Ihon rakenne ja tehtävä

Elimistömme uloin suojakerros on iho, joka suoliston ohella kuuluu ihmisen suurimpiin elimiin. Ihon suojan toiminnalle on mikrobeilla verrattain suuri merkitys. Ihon pinta-ala on aikuisella miehellä keskimäärin noin kaksi neliömetriä, naisella hieman vähemmän. Ihon kerroksia ovat orvaskesi, verinahka ja ihonalaiskerros. Orvaskesi on paksuimmillaan jalkapohjissa ja kämmenissä; sen paksuus vaihtelee 0,05-0,2 millimetrin välillä. Sen päällimmäinen kerros on sarveiskerros eli kerotiinikerros, jonka litteät solut muodostavat ihoa suojaavan kerroksen. Verinahka sijaitsee orvaskeden alla ja paksuudeltaan 0,5-1 mm. Se koostuu pääasiassa kollageenista, elastaanista ja erilaisista glykosaminoglykaaneista. Verinahassa on sidekudosta, verisuonia, imusuonia, hermopäätteitä, karvoja sekä tali- ja hikirauhasia. Verinahan alla on ihonalaiskerros, joka muodostuu pääasiassa rasvakudoksesta ja sidekudoksesta. Sen tehtävä on suojella elimistöä iskuilta sekä toimia siteenä ihon ja muiden kudosten välillä.

Ihmisen ihon paksuus ilman ihonalaiskudosta on 1-4 mm ja massa noin 5 prosenttia koko vartalon massasta. Vaikka iholla on runsaasti pinta-alaa, eivät olosuhteet iholla ole kuitenkaan mikrobeille niin ihanteellisia, kuin mitkä olosuhteet mikrobeille tarjoutuu suoliston siimeksessä. Iholla on mikrobeille tarjolla vähemmän kosteutta ja sama koskee myös ravinteita. Aivan normaalit mikrobit iholla ottavat olemassaolollaan tilaa sekä elämiseen tarvittavia resursseja taudinaiheuttajilta, ja samalla ihon mikrobit osallistuvat myös patogeenien aktiiviseen torjuntaan.

Ihopinnan pH-arvo on vähän hapan ja ihon pinnalla on myös suolaa suhteellisen paljon. Ihmisen ihoa pestään samoin saippualla, joka vahingoittaa mikrobien toimintaa iholla. Huolimatta tästä kaikesta ihomme pinnalla asustaa bakteereita, arkeoneja, sieniä sekä viruksia. Ihon toimii aistin-, eritys- ja säätelyelimenä sekä varasto- ja suojarakenteena. Tämän lisäksi iho muodostaa melaniinia, joka pääosin määrää ihmisen ihonvärin, sekä iho osallistuu D-vitamiinin valmistusprosessiin. Lämmönsäätely kuuluu myös ihon tehtäviin; kuumalla ilmalla pintaverisuonet laajenevat, jolloin ihon lähellä virtaa mahdollisimman paljon verta, josta lämpöä haihtuu. Iho toimii samoin vesieristeenä estäessään liiallisen nesteenmenetyksen sekä veden osmoottisen imeytymisen kehoon, kun joudumme veden kanssa kosketuksiin. Talirauhasten (lat. glandula sebacea) erittämä tali voitelee ihon notkeaksi ja vettä hylkiväksi. Talirauhaset sijaitsevat verinahassa karvan juuritupessa ja sen erite on rasvapitoista sisältäen bakteerien kasvua estäviä rasvahappoja ja entsyymejä. Erite tekee ihon sarveiskerroksen eli marraskeden notkeaksi ja vettä hylkiväksi. Sukupuolihormonien vilkastunut toiminta voi aiheuttaa murrosiässä talirauhasten aktivoitumista. Seurauksena voi olla talirauhasen tukkeutuminen eli komedo (ihomato), sekä tulehdus, joka aiheuttaa märkänäppylän eli finnin.

Staphylococcus epidermidis esimerkiksi estää Staphylococcus aureuksen kasvua ja biofilmin muodostusta hajottamalla tiettyjä proteiineja sekä valmistamalla antibioottista peptidiä. Kun taas toinen bakteeri, Staphylococcus lugdunensis voi tappaa Staphylococcus aureusta valmistamansa antibiootin, lugduniinin, avulla. Mikrobit vaikuttavat iholla myös keratinosyytteihin siten, että ne erittävät immuunijärjestelmän vaikuttaja-aineita ja mikrobeja tuhoavia peptidejä. Aina ero patogeenisten ja kommensaalisten – hyötyy toisesta eliöstä hyödyntämättä tai haittaamatta tätä - mikrobien välillä ole selkeä. Taudinaiheuttaja Staphylococcus aureus esiintyy haitallisuudestaan huolimatta usein oireettomien ihmisten iholla.

Vaikka Staphylococcus epidermidis on kommensaalinen bakteeri, se voi toisinaan aiheuttaa sairauksia ihmisille. Esimerkiksi keskoskuolleisuudessa tämä bakteeri on keskeinen tekijä ja samoin sairaalainfektioissa. Bakteerien vaikutus voi kokea muutoksen isännän tilanteen mukaan tai ympäristön olosuhteiden muuttuessa; ihon vaurioituminen tai immuunijärjestelmän heikentyminen suosivat patogeenisuutta. Vakautta yhteiselossa lisää kuitenkin kynnys, joka bakteerin on ylitettävä muuttuakseen patogeeniksi. Jos iho olisi rikki ja sitä kautta pääsy sisimpiin kudoksiin olisi mahdollinen, bakteereilla olisi siitä huolimatta vastassa isännän puolustustekijöitä, kuten esim. AMP-peptidejä ja proteiineja hajottavia entsyymejä. Tämän lisäksi bakteerien tulisi investoida energiaa ja raaka-aineita virulenssitekijöiden (taudinaiheuttamisen) valmistamiseen.

Kaikkien ihmisten ihoilla on omanlaisia elinympäristöjä mikrobeille. Otsan alue on tyypillisesti rasvainen alue ja otsalla viihtyvät mikrobit, jotka osaavat hyödyntää ravintonaan rasvaa; Cutibacterium-suvun lajit ovat täällä pääosassa. Mikrobeille hyvin haasteellisia alueita edustaa kyynervarren kaltaiset kuivat alueet. Kainalokuopat kosteina alueina ovat taas mikrobeille paljon halutumpia alueita ja sama koskee napaa ja varvasvälejä. Näissä paikoissa viihtyvät stafylokokit (Staphylococcus) ja korynebakteerit (Corynebacterium). Talirauhaset sijaitsevat ihon karvatupen vieressä ja hikirauhasten läheisyydessä. Karvatupen pohjalla on hapetonta ja siellä menestyvät anaerobiset bakteerit.

Jo syntymässä ihmisen ihon mikrobiomi alkaa muodostua ja sijoittuu ihon eri alueille muutamassa viikossa. Ihon rasvaisuuden lisääntyessä murrosiässä muutoksia tapahtuu myös hormonituotannossa, mikä jälleen muuttaa ihon mikrobiomin koostumusta. Fermikuutit – kuten Staphylococcus- ja Streptococcus-lajit – vähenevät ja Corynebacterium- ja Cutibacterium-lajit lisääntyvät iholla. Aikuisten ihmisten iho säilyttää yksilöllisen mikrobiominsa jopa parin vuoden ajan ja se on erilaisuudesta huolimatta ajallisesti vakaa. Ihon sairaudet ja tulehdukset muuttavat merkittävästi ihon mikrobiomia.

Nuoren ihmisen iho uusiutuu kuukauden välein ja viisikymmenvuotiaan ihon uusiutumisväli voi olla 45 vuorokautta. Ihmisen ihon normaaliflooran koostumukseen vaikuttavat perimä, ravinto, elintarvikkeet, mikrobilääkitys ja ympäröivän luonnon monimuotoisuus. Ihon bakteerien pääsuvuista sen normaaliflooraan kuuluvat ainakin Propionibacterium, Staphylococcus, Corynebacterium ja Moraxalla. Iholla viihtyvät sienet ovat pääosin Malassezioihin kuuluvia hiivoja. Viruksiin kuuluu esimerkiksi papilloomaviruksen alatyyppejä sekä niin sanottuja bakteriofageja eli normaalikasvuston bakteereja infektoivia viruksia. Normaaliflooraan kuuluu myös karvatuppipunkkeja. Ihosairauksia tiedetään yli kolme tuhatta, harmittomista vakaviin saakka. Yleisimpiä ihosairauksia ovat esimerkiksi atooppinen ihottuma, käsi-ihottumat, nokkosihottuma, psoriasis, akne, hidradenitis suppurativa, pälvikalju, valkopälvi, kyhmykutina, seborrooinen ekseema ja valoihottuma. Hiuspohjan sairauksia ovat hilse, hiustenlähtö ja sieni-infektiot. Ihosyövän tyyppejä ovat tyvisolusyöpä ja okasolusyöpä.

Ihmisen ikääntyessä hänen ihonsa ohenee ja sen toimintakyky heikkenee. Ihon vanheneminen nopeutuu 70. ikävuoden jälkeen. Iän myötä ihon rasvojen määrä vähenee. Iho kuivuu aiempaa herkemmin, jolloin se voi kutistua ja tulehtua. Iäkkäimmillä ihovaurioita syntyy herkemmin ja haavat parantuvat iholla hitaammin; ihon kimmoisuus vähenee ja ihoon tulee ryppyjä. Samoin ihon puolustuskyky heikkenee, hikoilu vähenee ja kuuman sieto heikkenee. Ruskettuminen vaikeutuu ja pigmenttiä esiintyy epätasaisesti. Talirauhasten suurentuessa iho alkaa kellertää enemmän kuudenkymmenen ikävuoden jälkeen. Ihosyövät ja niiden esiasteet lisääntyvät. Ihon ikämuutoksia hidastaa mm. auringon ultraviolettisäteilyn ja tupakoinnin välttäminen.

Ihmisen ihon normaali mikrobiomi tarvitaan immuunijärjestelmän kouluttamiseksi kehittämään immuunivastetta. Ilman ihon bakteeristoa immuunipuolustus ei kehity normaalisti. Esimerkiksi Staphylococcus epidermidis vaikuttaa ihon T-imusolujen välittäjäaineisiin ja niiden reseptoreihin. Immuunijärjestelmä vaikuttaa toisaalta ihossa – kuten suolistossakin – mikrobipopulaatiota säätelevästi; säätelevät viestit siten kulkevat molempiin suuntiin. Ihon mikrobiston on havaittu köyhtyneen eri allergioissa, minkä uskotaan kuvailevan mikrobiomin tärkeyttä hyvän immuunipuolustuksen ylläpitämisessä. Suomessa on tutkittu allergian yhteyttä mikrobiomiin ja huomattu, että ihon gammaproteobakteereihin kuuluva Acetinobacter suojaa atooppiselta allergialta. Toimintakykyinen ihon immuunijärjestelmä suojaa ja erottelee hyvät mikrobit pahoista mikrobeista.

Ihon mikrobiomi voi tosin vaikuttaa laajemminkin elimistöömme. Ihmisen iho tuottaa steroidihormoneja ja hermovälittäjäaineita sekä immuunijärjestelmän kemiallisia yhdisteitä, jotka kaikki vaikuttavat koko elimistössämme. Nämä eri yhdisteet voivat paikallisesti estää tai edistää mikrobien kasvua ja kiinnittymistä. Koska mikrobiomi vaikuttaa ihoon, voi se osaltaan säädellä näiden molekyylien synteesiä. Hermostoon mikrobeilla voi olla myös aivan suoraan vaikutusta. Staphylococcus aureus tuottaa kipua erittämällä tiettyjä peptidejä ja solukalvoihin reikiä tekevää toksiinia, alfahemolysiiniä. Nämä aineet aktivoivat ihon hermosoluja ja kivun lisäksi aiheuttavat verisuonten laajenemista sekä tulehdusreaktioita. Kaiken kaikkiaan ihon mikrobiomilla voi olla suoliston mikrobiomin tapaan suuri merkitys elimistön kokonaisuudessa.