McDowell A., Nagy I., Magyari M., et al. The opportunistic pathogen Propionibacterium acnes: insights into typing, human disease, clonal diversification and antibiotic resistance // International Journal of Medical Microbiology. — 2013. — Vol. 303, No. 6–7. — P. 320–327.
2. Dagnelie M.A., Corvec S., Saint-Jean M., et al. Cutibacterium acnes molecular typing: time to standardize the method // Clinical Microbiology Reviews. — 2018. — Vol. 31, No. 4. — e00034-18.
3. Kuehnast T., Caba L., Binder U., et al. The role of Cutibacterium acnes in acne vulgaris: a comprehensive review // Dermatology and Therapy. — 2022. — Vol. 12, No. 9. — P. 2029–2045.
4. Aubin G.G., Portillo M.E., Trampuz A., et al. Propionibacterium acnes, an emerging pathogen: from acne to implant-infections // Clinical Microbiology and Infection. — 2014. — Vol. 20, No. 7. — P. 641–648.
5. Bruggemann H., Henne A., Hoster F., et al. The complete genome sequence of Propionibacterium acnes reveals commensal and pathogenic lifestyles // Science. — 2004. — Vol. 305, No. 5684. — P. 671–673.
6. Fitz-Gibbon S., Tomida S., Chiu B.H., et al. Propionibacterium acnes strain populations in the human skin microbiome associated with acne // Journal of Investigative Dermatology. — 2013. — Vol. 133, No. 9. — P. 2152–2160.