皮膚微生物組對強化皮膚屏障的作用

孫琦

（上海交通大學(xué)，上海 200240）

皮膚微生物組對強化皮膚屏障的作用

孫琦

（上海交通大學(xué)，上海 200240）

人體皮膚的微生態(tài)系統(tǒng)對皮膚屏障有著積極作用。研究整個皮膚部位的微生物群落變化，可以為護膚品的研發(fā)提供一條新的思路和理論基礎(chǔ)。本文描述了皮膚微生物組的概念和作用，介紹了皮膚菌落失衡的影響，并闡述了強化皮膚微生物屏障的方法。

微生物；抗菌肽；益生菌

皮膚是阻隔人體與外界接觸的天然屏障，提高皮膚自我防御能力是強化皮膚屏障的一條重要途徑。其中，皮膚微生態(tài)系統(tǒng)在保護皮膚的健康狀態(tài)中起到了不可忽視的作用。皮膚微生物組是人體微生物組的一部分，雖然肉眼看不見它們，但是它們對人們的健康以及美容功不可沒。

1 皮膚微生物組及其作用

1.1 皮膚微生物組

皮膚微生物組包括“常住菌群”和“暫住菌群”，可分為細菌、霉菌、酵母菌、螨蟲4類，其中細菌有放線菌、厚壁菌、變形菌、擬桿菌4種主要類型；真菌主要是酵母菌、皮癬菌真菌、非皮癬菌真菌。

皮膚微生物群與宿主的關(guān)系分為4種，即共生、互惠共生、常住致病菌菌群和暫住致病菌菌群，其中共生和互惠共生屬于皮膚腐生細菌，也是正常的微生物生態(tài)菌群。

不同微生物在皮膚不同部位的分布不同，且對個人而言這種微生物分布是高度獨特的。皮膚微生物群落在一段時間后保持穩(wěn)定，雖然經(jīng)常遭受外部擾動，如皮膚接觸、物品接觸等，但每個人都沒有因這些接觸，使得自身微生物種類有變化，而是保持原有的微生物特性。

微生物群落在皮膚不同部位穩(wěn)定性也不同。比如，腳部和潮濕部位皮膚的細菌和真菌群落在一段時間后穩(wěn)定性最差，而外耳道的微生物分布則最為穩(wěn)定[1]。

1.2 皮膚微生物組代謝功能

大多數(shù)人的皮膚防御功能定位于角質(zhì)層（SC）。在抵御微生物入侵時，有很多因素起作用，包括表皮的pH值、SC脂質(zhì)、抗菌肽、酶和酶抑制劑、趨化因子和表皮細胞Toll樣受體。

皮膚生態(tài)膜中的有益微生物可以將皮膚代謝過程中的脫落細胞、汗腺、皮脂腺分泌，以及其他廢棄物等分解、轉(zhuǎn)化為乳酸、谷氨酸、天門冬氨酸等氨基酸、蛋白質(zhì)和各種游離脂肪酸，維護皮膚正常的pH值，以抵抗致病菌的侵入，起到自我凈化、自我清潔的作用。如，霍氏真桿菌能夠代謝甘油3-羥基丙醛，產(chǎn)生1,2-丙二醇，并利用1,2-丙二醇生產(chǎn)維生素B12。

1.3 皮膚微生物組保護功能

皮膚微生物群通過防止致病菌的定居和直接對抗入侵的致病菌來提供皮膚屏障保護作用。一方面，通常皮膚微生物群會競爭性地搶占細胞結(jié)合位點和搶奪營養(yǎng)素，抑制致病菌的生長，提供間接保護；另一方面，會通過代謝的脂肪酸和抗菌肽來提供直接保護。

1.4 皮膚微生物組免疫學(xué)功能

皮膚共生菌能夠與皮膚內(nèi)的免疫系統(tǒng)相互作用，進而引起相應(yīng)的免疫應(yīng)答，如激活天然抗體的產(chǎn)生，激活免疫活性細胞，控制促炎性細胞因子。例如，表皮葡萄球菌可以增加皮膚CD8+T細胞的數(shù)量，并使之產(chǎn)生炎癥因子IL-17A，通過這一機制提高對致病性真菌的免疫力[2]。

1.5 皮膚菌群失衡的后果

很多原因都會引起皮膚菌群失調(diào)，面部微生物群失調(diào)會刺激肌膚，進而產(chǎn)生炎癥，導(dǎo)致色斑老化等；痤瘡丙酸桿菌水解脂質(zhì)，產(chǎn)生游離脂肪酸，進而導(dǎo)致痤瘡斑點；被金黃色葡萄球菌侵襲并占領(lǐng)肌膚表面，會使產(chǎn)生的抗菌肽數(shù)量不足，引起過敏性皮炎，導(dǎo)致皮膚瘙癢、干燥、刺痛；鏈球菌、葡萄球菌、棒狀桿菌、丙酸桿菌會引起銀屑?。槐砥て咸亚蚓⒔Y(jié)膜干燥癥棒狀桿菌會導(dǎo)致異味；Th2細胞因子的響應(yīng)占主導(dǎo)，過敏原以及微生物等成分更易侵入，導(dǎo)致皮膚屏障變?nèi)跚乙种葡忍焖拗鞣烙到y(tǒng)；手部需氧菌群的不穩(wěn)定有利于致病菌的繁殖，進而導(dǎo)致皮膚干燥。

2 皮膚微生物組強化皮膚屏障的方法

個人護理品配方對于皮膚微生物群失調(diào)引起的問題，大多采取的方式是殺死所有的細菌來減少感染，但這也會讓“超級細菌”幸免于這種抑制而變得更加頑強，進而造成更多的問題。所以，需要通過建立健康的表皮生物膜、激活人體抗菌肽和引入益生元的方式，減少或取代抑菌劑。

2.1 細胞黏附

細胞黏附是生物膜形成的第一步，抗黏附保護涂層類似于特氟龍效應(yīng)，即涂層覆膜和占據(jù)角質(zhì)細胞受體相結(jié)合。這樣的好處是，可以形成抗黏附的“涂層”防止有害細菌在肌膚上的黏附。在生物膜中的胞外聚合物的一個重要功能是具有黏附效應(yīng)。多糖的存在提高了微生物的黏附強度，而蛋白質(zhì)則有較小的黏附效應(yīng)。

很多因素會對細菌黏附有影響，如金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌是兩個主要的與皮膚相關(guān)的細菌，也是皮膚和傷口感染的主要病原體之一。由于細菌黏附是必不可少的感染，阻斷這一步，可以減少病原體的宿主組織的侵襲。P物質(zhì)（SP）是一個主要的皮膚神經(jīng)肽，SP的增加能增強角質(zhì)形成細胞的細菌黏附能力。而膜蛋白家族能抑制金黃色葡萄球菌對人體細胞的黏附。

2.2 激活人體抗菌肽

目前，在人類皮膚中發(fā)現(xiàn)的抗菌肽主要屬于hCAP(LL-37)和β-防御素兩個家族。hCAP(LL-37)呈誘導(dǎo)型表達，β-防御素有三種類型，其中hBD-1是組成性地表達，而hBD-2、hBD-3為誘導(dǎo)型表達。

大多數(shù)肽的抗菌活性是由于獨特的結(jié)構(gòu)特征，使他們能夠破壞帶負電荷的磷脂微生物膜，高等動物細胞只有很少陰離子磷脂成分，所以留下的人體的細胞膜是完整的，而LL-37則不具備這種細胞選擇性。

抗菌肽在皮膚不同區(qū)域分布不同。采用皮膚活檢免疫組織化學(xué)分析可以發(fā)現(xiàn)，hBD-2、hBD-3、psoriasin、RNASE7、TLR2和TLR4通常在明顯的皮損表皮層表達，未感染的表皮則相反。在感染的皮膚，hBD-2和hBD-3通常在角質(zhì)層和顆粒層表達。

不同抗菌肽抑菌范圍不同。36個氨基酸殘基的hBD-1對大腸桿菌的作用最強[1]。hBD-2具有抗大腸桿菌和綠膿桿菌的活性，約為hBD-1的10倍，但對金黃色葡萄球菌則是無效的。hBD-3對革蘭陰性菌和陽性菌均有效，對白念珠菌、糞腸球菌、金黃色葡萄球菌均有抑制作用[3]。

很多因素都會影響抗菌素的表達：雌、孕激素可能影響hBD-1的表達；PS可以減少hBD-3的表達；表皮葡萄球菌可以激活TLR2信號，進而提高β-防御素的表達；游離脂肪酸可以增強hBD-2的表達。

如個人護理品中的常用原料Ecoskin（α-葡聚糖寡糖、菊薯根汁、麥芽糊精和乳酸桿菌），用RT-PCR分別測量控制組和0.3%Ecoskin接觸72h后的人造皮膚模型，可以發(fā)現(xiàn)hBD-2的基因表達提高了50%。

2.3 引入益生元或益生菌

益生元的活性物質(zhì)的作用是平衡皮膚菌群，而益生菌主要是應(yīng)用滅活的微生物有益菌。益生菌可以調(diào)節(jié)炎癥性免疫反應(yīng)，補充益生菌菌株約氏乳桿菌可以影響紫外曝光后的皮膚免疫狀態(tài)的，加速紫外線引起的免疫抑制后的皮膚免疫平衡的恢復(fù)。乳酸作用于人類keratinocyte HaCaT細胞和肥大細胞系HMC-1細胞，緩解特應(yīng)性皮炎癥狀。如L.chungangensis CAU 28具有強大的抗炎活性，抑制內(nèi)毒素炎癥介質(zhì)一氧化氮和前列腺素E2的產(chǎn)生，也可以降低肥大細胞HMC-1己糖胺酶和組胺釋放。

個人護理品中使用的低聚果糖（FOS）以及低聚半乳糖（GOS）則是著名的益生元，可以被皮膚的腐生菌（有益菌）使用，而不被皮膚的致病菌利用，通過競爭性抑制，抑制致病菌的生長，兩種糖的復(fù)配可作用于廣譜細菌。

3 結(jié)語

表皮屏障的破壞是許多皮膚疾病的主要發(fā)病機理。不同類型的皮膚共生菌能引起不同的免疫應(yīng)答，這些發(fā)現(xiàn)有助于闡明皮膚共生菌的保護性作用，揭示菌群改變引發(fā)皮膚疾病的具體機制。

目前，抗菌肽的合成和益生菌在預(yù)防和治療特應(yīng)性皮炎中的潛在作用，都引起了廣泛關(guān)注和研究。研究人員可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)新佐劑添加到藥物中去，整體利用皮膚微生物組學(xué)，進行更多的整體分析，開發(fā)局部使用產(chǎn)品來強化皮膚屏障。

[1]閆慧敏,姜薇.人類皮膚微生物群和皮膚疾病[J].中國皮膚性病學(xué)雜志,2015(12):1292-1294.

[2]姜巖巖,郭振紅,Naik S,等.皮膚微生物可通過DC引發(fā)特異保護性免疫應(yīng)答[J].中國腫瘤生物治療雜志,2015,22(6):798.

[3]Schibli DJ,Hunter HN,Aseyev V,et al.The solution structures of the human beta-defensins lead to a better understanding of the potent bactericidal activity of hBD-3 against Staphylococcus aureus[J].J Biol Chem,2002,277:8279-8289.

The Role of Skin Microbial Groups in Enhancing Skin Barrier

Sun Qi
(Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240)

The micro ecosystem of human skin plays an active role in the skin barrier.To study the changes of microbial communities on the whole skin can provide a new train of thought and theoretical basis for skin care products.This paper describes the concept and function of skin microbiome,influence of bacteria in skin imbalances are also introduced.And this paper describes the methods to strengthen the skin microbial barrier.

Microorganisms;Antimicrobial peptides;Probiotics

R751 文獻標(biāo)志碼：A

2096-0387（2017）06-00116-03

孫琦（1982—），女，江蘇鎮(zhèn)江人，本科，資深研發(fā)經(jīng)理，研究方向：生物工程。