皮膚微生態(tài)研究手段及其影響因素分析

狄飛倩 程文靜 李璐瑤 張佳嬋 王昌濤 阮華君 陶俊俊

關(guān)鍵詞：皮膚微生態(tài);皮膚微生物;內(nèi)源性因素;外源性因素

皮膚微生態(tài)以及微生物菌群近年來一直是化妝品界研究較多的話題，如大家熟知的“微生態(tài)護(hù)膚”“皮膚益生菌”，皮膚微生物組與人體健康有緊密的聯(lián)系，對(duì)于維持皮膚健康，抵御病原微生物侵入，參與宿主免疫，調(diào)節(jié)皮膚的損傷修復(fù)與再生，生成活性代謝物調(diào)節(jié)皮膚健康具有重要作用[1]，但是皮膚微生物又極具個(gè)體差異性，多種因素可對(duì)皮膚微生物的定植造成影響。

本文調(diào)研了皮膚微生態(tài)研究的主要技術(shù)手段，并綜述了影響皮膚微生物定植的內(nèi)源性和外源性因素。探索皮膚微生態(tài)與個(gè)體、環(huán)境等內(nèi)外源因素的潛在聯(lián)系，旨在為未來定制化化妝品的研發(fā)提供一定的理論支持。

01皮膚微生物的定義與分類

人的皮膚聚集著各種真菌、細(xì)菌、病毒，還有螨蟲等小型節(jié)肢動(dòng)物，它們形成皮膚微生物組或皮膚菌群。皮膚微生物可以分為常駐菌群和暫駐菌群[2]。常駐菌群定居在健康的皮膚上，包括葡萄球菌、棒狀桿菌、丙酸桿菌、不動(dòng)桿菌、腸桿菌等。暫駐菌群顧名思義，是指其在皮膚表面短暫停留，是皮膚主要的致病菌群。

02皮膚微生態(tài)的主要研究技術(shù)及發(fā)展

2.1培養(yǎng)組學(xué)

培養(yǎng)組學(xué)是研究皮膚微生態(tài)的開端，具有簡(jiǎn)單快速、成本低等特點(diǎn)，但無法對(duì)病原微生物做出整體分析，具有較大的局限性。隨著時(shí)代的進(jìn)步，越來越多的人認(rèn)識(shí)到，微生物很難或者不可能在純培養(yǎng)中生長(zhǎng)，可能需要其他生物體作為共培養(yǎng)物生長(zhǎng)或者在其他宿主中生長(zhǎng)。因此，研究人員不再僅僅依靠傳統(tǒng)的培養(yǎng)，而是開始了對(duì)特征16s核糖體RNA基因和宏基因組測(cè)序技術(shù)進(jìn)行測(cè)序，以識(shí)別皮膚微生物菌群。

2.216srRNA基因測(cè)序技術(shù)

目前，16srRNA基因測(cè)序[3]一般包括基因組DNA提取，目的片段PCR擴(kuò)增以及文庫構(gòu)建、測(cè)序、生物信息分析等步驟。其主要應(yīng)用于研究微生物菌群的多樣性，表征環(huán)境樣品中微生物的種類、豐度等，已經(jīng)成為當(dāng)前研究微生物菌群一個(gè)重要的技術(shù)手段。測(cè)序技術(shù)分為3代，其優(yōu)缺點(diǎn)詳見表1。

2.3宏基因組測(cè)序技術(shù)

宏基因組[4]是指不經(jīng)過微生物培養(yǎng)階段，可直接提取樣品全部微生物組DNA，與數(shù)據(jù)庫中基因組進(jìn)行比對(duì)，以鑒別微生物，用于揭示微生物的種群。與16srRNA基因測(cè)序相比，宏基因組鳥槍法測(cè)序具有信息量更大、更全等優(yōu)勢(shì)，將逐漸成為今后一段時(shí)間內(nèi)研究微生物組的重要手段。

高通量測(cè)序技術(shù)的產(chǎn)生使人們對(duì)不可培養(yǎng)微生物的研究變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，與傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)方式相比，其更適合用來研究復(fù)雜多樣的皮膚微生物樣本[5]。

03影響皮膚微生物定植的因素

皮膚微生物的定植受內(nèi)源性因素（年齡、性別、種族等）和外源性因素（地域、環(huán)境、紫外線、化妝品的使用等）的影響。研究表明，皮膚物理參數(shù)（如皮膚表面pH值、水合作用、皮脂含量等）隨年齡、性別和身體部位而變化，進(jìn)而影響皮膚微生物的組成[6，7]。如經(jīng)皮吸收和皮脂水平與假單胞菌科呈負(fù)相關(guān)，而經(jīng)皮吸收與金黃色葡萄球菌定植呈正相關(guān)[8]，這可能意味著宿主皮膚生理環(huán)境的差異影響細(xì)菌定植[9]。

3.1內(nèi)源性因素

3.1.1不同年齡之間的皮膚微生態(tài)變化

隨著年齡的增加，皮膚微環(huán)境會(huì)發(fā)生變化，比如在青春期之前（嬰幼兒、兒童），皮脂量水平相對(duì)較低;當(dāng)青春期開始，皮脂分泌顯著性增加，進(jìn)而影響著皮膚微生物群落的組成。

在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，中國(guó)香港的成年人和老年人的皮膚微生物組成在微生物多樣性方面表現(xiàn)出顯著差異，老年人群中的金黃色葡萄球菌的豐度明顯低于成年人群[10]。在日本成年女性和老年女性中的皮膚微生物定植也有差異，老年組女性的α多樣性更高[11]。在西歐女性[12]和韓國(guó)女性[13]中也發(fā)現(xiàn)了年齡對(duì)皮膚微生物組成和多樣性的影響。還有研究人員[14]對(duì)泰國(guó)不同年齡段的女性前額和左右臉頰進(jìn)行了微生物群落的研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)單胞菌門、浮霉菌門、硝化螺旋菌存在于青少年皮膚表面，而厚壁菌門在青少年和老年人皮膚表面更為普遍。研究不同年齡之間的皮膚微生態(tài)的變化可以為研究抗老化以及各個(gè)年齡階段的化妝品提供思考。

3.1.2不同性別

男性和女性皮膚環(huán)境的生理差異（如荷爾蒙代謝、排汗率以及皮膚表pH值）對(duì)皮膚微生態(tài)的多樣性和相對(duì)豐度有很大影響[15]。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[13]，葡萄球菌科和棒狀桿菌科在男性面部中的分布較高;屬于乳酸菌科的乳桿菌科在女性面部中顯示出較高的相對(duì)豐度。目前的化妝品受眾對(duì)象很大比重是女性，隨著時(shí)代不斷發(fā)展變革，男性護(hù)膚品逐漸被關(guān)注。了解不同性別的皮膚生理變化可以幫助推動(dòng)男性專用護(hù)膚品的研發(fā)。

3.1.3不同種族

皮膚微生物群落的組成也受種族的影響。很多研究人員對(duì)基于不同地域的各個(gè)種族進(jìn)行了多項(xiàng)皮膚微生物定植的研究，我們將其歸類為地域差異（詳見本文3.2.1）。這里討論的是同一環(huán)境下不同國(guó)家或種族的微生物群落差異。在一項(xiàng)研究[16]中，研究人員對(duì)來自中國(guó)一所大學(xué)的中國(guó)籍學(xué)生和巴基斯坦籍留學(xué)生的不同身體部位微生物群落樣本進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)由于不同的生活方式和宿主可能的遺傳特征，巴基斯坦籍留學(xué)生的變形菌比中國(guó)籍學(xué)生豐富。因此，在開發(fā)新的護(hù)膚產(chǎn)品時(shí)，需要考慮到種族因素，有針對(duì)性地對(duì)產(chǎn)品受眾人群進(jìn)行細(xì)致分析，開發(fā)出有效產(chǎn)品，達(dá)到“因地制宜”。

3.2外源性因素

3.2.1不同環(huán)境/地域

人體皮膚微生物群落的組成受多種因素的影響，特別是我們身處的環(huán)境。即使居住在同一個(gè)國(guó)家，但由于城鄉(xiāng)之間不同的生活環(huán)境、生活方式和飲食，也會(huì)觀察到不同皮膚微生物定植[17]。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)居民和坦桑尼亞居民的手部?jī)?yōu)勢(shì)菌屬有顯著差異[18]，坦桑尼亞居民手上最豐富的微生物類群是與土壤相關(guān)的紅細(xì)菌科和類諾卡氏菌科。這可能是因?yàn)楣ぷ鞯年P(guān)系，美國(guó)居民大多是室內(nèi)工作者，接觸最多的是人，而坦桑尼亞居民常年在田里勞作，經(jīng)常與土壤密切接觸。坦桑尼亞手上土壤相關(guān)細(xì)菌的鑒定和豐度證明了環(huán)境在塑造人類手上微生物群落方面的重要作用。不同的海拔高度之間[19]，人群的皮膚微生物定植也會(huì)發(fā)生改變。通過對(duì)來自中國(guó)西部8個(gè)海拔地區(qū)的233份人體皮膚樣本的meta分析發(fā)現(xiàn)，皮膚微生物多樣性隨著海拔的升高先降低后增加。Network分析顯示，海拔高度與乳酸桿菌、金黃色桿菌或不動(dòng)桿菌呈正相關(guān)。另外，青藏高原等高海拔地區(qū)因缺氧、低壓、寒冷的極端環(huán)境[20]，可能對(duì)人體皮膚微生物群施加了選擇壓力。

3.2.2紫外線的照射

影響皮膚的一個(gè)主要環(huán)境因素是來自陽光的紫外線輻射。眾所周知，紫外線輻射對(duì)于免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)是一把雙刃劍。紫外線是與皮膚危害有關(guān)的最突出的因素之一，特別是UVB（280～315nm）和UVA（315～400nm）被認(rèn)為與皮膚雀斑、皺紋、光過敏和光毒性反應(yīng)以及腫瘤誘導(dǎo)和進(jìn)展有關(guān)[21，22]。另一方面，紫外線照射有助于改善特應(yīng)性皮炎患者的皮膚微生物群落組成。在一項(xiàng)研究中，DotterudLK[23]等人邀請(qǐng)了23名患有特應(yīng)性皮炎的成年患者和20名健康對(duì)照者，對(duì)兩組志愿者進(jìn)行20次UVB治療，發(fā)現(xiàn)特應(yīng)性皮炎患者皮膚表面的金黃色葡萄球菌計(jì)數(shù)減少，這對(duì)于特應(yīng)性皮炎的治療是有益的。但是有趣的是，UVB對(duì)表皮葡萄球菌沒有影響，可能是因?yàn)楸砥て咸亚蚓挥诿抑車瘘S色葡萄球菌則存在于UVB更容易接觸的表皮皮膚[23，24]。該研究[25]還發(fā)現(xiàn)，天然可見光對(duì)表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌的殺滅效果顯著高于標(biāo)準(zhǔn)幻燈機(jī)產(chǎn)生的多色可見光。可見，紫外線輻射對(duì)皮膚微生物定植也有一定的影響，這對(duì)開發(fā)防曬類化妝品有很大的幫助。

3.2.3化妝品的使用

化妝品中的某些成分會(huì)對(duì)皮膚微生態(tài)產(chǎn)生影響，如防腐劑、表面活性劑和除臭劑等。這些物質(zhì)可能會(huì)改變皮膚的微環(huán)境，如pH值、濕度和油脂含量等[26]，從而影響皮膚微生物定植。有研究[27]發(fā)現(xiàn)，使用化妝品與不使用化妝品人群皮膚微生物群定植不同。王麗梅等人[28]用定量的方法研究了長(zhǎng)期濃妝的青年女性和不化妝的高校女學(xué)生的面部皮膚微生物群落狀況，有化妝習(xí)慣的女青年皮膚表面表皮葡萄球菌和類白喉?xiàng)U菌的檢出率高，達(dá)到100%，顯著性高于不化妝的高校女學(xué)生。

近年來，人們利用化妝品的使用可以影響皮膚微生物菌群以及受腸道微生物的啟發(fā)，深入研究皮膚微生物對(duì)宿主的作用，開發(fā)了含有益生菌、益生元以及后生元類化妝品，幫助維持皮膚微生態(tài)平衡，對(duì)皮膚健康有積極作用。

04結(jié)語

日常生活的方方面面都影響著人體皮膚表面微生物群落的分布，對(duì)該項(xiàng)研究的不斷深入，有助于人們找尋潛在皮膚疾病的誘發(fā)因素。此外，對(duì)于不同年齡段、不同性別或種族的微生態(tài)分布特點(diǎn)的研究，也為定制化化妝品的研發(fā)提供一定的理論支撐。可以說，如何準(zhǔn)確地解讀微生物與人類皮膚健康的關(guān)系，開發(fā)出能與皮膚微生物菌群友好相處，乃至調(diào)控其向健康狀態(tài)發(fā)展的化妝品，將是業(yè)界致力發(fā)展的重要方向。