Czytelnia

Aspekty biologiczne układu powłokowego a skłonności do chorób skóry psów


lek. wet. Krzysztof Głowacki, ARKA Lecznica Zwierząt, 65-520 Zielona Góra


Powłoka wspólna, układ powłokowy, integumentum communae, to narząd ssaków uważany za największy, bo stanowiący od 12% do 24% masy ciała. Ogranicza strukturę organizmu w przestrzeni, dając mu pełną autonomię w środowisku zewnętrznym. „ ... można powiedzieć, chociaż nie da to jeszcze pełnego obrazu, że układ powłokowy działa w stosunku do reszty ciała w charakterze ochronnego skafandra, zaopatrzonego w receptory i nadajniki służące do korespondencji z otoczeniem. Organizm pozbawiony tego „ skafandra” jakim jest jego integumentum, musiałby zginąć w bardzo szybkim tempie ” – prof. W. Lutnicki (1).
Ten wspaniały twór jakim zostały obdarowane nasze zwierzęta i my sami możemy obejrzeć, dotknąć, zmierzyć, zważyć, powąchać lecz wrażenia te nie pozwalają w całości ocenić i poznać tego narządu. Podjęta tu próba powiązania ze sobą niektórych faktów, dotyczących budowy i biologii skóry psa, ma na celu przybliżenie tego złożonego zagadnienia w powiązaniu z problemami zdrowotnymi powłoki ciała psów. Pisząc biologia skóry mam na myśli zespół cech budowy, funkcji i mikrośrodowiska narządu w interakcji z czynnikami działającymi od zewnątrz i od wewnątrz. Skóra jest narządem bardzo dynamicznym i choć umiejscowionym najbardziej zewnętrznie, doskonale i ściśle współdziała z wszystkimi narządami wewnętrznymi. Traktuję dalej powłokę wspólną jako układ biologiczny, utrzymujący stan homeostazy organizmu, a będący jedynie nierozerwalnym fragmentem całości. Skóra ssaków ma wielowarstwowy plan budowy. Patrząc od zewnątrz napotkamy naskórek ( epidermis ), skórę właściwą ( corium s. dermis ), warstwę podskórną ( tela subcutanea ).
Uzupełnieniem tego „tortowego” układu warstw są liczne mieszki włosowe, gruczoły łojowe, potowe i zapachowe, powciskane śródwarstwowo. Naskórek, jest nabłonkiem wielowarstwowym płaskim złuszczającym się. Wszystkie kolejne pokłady komórek pochodzą z dzielących się i różnicujących cylindrycznych lub kuboidalnych komórek warstwy podstawowej naskórka – keratynocytów. Komórki te intensywnie mnożą się poprzez podział mitotyczny, z tym, że płaszczyzna podziału przebiega równolegle do powierzchni błony podstawnej. ( ryc. 2 ) Naskórek charakteryzuje się stałym procesem różnicowania, nawarstwiania i złuszczania komórek ( człowiek w ciągu doby zrzuca około 1g korneocytów ).
Całe to zjawisko biologiczne jest od początku do końca bardzo precyzyjnie zaprogramowane ( dowodzą tego badania cytochemiczne receptorów błonowych i struktur cytoplazmatycznych rogowaciejących keratynocytów kolejnych warstw naskórka / białka keratynowe i inne / Przejście komórki naskórka od momentu oderwania się od warstwy podstawowej do złuszczenia trwa u zdrowego psa średnio 21 – 22 dni. Fakt ten ma ogromne znaczenie w utrzymaniu bariery przeciwzakaźnej skóry (7,8 ). Skrócenie tego czasu świadczy o chorobie.
Skóra właściwa stanowi zasadniczy element strukturalny skóry, zawierający sieć włókien, system naczyń, receptorowych zakończeń nerwowych, liczne populacje aktywnych komórek . Tkanka ta jest „ pomostem” łączącym naskórek z podskórzem. Spełnia istotną rolę w procesach termoregulacji, percepcji, jest ważnym rezerwuarem wody w organizmie oraz stanowi swoistą immunologiczną linię obronną organizmu. W poniższych rozważaniach podejmuję próbę powiązania ze sobą wielu aktualnych doniesień, dotyczących biologii i mikrobiologii skóry psa.
Okrywa włosowa psa, to organ wielofunkcyjny, złożony z keratynowych włókien ( włosów ), spełniających liczne funkcje fizjologiczne, takie jak izolacyjna, termoregulacyjna, maskująca, behawioralna, receptorowa. Włosy są najtrwalszym wytworem organizmu ( zachowane w stanie nienaruszonym w mumiach egipskich ). Nie stanowią dobrego podłoża dla osiedlania i namnażania się drobnoustrojów. Włos, to doskonały obojętny chemicznie element strukturalny skóry ssaków, który swoje początki , podobnie jak skóra, ma w zdeterminowanych genowo komórkach ektodermy i mezodermy zarodkowej (1,2,4).
Wiadomo, że pierwsze włosy płodowe ( lanugo ) pojawiają się już w pierwszym trymestrze ciąży w okolicy twarzowej płodu; pozbawione rdzenia są miękkie i delikatne. Po porodzie liczba mieszków włosowych w zasadzie nie zmienia się ( wyjątek stanowią owce ), ale wraz z powiększaniem powierzchni rosnącego ciała maleje gęstość owłosienia. Przeciętna liczba włosów u dorosłego psa wynosi od 100 do 600 włókien na powierzchni 1 cm2 , u kota średnio 800 – 1600 na cm2 (3,4). Oprócz ogromnego znaczenia okrywy włosowej dla psa ma ona niepowtarzalną wartość estetyczną dla właściciela, zwłaszcza u ras charakteryzujących się długim puszystym włosem lub przepięknym umaszczeniem.
Nic więc dziwnego, że widząc łysiejącego i drapiącego się pupila szukają pomocy u dermatologa weterynaryjnego. Topografia włosów u psów jest typowa dla gatunku. Mieszki włosów tworzą charakterystyczne skupiska, określane jako zespoły włosowe, mające przeważnie wspólne ujście na skórze. Z każdego z nich wyrasta kępka włosów. Zwykle jest ich od 5 do 25 (2,3,4). Badania mikroskopowe ujawniły, że w zespole włosowym są zwykle 1 – 2 włosy przewodnie, najgrubsze i najdłuższe, otoczone przez krótsze i cieńsze włosy pokrywowe w liczbie 5 –7. Te zaś otoczone są przez włosy najcieńsze, puchowe w liczbie od 7 do 15. Zespoły włosowe rozłożone są na skórze grupowo, tworząc kępki (1,2,3). Cechy te mogą mieć wpływ na skłonności do zakażeń skóry ( szczególnie powstawania czyraków ). Ponadto długość włosa , kształt łodygi i barwa nie są obojętne w stosunku do wielu parametrów mikrośrodowiska skóry i mogą współdecydować o skłonnościach do powstawania stanów zapalnych.
Powierzchnia naskórka nie jest jednorodna i gładka. Z badań przeprowadzonych w ostatnich latach wynika, że powierzchnia naskórka psa ma strukturę nieregularną i pofałdowaną. Widoczne są liczne bezjądrzaste, polimorficzne, łuskowate, zkeretynizowane komórki zwane korneocytami. Tworzą wielowarstwowy układ drobnych blaszek silnie upakowanych jedna na drugiej i częściowo nachodzących na siebie. Grubość korneocytu wynosi od 0,26 do 0,53 m. Przestrzenie między korneocytami wypełnia substancja amorfotyczna ( lepiszcze ) o charakterze lipidowym (1,2,3,4,5,6,). Podobnie powierzchnia naskórka pokryta jest emulsją o składzie zbliżonym do składu lepiszcza. Zasadniczo substancje te złożone są z dwóch elementów: komponentu gruczołowego ( głównie składniki łoju gruczołowego ) i komponentu naskórkowego ( elementy strukturalne przestrzeni międzykomórkowej i śródkomórkowej keratynocytów ). W lepiszczu i emulsji stwierdzono obecność wolnych kwasów tłuszczowych, soli cholesterolu, soli mineralnych, wodę, liczne białka, a w śród nich immunoglobuliny, transfryny, cytoceramidy ( 2,3,4,5,6,7).
Obecność emulsji i lepiszcza międzykomórkowego ma ogromne znaczenie dla utrzymania stanu homeostazy i sprawności mechanizmów obronnych skóry. Na podstawie badań porównawczych skóry kilku gatunków zwierząt stwierdzono, że ilość tych dwóch substancji jest u psów znacznie mniejsza niż u bydła oraz innych gatunków zwierząt domowych. Mała ilość lepiszcza międzykomórkowego w naskórku psa może usposabiać go do łatwiejszego zakażenia i przenikania toksyn bakteryjnych (6,7,8). Technika badania mikroskopowego skrawków skóry głęboko zamrażanych i osuszanych oraz oglądanych w warunkach wysokiej próżni ( technika LTSEM ), pozwoliła wykazać, że ujścia lejkowate mieszków włosowych u psów wypełnione są znikomą ilością substancji lipidowej o składzie podobnym do składu emulsji naskórkowej.
Natomiast u bydła stwierdzono dużą ilość takiej substancji która dokładnie uszczelnia lejkowate ujścia mieszków włosowych. Fakt ten prawdopodobnie naraża mieszki włosowe psa na łatwe wnikanie do nich wielu drobnoustrojów (4,5,8,9,10). Dzięki wspomnianej technice badania skrawków skóry, określono przeciętną grubość warstwy zrogowaciałej naskórka psa, która wynosi od 13 do 15 m. Dla porównania u bydła grubość ta wynosi około 30 m. Ilość warstw korneocytów w warstwie zrogowaciałej naskórka u psa wynosi od 48 do 52. U bydła tylko 30 (5,7,10). Dotychczas nie potwierdzono przypuszczenia, że opisane powyżej parametry mogą sprzyjać łatwiejszemu przenikaniu w głąb naskórka drobnoustrojów i ich toksyn. Co prawda wykazano, że śródskórne podanie proteiny gronkowcowej typ A ( jako imitacji uszkodzenia warstwy zrogowaciałej naskórka ) doprowadziło do wystąpienia odczynu zapalnego w skórze właściwej już po 5 godzinach od podania.( 10,11) Analogiczne doświadczenie ,przeprowadzone u człowieka, nie spowodowało wystąpienia podobnej reakcji. Uzyskanie różnych wyników może świadczyć o odmiennych mechanizmach obronnych w skórze psa i człowieka. Stosując swoistą technikę wybiórczego znakowania białek, wykryto w warstwach naskórka psa immunoglobuliny. Na powierzchni naskórka i w warstwie zrogowaciałej naskórka stwierdzono obecność IgA, IgG oraz komponent C3 dopełniacza, a przy błonie podstawnej naskórka odnaleziono IgM. Prawdopodobnie przenikają one ze skóry właściwej do naskórka i wynoszone są z lepiszczem na powierzchnię lub wydzielane są przez gruczoły łojowe i potowe. Na powierzchni naskórka unieczynniają enzymy bakteryjne i ich toksyny. Są to humoralne elementy skórnego systemu immunologicznego (SIS – skin immune system ).
Komórkowymi składnikami tego systemu i współdziałającego z nim systemu limfatycznego ( SALT– skin associated lymphoid tissue ) są ruchliwe komórki Langerhansa, komórki dendrytyczne, limfocyty , komórki tuczne, komórki endotelium naczyń przedwłosowatych i inne. Czynnikami fizyko–chemicznymi, decydującymi o swistości mikrośrodowiska skóry psa są wilgotność powietrza nad powierzchnią naskórka, aktywność wodna naskórka, pH powierzchni, skład i aktywność emulsji ochronnej, stopień aktywności komórek naskrka,stopień keratynizacji i narażenia okolicy ciała na urazy mechaniczne i ścieranie, agresywne substancje chemiczne, ekstremalne temperatury otoczenia, temperatura skóry, gęstość owłosienia, jego długość i barwa. Za najbardziej narażone na działanie czynników zewnętrznych, które destabilizują mikrośrodowisko naskórka uważa się okolice warg, pyska, przedsionka jamy nosowej, okolice pach i pchwin, klatkę piersiową i brzuch, napletek, srom, okolicę odbytu, guzy łokciowe i skokowe oraz łapy (12,13,14,15). Środowisko mikrobiologiczne powierzchni naskórka obejmuje przestrzeń od powierzchni okrywy włosowej do zrogowaciałych warstw naskórka oraz mieszki włosowe i gruczoły skórne. Jest to strefa potencjalnego bytowania wielu mikroorganizmów.
Warunki tu panujące nie sprzyjają zasiedlaniu i namnażaniu drobnoustrojów. Obecnie jednak, sądzi się, że niektóre populacje bakterii i grzybów występują stacjonarnie na skórze i mają wpływ na utrzymanie równowagi mikrośrodowiska powierzchni naskórka. Równowaga ta jest bardzo chwiejna, ponieważ już mały stres, taki jak niedobór elementu pokarmowego, zmiana warunków zewnętrznych, ciąża, laktacja czy obecność pasożytów może w znacznym stopniu zaburzyć tę równowagę i prowadzić do choroby skóry. W takich warunkach drobnoustroje, zasiedlające skórę namnażają się ogniskowo, wywołując sączące ropne powierzchowne zapalenie skóry ( ang. hot spot ).
Interesująco przedstawiają się wyniki badań kwasowości powierzchni skóry psów. Wskazują one na istotne różnice pH naskórka w zależności od rasy, płci, miejsca pomiaru, barwy i długości włosa. Stwierdzono, że u labradorów retriver i sznucerów miniaturowych pH było podobne i wynosiło odpowiednio pH=7,13 i pH=7,25 , u springer spanieli było niższe – pH=6,65, a u yorkshire terierów najwyższe – pH= 7,71. Z badań wynikało, że samce mają przeciętnie pH niższe niż samice tej samej rasy i co ciekawe, pH sterylizowanych suk było średnio wyższe od pH samic niesterylizowanych. Stwierdzono, że labradory czarne miały pH naskórka większe niż psy tej samej rasy o umaszczeniu żółtym. Za najbardziej stabilne miejsca pomiaru wybrano okolicę grzbietu, bok klatki piersiowej i wewnętrznej powierzchni ucha (18).
Doniesienia te skłaniają do dalszych poszukiwań między zmianami pH okolic skóry, a występowaniem stanów zapalnych. Warto również podkreślić, ze pH powierzchni skóry psów jest wyższe od pH powierzchni skóry człowieka ( średnio pH= 5,3 – 5,9 ) i błędem jest stosowanie u psów szamponów i preparatów dermatologicznych przeznaczonych dla człowieka.
Szczególne miejsce w mikrośrodowisku powierzchni skóry zajmują drobnoustroje, ponieważ aktywnie wpływają na zmianę jego stanu poprzez zdolność do modyfikacji warunków na powierzchni naskórka. Z wielu przeprowadzonych badań nad populacją mikroorganizmów skóry psów wynika, że dominującą florą bakteryjną są G+ gronkowce koagulazo+ i w mniejszym stopniu gronkowce koagulazo– , ziarniaki z rodzaju Micrococcacae, hemolityczne paciorkowce, pałeczki z rodzaju Acinetobacter oraz laseczki z rodzaju Corynebacterium, a także pałeczki G – ( 16 ). W większości jest to tlenowa mikroflora bakteryjna. Ocenia się, że stale obecnymi na skórze psów są Staphylococci, Micrococci, Streptococci i laseczki z rodzaju Corynebacterium ( 16 ). Laseczkę Clostridium perfringens uznano za bakterię nomadową na skórze psa. Według Ihrke średnia geometryczna gęstości bakterii na powierzchni 1 cm2 u zdrowego psa wynosi 329 komórek.
Pod względem chorobotwórczym za najbardziej istotne uznaje się gronkowce, a szczególnie gatunek Staphylococcus intermedius ( obecnie S. pseudintermedius ). Gatunek opisany w 1969 r. przez Hajek i Marsalek jako gronkowiec koagulazo+ i sklasyfikowany pod nazwą gatunkową Staphylococcus aureus biotyp E. Jego koagulazo( – ) szczepy izolowane są przeważnie z włosów i uważane są za florę przejściową, niechorobotwórczą. Dowiedziono, że Staphylococcus intermedius u psów, podobnie jak Staphylococcus aureus u człowieka, ma zdolność do adhezji na korneocytach naskórka. Według Darmstadta adhezja następuje poprzez wiązanie kwasów tejchojowych ściany bakterii z białkiem fibronektyną korneocytów. Mechanizm ten nadal nie jest wyjaśniony do końca. Ze względu na miejsce bytowania, populację Staphylococcus pseudintermedius, podzielono na bakterie stale bytujące w zespole włosowo – przywłosowym i gronkowce okolic skórno – śluzówkowych ciała. Większość szczepów ma zdolność wytwarzania proteaz, nieliczne zaś wytwarzają enterotoksynę C. ( 12,13,16,19,20 ). Z wielu badań wynika że gronkowce występują stacjonarnie w określonych okolicach układu powłokowego psów.
Szczególnie predysponowanymi są okolica odbytu, przedsionek jamy nosowej, wargi, pysk, pachwiny, brzuch, łapy i okolica odbytu ( 12,13,14,20 ). Stwierdzono że na zdrowej skórze brzucha obecne są tylko nieliczne ogniska kolonii gronkowców. Jednak przy zakażeniu skóry z widocznymi objawami klinicznymi, liczba kolonii wzrasta 700–krotnie. Istnieje uzasadniony pogląd, że czynniki predysponujące, takie jak ogólnoustrojowa nadwrażliwość, atopia, zaburzenia rogowacenia i wydzielania gruczołowego, sprzyjają namnażaniu i rozsiewaniu gronkowców na duże obszary skóry. Sądzi się, że liczebność populacji gronkowców zasiedlających zespół włosowo – przywłosowy jest regulowana przez stale obecne w mieszkach włosowych pałeczki z rodzaju Propinibacterium ( 12 ). Współistnienie tych drobnoustrojów oparte jest na wzajemnym antagonizmie.
Zjawisko to również występuje między innymi mikroorganizmami na skórze. Antagonizm wzajemny lub jednostronny utrzymuje całą populację w stanie chwiejnej równowagi. Polega on na wytwarzaniu i wydzielaniu przez drobnoustroje licznych substancji hamujących rozwój innych populacji mikroorganizmów. Drożdżaki Candida albicans oraz bakterie Micrococcus luteus, wydzielając duże ilości CO2 hamują wzrost dermatofitów ( 16 ). Bakterie z rodzaju Streptococcus, Aerococcus, Lactobacillus wydzielają do środowiska nadtlenek wodoru, blokując rozwój bakterii z rodzaju Staphylococcus (16). Liczne bakterie aktywnie modyfikują środowisko powierzchni skóry przez wydzielanie kwasów organicznych. Przykładem jest już wspomniany rodzaj Propionibacterium(12,16).
Drożdżaki Malassezia feurfur, rozkładając tłuszcze do wolnych kwasów tłuszczowych, hamują rozwój kolonii z rodzaju Streptococcus i kolonii pałeczek G – . Nasuwa się pytanie czy dzięki takim właściwościom drożdżaki, również Malassezia pachydermatis, nie mogą wywierać w określonych warunkach, pozytywnego wpływu na mikrośrodowisko powierzchni naskórka. Grzyby i bakterie bytujące na skórze psa ujawniają swój antagonizm poprzez wydzielanie wielu enzymów ( proteazy, lipazy ) oraz substancji antybiotykowych ( penicylin, kwasu fusydynowego, aktynomycyny, azalomycyny ) oraz bakteriocyn (16). Niektóre szczepy z rodzaju Pseudomonas sp. izolowane ze skóry wytwarzają mupirocynę – antybiotyk wykorzystany w preparacie Bactroban (16).
Złożoność tematu nie pozwala na całościowe omówienie i wyczerpanie poruszonych zagadnień. Skóra to wciąż „niezbadany ląd”, stawiający liczne i trudne pytania. Informacje na temat biologii skóry psa choć bogate, nie pozwalają wyjaśnić wielu procesów toczących się na powierzchni i wewnątrz tego narządu. Nadal nie jest pewne, jaka mikroflora środowiska skóry psa współdziała z jej mechanizmami obronnymi, a jaka wywiera działanie chorobotwórcze. Fakty dotyczące swoistej budowy naskórka u psa potwierdzają przekonanie o szczególnej wrażliwości na zakażenia bakteryjne u tego gatunku. Nasuwa się również pytanie, na ile ingerencja człowieka w mikrośrodowisko skóry psa, poprzez stosowanie zabiegów pielęgnacyjnych i leczniczych, wpływa na zmianę lub zachwianie równowagi i w jakim stopniu warunki utrzymania, takie jak pomieszczenia sztucznie ogrzewane, ograniczenie ruchu, żywienie, wpływają na zaburzenie homeostazy skóry psa.
Według Fadok pozytywna ingerencja w mikrośrodowisko skóry psa może polegać na wyizolowaniu szczepu gronkowca skórnego ( dzięki kontrolowanej mutacji genomu ) mniej patogennego, a silniej wiążącego się z receptorami adhezyjnymi na korneocytach. Nowy szczep mógłby konkurować z gronkowcami patogennymi. Myśli się również o wyizolowaniu wirusa zdolnego do niszczenia Staphylococcus pseudintermedius. Innym ciekawym pomysłem jest wyprodukowanie takiej substancji, która będzie wspomagać rozwój naturalnej, niepatogennej mikroflory skórnej i w ten sposób hamować rozwój gronkowców. Liczne pytania czekają na wyjaśnienie i stanowią wciąż wielkie wyzwanie dla zafascynowanych biologią skóry badaczy.