El eccema atópico (dermatitis atópica, DA) es la enfermedad cutánea inflamatoria crónica más común en los niños y se acepta como factor de riesgo para el desarrollo de sensibilización alérgica. La disrupción de la barrera es un parámetro fisiopatológico central subyacente a la DA. La barrera cutánea y la homeostasis cutánea están formadas por barreras de microbioma, químicas, físicas, inmunológicas y neurológicas que forman una red interactiva. Dentro de esta red que se regula de forma estricta, el pH de la piel tiene un papel central. La DA se asocia con un pH cutáneo elevado, en especial durante los brotes de la enfermedad en comparación con el pH más ácido de forma natural en la piel sana. Además, el microbioma de la piel está desequilibrado y su diversidad se reduce de forma típica debido a una carga elevada de Staphylococcus aureus, que se correlaciona con la gravedad de la enfermedad. Sin embargo, la interacción entre el microbioma de la piel, las propiedades fisiológicas de la barrera cutánea y la gravedad de la DA, en especial en un escenario longitudinal, aún no se comprenden bien.
El pH ácido de la piel es crucial para una barrera cutánea funcional. No obstante, los datos de un pH cutáneo “fisiológico” varían en la literatura, de forma probable debido a factores endógenos y exógenos que influyen en el pH cutáneo, así como a diferencias en el procedimiento de medición. En varios estudios se midió un pH bastante ácido (<6) en los antebrazos, la frente o las mejillas de voluntarios sanos. El pH elevado de la piel en la DA se relaciona con la gravedad de la enfermedad. Como parte de la red cutánea conectada, el pH de la piel regula la actividad de ciertas enzimas, como las serinoproteasas y las β-glucocerebrosidasas. Estas enzimas se involucran en la regulación de las proteínas de cohesión y en el procesamiento de lípidos en el estrato córneo de la epidermis. Los valores más bajos de pH se asocian con menos descamación y niveles más altos de hidratación, mientras que el pH elevado de la piel puede dañar la integridad del estrato córneo y la función de la barrera cutánea. Por tanto, el pH alterado de la piel contribuye a la alteración de la barrera cutánea observada en pacientes con DA.
Además, las mutaciones con pérdida de función del gen de la proteína de barrera filagrina (FLG) son factores de riesgo conocidos en la patogénesis de la DA. Una alteración de la barrera cutánea también se asocia con mayor pérdida transepidérmica de agua (PTEA), que puede facilitar la penetración de alérgenos que conducen a la inflamación y el empeoramiento de la enfermedad. Se observan de forma común PTEA alta e hidratación baja en la piel con DA y, a menudo, se asocian con pH cutáneo elevado. De forma interesante, los productos de degradación de la FLG son ácidos orgánicos que reducen el ph de la piel y actúan como factores hidratantes naturales y reducen el crecimiento de S. aureus in vitro.
El microbioma homeostático de la piel es importante para mantener la defensa del huésped contra los patógenos y, por lo tanto, es otra parte importante de la barrera cutánea. Si bien la piel sana muestra una gran diversidad de microbiomas, donde Cutibacterium acnes y Staphylococcus epidermidis son las especies más comunes, la diversidad de la piel de la DA se reduce de manera importante debido a la dominancia de S. aureus. Además, el pH de la piel es parte del microambiente que regula el crecimiento bacteriano. En un pH ácido (<5.5) se mejora el crecimiento de S. epidermidis, mientras que se suprime el crecimiento de S. aureus y Propionibacterias. El S. aureus, a su vez, crece mejor en condiciones de pH neutro (6-7).
Al considerar los microambientes desequilibrados relacionados con la DA tanto como los sanos, los autores se centraron en la posibilidad de influir en el pH de la piel mediante la aplicación de emolientes con pH diferente. De acuerdo con su hipótesis de que un emoliente con pH 5.5 apoya las funciones fisiológicas de barrera de la piel e inhibe el crecimiento dañino de S. aureus, se realizó un estudio piloto de intervención longitudinal con un enfoque integral que involucra no sólo los aspectos clínicos sino también los fisiológicos de la piel (pH, hidratación, PTEA) y el análisis de los microbiomas. Además, se planteó la hipótesis de que el pH de la piel y la abundancia de S. aureus afectan los cambios en la gravedad de la enfermedad de DA a lo largo del tiempo. Al entender de los autores, éste es el primer estudio de esta naturaleza.
2 | MÉTODOS
2.1 | Diseño del estudio
El estudio se diseñó como una comparación intraindividual doble ciego de dos emolientes que sólo difieren en sus valores de pH: emoliente ácido (pH 5.5) o emoliente alcalino (pH 8.5). Cada emoliente se aplicó en un lado del cuerpo al azar (izquierdo o derecho) dentro de una región determinada de prueba del cuerpo. Se inscribieron seis individuos sanos (HE) y seis pacientes con DA para el estudio piloto. Los participantes aplicaron los emolientes dos veces al día por la mañana y por la noche y regresaron al centro del estudio cada semana para la evaluación clínica. El estudio se aprobó por el comité de ética de la Universidad Técnica de Múnich (187/17S). Todos los participantes firmaron declaraciones de consentimiento informado. Los exámenes se realizaron de octubre a diciembre de 2017 (cuatro HE: ID 3-6 y cuatro DA: ID 11-14) y de abril a junio de 2018 (dos HE: ID 1 y 2 y dos DA: ID 15 y 16).
2.2 | Criterios de inclusión/exclusión
Se excluyó una reacción de hipersensibilidad contra los emolientes del estudio mediante pruebas de parche epicutáneo y evaluación después de 48 horas. El enrojecimiento o la papulación de la piel condujeron a la exclusión. Los criterios de exclusión fueron el tratamiento con antibióticos <14 días antes del inicio del estudio o la aplicación de esteroides o inhibidores de la calcineurina dentro de la región de interés o el uso sistémico <7 días antes del inicio del estudio. Por lo tanto, sólo los pacientes con DA con SCORAD leve a moderado <40 (mínimo = 12.8, máximo = 37.6, promedio = 29.4) con una gravedad comparable de eccema en ambos lados del cuerpo en al menos un área corporal, donde los emolientes del estudio se aplicaron más tarde. Las regiones de prueba corporal de HE se emparejaron de acuerdo con la DA y se distribuyeron de la siguiente manera: 2× dorso de la pierna, 2× áreas antecubitales, 1× brazo palmar y 1× hombro volar. Los grupos de estudio se emparejaron en edad y sexo.
2.3 | Emolientes y procedimiento de aplicación
Todos los emolientes del estudio se proporcionaron por Sebapharma GmbH & Co. KG. Se pidió a los participantes que no usaran ningún otro producto para el cuidado de la piel o tratamiento tópico además de los emolientes del estudio en la región corporal determinada. Para la aplicación de cada emoliente se utilizó un guante nuevo cada vez. Los emolientes se aplicaron de forma amplia en la región de prueba en un campo de aproximadamente 10 x 15 cm. En promedio, se aplicaron 4.7 mg de emoliente, comparable en ambos grupos de estudio y brazos de tratamiento, por cm2. La distancia de tiempo desde las mediciones y los muestreos hasta la última aplicación del emoliente fue de al menos 3 horas y hasta la última ducha de al menos 12 horas. El pH del emoliente se midió al comienzo y al final del período de estudio.
2.4 | Medidas fisiológicas
Las medidas se tomaron después de un período de aclimatización de la piel de 20 minutos a una temperatura ambiente media de 22.2°C y una humedad media de 46.6 g/m3. La pérdida de agua transepidérmica (PTEA), la hidratación y el pH de la piel se midieron con Tewameter® TM 300, Corneometer® CM 825 y Skin-pH-Meter PH905 de Courage + Khazaka Electronic GmbH. La media de 3 mediciones se tomó para el análisis estadístico, de forma respectiva. La gravedad general de la DA se evaluó con SCORAD objetivo, EASI, o síntomas locales dentro de la región de prueba.
2.5 | Análisis de microbioma
Para el análisis del microbioma, se tomaron hisopos (Sigma-hisopo, MWE) de piel en seco, se frotaron 20 veces en un campo de 2 cm × 2 cm, y se almacenaron en 500 μL de Solución Estabilizadora de ADN en Heces (Stratec) a -80°C y se analizaron con 16S (región variable V1-V3, cebadores 27F-YM y 534R) secuenciación de próxima generación basada en amplicones. Para la extracción de ADN se utilizó el kit de patógenos QIAamp UCP (Qiagen). La lisis se realizó con Precellys Evolution (Bertin Technologies®: Montignyle-Bretonneux, Francia). La secuenciación del ARNr 16S se realizó en la plataforma Illumina MiSeq® (Illumina Inc) y se utilizaron 2 lecturas de pares de extremos de 300 pb (MiSeq® Reagent Kit v3 600 ciclos; Illumina Inc). La agrupación de OTU contra la base de datos SILVA se realizó con CLC Genomics Workbench 11.0.1 y su módulo de genómica microbiana. Después del control de calidad (fusión, reducción de quimeras), las muestras con menos de 1000 lecturas se excluyeron del análisis (2 muestras de HE_ID_6, semana 1, 6 - pH 5.5 o pH 8.5, de forma respectiva). La diversidad α y β y la frecuencia de las 10 familias y especies principales se analizaron con base en los scripts RHEA R publicados por Lagkouvardos et al 2017. La anotación de especies optimizada se realizó con la utilización del algoritmo de Bhattacharyya et al 2020.
2.6 | Análisis estadístico
La significación estadística de las diferencias en los resultados de las variables continuas entre los grupos HE y DA se evaluó mediante la prueba no paramétrica de Mann-Whitney, mientras que las diferencias entre las aplicaciones de los 2 emolientes (brazos izquierdo y derecho de los mismos pacientes) se evaluaron por la prueba no paramétrica emparejada de Wilcoxon. Dado que los cambios en el microbioma de la piel eran independientes del pH del emoliente, los datos de los 2 lados del cuerpo se combinaron para analizar las diferencias entre los grupos de DA y HE y el análisis longitudinal. Sin embargo, los resultados fueron los mismos de forma cualitativa también cuando se analizaron por separado para cada una de las aplicaciones de emolientes. Para el análisis longitudinal, se calculó la media de todos los parámetros fisiológicos, clínicos y del microbioma medidos de las fases temprana (semanas 0-2), media (semanas 3-5) y tardía (semanas 6-8) del estudio para muestras de cada lado del cuerpo por separado para reducir las fluctuaciones en los datos. La correlación entre variables continuas se evaluó mediante la prueba no paramétrica de rango de Spearman. Los valores de p se consideraron significativos en el nivel de error alfa de dos colas de p < 0.05 y significativos fuertes con p < 0.03 en algunas mediciones. El análisis estadístico y los gráficos se crearon con R o GraphPad Prism versión 6.00 para Windows, GraphPad Software.
3 | RESULTADOS
3.1 | Datos demográficos del paciente
Los grupos de participantes se emparejaron por edad y género. Cada grupo se formó por 2 participantes masculinos y 4 femeninos con una edad media de 43.5 en HE y 43.35 en DA. Todos los participantes eran caucásicos.
3.2 | El pH de la piel amortiguado por mecanismos reguladores intrínsecos
En la línea basal, ambos lados del cuerpo exhibieron pH, PTEA e hidratación de la piel similares en cada uno de los grupos de estudio, DA y HE. Durante la intervención sólo en unos pocos momentos, se midió un pH de la piel un poco más bajo en los lados del cuerpo tratados con pH 5.5 en comparación con los lados tratados con pH 8.5 en ambos grupos de estudio. La diferencia en el pH de la piel entre los grupos de tratamiento tuvo significancia estadística después de las semanas 2, 5 y 7 en DA y sólo después de la semana 6 en HE (p < 0.05). Sin embargo, el pH de la piel no alcanzó los niveles del pH del emoliente. No se observó ningún efecto del nivel de pH del emoliente en la PTEA o la hidratación ni en HE ni en DA.
3.3 | Diferencias de fisiología de la piel entre DA y HE
No hubo diferencia significativa en el pH de la piel entre HE y DA en este estudio, ni al inicio ni durante el transcurso del estudio. La PTEA fue mayor de manera significativa en la DA (mediana durante el período de estudio: 27.4) en todos los puntos temporales en comparación con los HE (9.3). La hidratación de la piel fue más baja de forma general en la DA (DA 27.8, HE 46.6); sin embargo, al inicio del estudio, la diferencia no fue significativa.
De manera independiente del pH del emoliente, ninguno de los grupos de estudio mostró cambios importantes en los parámetros de la fisiología de la piel en comparación con los valores iniciales (semana 0).
3.4 | Cambios individuales en la gravedad de la enfermedad de DA
Al inicio del estudio, así como en puntos de tiempo posteriores, no se observaron diferencias en el SCORAD local entre los lados del cuerpo tratados con pH 5.5 y pH 8.5. Además, en comparación con la línea basal, el SCORAD local no cambió de forma significativa en el transcurso del estudio. Mientras que, de manera general por grupo, las puntuaciones para EASI y SCORAD objetivo permanecieron estables desde el inicio hasta el punto final, algunos participantes aumentaron de forma notable en el SCORAD objetivo (5 de 6) y EASI (4 de 6).
3.5 | No hay diferencias en el microbioma de la piel entre aplicación de emoliente con pH 5.5 u 8.5
Al inicio del estudio, no se detectaron diferencias entre los últimos lados del cuerpo tratados de manera diferente en ninguno de los grupos de estudio, ni en la diversidad β ni en la diversidad α. Al analizar la composición taxonómica en la línea basal, las 10 familias y especies principales fueron comparables en ambos lados del cuerpo en DA y HE. Además, no se observaron diferencias sólidas entre los lados del cuerpo debido al pH del emoliente en los índices de diversidad α del microbioma, riqueza y uniformidad, así como en la familia y los niveles de especie en cualquier momento. En el punto final, el microbioma global permaneció inalterado de manera independiente del pH emoliente.
3.6 | Diferencias en el microbioma de la piel entre HE y DA
Al comparar el microbioma global de HE y DA en la línea basal, fueron visibles diferentes grupos, que permanecieron durante todo el estudio. No se observaron diferencias en los índices de diversidad α al inicio del estudio. La principal diferencia entre DA y HE a lo largo del tiempo fue una mayor abundancia de S. aureus a nivel de especie y una menor cantidad de Micrococcaceae a nivel de familia en la DA.
3.7 | El microbioma cutáneo estable de HE en contraste con el aumento de la abundancia de S. aureus en la DA
Mientras que la riqueza y la uniformidad se mantuvieron estables tras la aplicación de emolientes en los participantes con HE, la riqueza en los pacientes con DA aumentó de forma significativa en todos los puntos temporales excepto en la semana 3 (p < .05) en comparación con el valor inicial. Con el tiempo, la familia Lactobacillaceae disminuyó de forma significativa en pacientes con DA. Mientras que la abundancia de S. aureus incrementó de forma significativa en todas las semanas excepto en la semana 3 en comparación con la línea basal en el grupo DA, los participantes HE no tuvieron cambios en los niveles de S. aureus. Al observar el nivel del paciente, queda claro que sólo algunos pacientes con DA tienen un aumento en la abundancia de S. aureus.
3.8 | Los parámetros fisiológicos de la piel se correlacionan entre sí
El pH de la piel se correlacionó de forma positiva con la PTEA (p < .05; r = .63 [temprano], r = .63 [medio], r = .65 [tardío]). Entre el pH de la piel y la hidratación de la piel, no se detectó una correlación significativa; sin embargo, se observó una asociación negativa (r = −.4 [temprano], r = −.45 [medio], r = −.5 [tardío]). Además, la PTEA y la hidratación de la piel se correlacionaron de forma negativa en los puntos temprano y medio (temprano: p <.05; r = −.63: medio: p < .05; r = −.69, tardío: p = .058 ; r = −.56) .
3.9 | El pH y la hidratación influyen en el crecimiento de S. aureus en pacientes con DA
La abundancia de Staphylococcus aureus superior a 10% sólo se encontró en el rango de pH de 5.7-6.2, mientras que un pH más bajo o más alto de la piel sólo permitió una frecuencia más baja de S. aureus. El aumento de S. aureus en las fases tempranas, medias y tardías también ocurrió sólo en el mismo rango de pH, en asociación con un SCORAD local más alto. Mientras que la PTEA parecía no tener relación con la abundancia de S. aureus, la hidratación baja se asoció con mayor abundancia de S. aureus en la fase temprana (r = −.66, p < .05), con la misma tendencia observada en las fases media y tardía.
3.10 | El nivel alto de S. aureus se correlaciona con la gravedad local de los síntomas
La abundancia alta de S. aureus se correlaciona de forma fuerte (r = .79, p < .01) con un SCORAD local individual más alto en las fases media y tardía del estudio, pero no en la fase inicial. En general, el S. aureus fue menor en la fase temprana y su aumento en las fases media y tardía se asoció con un aumento del SCORAD local.
3.11 | Abundancia basal de S. aureus como factor predictivo del aumento de la gravedad de la enfermedad
De forma interesante, la abundancia alta de S. aureus en la línea basal se correlacionó con un aumento del S. aureus desde la línea basal hasta el punto final (r = .78, p < .01). Además, el aumento de la gravedad de EASI y SCORAD local podría predecirse mediante la abundancia de S. aureus en la línea basal. El S. aureus basal alto resultó en un empeoramiento más grave de la DA (cambio SCORAD local: p < .05; r = .59, cambio EASI: p < .05; r = .64). Sin embargo, los cambios del SCORAD objetivo no se correlacionaron con el S. aureus basal. En acuerdo, la abundancia alta basal de S. aureus se correlacionó con un SCORAD local alto (r = .83, p < .001) y EASI (r = .86, p < .001), pero no con el SCORAD objetivo después de 8 semanas.
DISCUSIÓN
Éste es el primer estudio en el que se evaluó la medición longitudinal frecuente del microbioma cutáneo en relación con las mediciones de la fisiología cutánea y la gravedad de la DA durante una intervención con un emoliente cutáneo. Los datos sugieren de forma fuerte que el microbioma de la piel de los individuos sanos se regula de forma estricta con el tiempo, en contraste con un microbioma inestable en los pacientes con DA. De manera sorprendente, se encontró que la abundancia inicial de S. aureus predice un aumento futuro de la abundancia de S. aureus y de la gravedad de la DA. Por lo tanto, los individuos con abundancias altas de S. aureus podrían ser más propensos a experimentar brotes de origen natural como se hipotetizó antes. Sin embargo, esta conclusión sólo se basa en un empeoramiento de EASI y no se confirmó por el SCORAD objetivo. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que al inicio del estudio los pacientes interrumpieron su tratamiento habitual y comenzaron la aplicación de un nuevo emoliente. Estos cambios en el hábito de cuidado diario de la piel pueden considerarse como una posible razón del empeoramiento de la DA, pero de todos modos se correlacionan con S. aureus al inicio del estudio. De manera interesante, el empeoramiento de la gravedad de la DA local no se asoció con el pH del emoliente.
Con los resultados, se destaca una vez más el vínculo entre el S. aureus y la gravedad de la DA. Algunas cepas de S. aureus son patógenas de forma potencial y capaces de expresar superantígenos y enterotoxinas, lo que conduce a una cascada de inflamación, además del daño a la barrera cutánea y vincula la abundancia de S. aureus con los síntomas clínicos en la DA. El aumento de la carga bacteriana o la expansión clonal de cepas patógenas pueden desempeñar un papel. En acuerdo, las abundancias elevadas de S. aureus se asociaron con gravedad alta de los síntomas clínicos locales a medianos y al final del estudio. Sin embargo, en la fase inicial del estudio, la abundancia de S. aureus fue baja de manera general y no se correlacionó con los síntomas clínicos locales, lo que podría deberse a la inclusión de pacientes con DA de baja a moderada en el estudio. Además, el SCORAD local es una puntuación muy subjetiva y los síntomas clínicos pueden relacionarse con otros factores como el estrés.
Existe mucha controversia sobre el efecto de los cosméticos, los emolientes y la terapia basal en general sobre el microbioma de la piel y su diversidad. En contraste con el microbioma estable en los HE, la riqueza aumentó en pacientes con DA durante el período de estudio de 8 semanas que usaron el emoliente como se describió antes. La abundancia de Micrococcaceae fue menor de manera significativa en pacientes con DA en este estudio, lo que confirma los resultados anteriores. De manera interesante, la familia Lactobacillaceae, que alberga especies probióticas también consideradas para el tratamiento de la DA, disminuyó de forma significativa durante el período de estudio en pacientes con DA. Por último, el S. aureus fue más abundante de forma significativa en pacientes con DA que en los HE, como se describió antes.
Se encontraron con los recuentos más altos de S. aureus en un rango de pH entre pH 5.7 y pH 6.2, mientras que un valor más alto o más bajo de pH parece limitar su crecimiento. De acuerdo con la literatura, el pH óptimo para el crecimiento de S. aureus está entre pH 6 y pH 7, lo que de manera desafortunada no se pudo probar en este estudio ya que el pH neutro sólo se presentó en un participante con una abundancia baja comparable de S. aureus. Además, es probable que otros factores además del pH controlen el crecimiento de S. aureus, ya que en el mismo rango de pH también se encontraron recuentos bajos de S. aureus junto con muy altos. El microambiente de la piel también incluye los factores sequedad y osmolaridad que experimentan cambios rápidos y pueden influir en el crecimiento bacteriano. La hidratación baja se asoció con crecimiento alto de S. aureus en los pacientes con DA, mientras que la osmolaridad es un factor interesante que no se consideró en el estudio.
Como se esperaba de la literatura, la PTEA fue mayor y el nivel de hidratación fue menor en los pacientes con DA y a menudo se asoció con un pH cutáneo elevado. De manera sorprendente, en el estudio de DA y HE, no hubo diferencia significativa con el pH de la piel lo que pudo deberse al pH alto de manera relativa en los HE en este estudio en comparación con estudios previos y un número bajo de participantes. Además, se sabe que el pH de la piel se relaciona con la gravedad de la enfermedad y en el estudio sólo se incluyeron los participantes con eccema leve a moderado.
Como se describió antes, el pH de la piel no se puede alterar de forma fácil y sostenible con los emolientes del estudio, aunque se observó un cambio a corto plazo. Sin embargo, de manera especial en la DA, se observó una diferencia temporal en el pH de la piel, lo que insinúa una capacidad reducida de búfer en la DA. Esto es de gran importancia al considerar que muchos productos comunes para el cuidado de la piel tienen un pH bastante básico. En comparación con los baños de agua, los baños de lejía diluida no reducen de manera consistente la gravedad de la DA y la carga de S. aureus in vivo y no son antimicrobianos in vitro. En las “Guías de cuidados para el manejo de la DA” de 2015, se aconseja un cuidado cutáneo bastante ácido, publicaciones más recientes confirman el beneficio de la acidificación de la piel para mejorar la función de barrera en modelos múridos. Incluso, se sugirió una prevención potencial derivada de los resultados de los estudios y otros hallazgos previos, podrían ser necesarios productos con un pH incluso más bajo que 5.5 para cambiar el pH de la superficie de la piel de manera efectiva. De forma alternativa, una aplicación más continua con aumento la frecuencia de aplicación podría contribuir además a lograr cambios más sostenibles en la fisiología de la piel.
Aunque se trata de un estudio piloto, se logró poder estadístico debido al diseño del estudio con controles intraindividuales de forma doble ciego con muestreo longitudinal frecuente. Sin embargo, los hallazgos deben confirmarse en un estudio más amplio de validación.
Los emolientes un poco ácidos ya son una herramienta fija en la terapia de la DA. Aun así, según los resultados y como era de esperar, el cuidado básico de la piel no puede controlar la gravedad de la enfermedad y subraya que el cuidado básico de la piel no puede ser la única, sino una herramienta central en el manejo de la enfermedad. Si más estudios con un mayor número de pacientes confirman los supuestos predictivos de abundancia de S. aureus en relación con los síntomas clínicos, podría convertirse en una herramienta útil para planificar opciones terapéuticas en la DA.
Skin pH–dependent Staphylococcus aureus abundance as predictor for increasing atopic dermatitis severity
Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC
Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL
Monterrey, México
Dra. Med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dr. Carlos Macouzet Sánchez Profesor
Dra. Daniela Robles Rodríguez Residente 1er Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor
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