油脂分泌旺盛的脫發女性與正常女性頭皮微生物結構差異及干預效果研究

[摘要]目的：評估油脂分泌旺盛的脫發女性與健康女性頭皮微生物的結構差異，觀察微生態制劑干預后微生物結構變化。方法：選取2022年6月20日-2022年7月20日招募的20～35歲女性56名，按入組標準分為健康組（n=24）和油脂分泌旺盛的脫發組（n=32），利用細菌16sRNA序列V3-V4區和真菌ITS高通量測序技術分析健康女性及油脂分泌旺盛的脫發女性頭皮微生物特征及干預前后的差異，同時對脫發計數和頭皮油脂變化進行評估，并對結果進行統計分析。結果：與正常女性相比，油脂分泌旺盛的脫發女性具有更高的細菌群落豐富度（P＜0.05），群落結構及丙酸桿菌等多種細菌的相對豐度與正常女性存在顯著差異（P＜0.05）；油脂分泌旺盛的脫發女性真菌群落豐富度、結構與正常女性無明顯差異。微生態制劑干預后，油脂分泌旺盛的脫發女性脫發及頭皮油脂情況有明顯好轉（P＜0.05）。結論：油脂分泌旺盛的脫發女性與健康女性的頭皮微生物結構存在顯著的差異，微生態制劑對頭皮微生物特征有調節作用；研究為從微生態角度防治脫發提供依據。

[關鍵詞]脫發；微生態制劑；微生物特征；頭皮

[中圖分類號]R756 [文獻標志碼]A [文章編號]1008-6455（2024）10-0026-06

The Difference of Structure of Scalp Microbiome and the Effect of Intervention Between Women with and without Alopecia Accompanied With Excessive Oil Secretion

WEI Zeyu1， DING Weiyun1， NI Chunya2， SHEN Linxia1， WU Xusheng3，SUN Guang4，LIU Qingmei1

（ 1.Department of Dermatology， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai Institute of Dermatology， Shanghai 200040， China; 2.Department of Dermatology， Jing’an District Central Hospital， Shanghai 200040， China; 3.Zhejiang Chinese Medical University， Hangzhou 310053， Zhejiang， China; 4.Taimei Biotechnology Co. Ltd， Hangzhou 310009， Zhejiang， China）

Abstract： Objective To explore the differences in scalp microbiome structure between women with and without alopecia accompanied with excessive oil secretion and to observe the changes in this structure following the intervention of probiotics preparation. Methods A total of 56 women aged 20-35 recruited between June 20th 2022 and July 20th 2022 were enrolled and divided into two groups based on inclusion criteria： the healthy group （n=24） and the alopecia accompanied with excessive oil secretion group （n=32）. High-throughput sequencing technology targeting the bacterial 16sRNA sequence V3-V4 region and the fungal ITS sequence was employed. This approach was used to analyze the differences in scalp microbiome characteristics between the two groups and to evaluate the effects of the probiotics intervention. Additionally， hair loss count and scalp lipid changes were assessed， followed by statistical analysis. Results Compared with healthy women， those with alopecia accompanied with excessive oil secretion exhibited a significantly higher abundance of bacterial microbiome （P＜0.05）， with notable differences in the microbiome structure and the relative abundance of various bacteria such as Cutibacterium （P＜0.05）. However， there were no significant differences in the abundance and structure of the fungal microbiome between the two groups. Post intervention with the probiotics， significant improvements were observed in hair loss and scalp lipid conditions among women with alopecia accompanied with excessive oil secretion （P＜0.05）. Conclusion There are marked differences in the scalp microbiome structure between women with and without alopecia accompanied with excessive oil secretion. Probiotics appears to moderate the characteristics of scalp microbiome. This research provides evidence supporting the prevention and treatment of alopecia accompanied with excessive oil secretion from a microbiome perspective.

Key words： alopecia; probiotics; microbiome characteristics; scalp

脫發是困擾現代人群健康的一大皮膚疾病。雖然不致命，但其帶來的重大外觀改變及生活質量影響已經被證實會極大提升患者的焦慮及抑郁水平[1]，嚴重影響患者的心理健康。這一影響在女性中比男性更為顯著。雖然部分患者并未得到充分診斷，但考慮到頭皮油膩常常作為雄激素性禿發（AGA）的典型癥狀出現且具有高達80%的發生率[2]，本研究有充分的理由將雄激素性禿發與伴隨著頭皮油膩感的脫發緊密聯系。雄激素性禿發，又稱脂溢性脫發，是一種常見的伴有油脂分泌旺盛的脫發類型。根據一項早期的流行病學調查，AGA影響1%～2%的20～30歲女性[3]。AGA被認為是一種遺傳與環境因素共同作用而引發的慢性疾病。頭皮微生物結構是一個不可忽視的因素。研究表明，馬拉色菌負荷與AGA發病率正相關，尤其是限制性馬拉色菌與球形馬拉色菌[4-5]。痤瘡丙酸桿菌可通過釋放卟啉產生活性氧引起毛囊炎癥，直接導致脫發[6]。除了直接作用的脫發作用，痤瘡丙酸桿菌還會導致表皮角化過度、皮脂分泌過多[7-9]，破壞頭皮微環境，形成油性頭皮。而這種油性環境又因為適宜痤瘡丙酸桿菌、馬拉色菌等細菌的生長繁殖[10-11]，進一步導致頭皮微環境的惡化，加重油脂分泌旺盛的脫發患者的病情。

在臨床實踐中，外用米諾地爾、口服非那雄胺仍然是主要的治療手段，也存在著其他包括服用補充品、采用低水平光療在內的其他多種治療手段[12]。本研究將探究油脂分泌旺盛的脫發女性與健康女性頭皮微生物特征的差異及微生態制劑對油脂分泌旺盛的脫發女性頭皮微生物結構的干預效果。

1 資料和方法

1.1 一般資料：2022年6月20日-2022年7月20日，在廣東省廣州市招募24名健康女性（Healthy，H組）和32名油脂分泌旺盛的脫發女性受試者，收集臨床資料并進行頭發長度測量。對所有符合條件受試者進行60次梳發法及脫發計數。自述有脫發多、頭皮輕度稀疏，且按60次梳發法脫發計數＞10根者，歸入脫發組。最終獲得健康組（H組）24例，脫發組32例。

1.2 納入和排除標準

1.2.1 納入標準：①20～35歲，女性；②頭發長度5～50 cm；③頭皮油脂旺盛，由受試者主觀評價，并通過頭皮油脂檢測卡[昆氏（深圳）生物科技有限公司]進行油脂檢測，參考對應圖片進行油脂評分[13]；④近1個月內未經過染發、燙發、定型等特殊美發處理；⑤能夠理解試驗過程，自愿參加試驗并簽署書面知情同意書。

1.2.2 排除標準：①妊娠或哺乳期女性，或近期有備孕計劃；②重度雄激素源性脫發、斑禿、炎性瘢痕性脫發或其他患有頭發、毛發疾病；③近2個月內使用過抗生素或其他外用頭皮的藥物；④患有精神類/心理疾病，或有長期睡眠、情緒控制障礙；⑤近3個月內使用過防脫發功效的化妝品或其他具有此類功效或生發功效的產品；⑥近6個月內服用過或局部使用過任何影響頭發生長的藥物；⑦曾接受過頭發移植治療；⑧頭發卷曲者；⑨體質高度敏感者。

1.3 方法：H組由工作人員發放干預產品，每天全頭涂抹2 ml，持續使用28 d，在此期間要求受試者記錄使用時間及使用過程中的任何不適感、不良反應癥狀。在干預前即第一次（First， F組）、干預后第14天即第2次（Second， S組）、干預后第28天（Third，T組）分別進行取樣。健康組僅在入組篩選階段進行取樣。干預產品為含益生元和后生元的微生態制劑（杭州鈦美生物科技有限公司）。

在入組篩選及試驗期間每次訪視前48 h內，受試者不能洗頭且應保持相同未洗頭時間；訪視當天，受試者不能自行梳發；試驗期間內，受試者不能理發；試驗期間受試者不能進行任何頭發護理及美發處理措施，也不能接受任何防脫發、生發治療；在試驗期間，受試者被要求保持原有生活習慣，避免情緒波動。

1.4 觀察指標

1.4.1 序列分析

1.4.1.1 樣本采集：采樣者佩戴一次性無菌手套，將無菌植絨棉拭子用無菌生理鹽水浸濕，撥開頭發，在頭皮橫向、縱向移動，擦拭時間30 s，擦拭面積4 cm2。取樣后，將1～2個棉拭子頭剪下，放入滅菌冷凍管，液氮速凍，-80℃保存。

1.4.1.2 DNA提取：采用蛋白酶裂解法提取菌群DNA；對樣本分別取3μl進行1%瓊脂糖凝膠電泳，檢測所抽提DNA條帶的完整性。

1.4.1.3 文庫構建及測序：對細菌和真菌，分別選擇16s rDNA序列V3-V4區（引物：338F_806R）和內轉錄間隔區（ITS）序列（引物：ITS1F_ITS2R）所對應基因序列作為PCR擴增及測序片段。對每個樣本所得PCR擴增產物進行2%瓊脂糖凝膠電泳，然后進行回收，并對回收產物進行定量。將樣本按照對應的測序量要求混勻后，進行2次PCR擴增，添加Illumina官方接頭序列。PCR產物用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測，使用凝膠回收試劑盒切膠回收PCR產物，通過氫氧化鈉變性產生單鏈DNA片段。對純化后的樣品進行高通量測序。

1.4.2 脫發計數：在對油脂分泌旺盛的脫發女性每次訪視時，經培訓的采樣者采用60次梳發法梳理受試者頭發并對脫落頭發進行記錄。材料：梳齒密度適中的梳子（齒間距0.9～1.1 mm），梳齒長度2.0～3.0 cm，梳子長度不少于10 cm（不含梳子把柄），整個試驗過程中必須使用同一材質及規格的梳子，每次使用后按照《醫療機構消毒規范》（WS-T 367-2012）中相關要求進行消毒。

1.4.3 頭皮脂質含量測定：每次訪視時均需在受試者清潔頭皮后12～16 h內，在恒溫（22±3）℃的房間靜置休息20 min，保持頭皮干燥。使用頭皮油脂檢測卡、問卷信息收集表、環境數據綜合分析得出最終頭皮油脂檢測數據，保持每次檢測部位以及操作員一致。

1.5 統計學分析：對測序所得原始數據采用fastp軟件進行質控，采用Flash軟件進行PE雙端序列拼接；拼接后的序列再次進行質控及過濾，得到優化序列。對優化序列進行OTU聚類分析、物種分類學分析，包括α多樣性分析。在不同分類水平上進行群落結構分析，對樣本間進行β多樣性分析。α多樣性分析包括Shannon指數及Chao指數，采用Kruskal-Wallis H test進行組間比較，P＜0.05時具有統計學意義；采用主坐標圖對分析（Principal coordinates analysis，PCoA）并作圖進行β多樣性分析，采用Kruskal-Wallis H test進行比較，P＜0.05時具有統計學意義。

2 結果

2.1 基線結果：32名油脂分泌旺盛的脫發女性的油脂評分為（8.78±1.07）分，顯著高于健康女性（4.42±0.65）分（P＜0.001）。油脂分泌旺盛的脫發女性在干預前的脫發數量為（13.03±7.00）根。

2.2 序列分析：經過對120個樣本的16 s rDNA測序，從中得到的優化序列數為11798981，序列平均長度為414bp；98個樣本被用于ITS測序，優化序列數為2753716121，序列平均長度為262 bp。

2.2.1 細菌結構分析

2.2.1.1 群落組成分析：群落柱狀圖顯示，在屬水平上，丙酸桿菌（Cutibacterium）在所有組別中均為占比最高的優勢細菌種群；除此以外，紅球菌（Rhodococcus）、假單胞菌（Pseudomonas）、葡萄球菌（Staphylococcus）等也在全部組別樣本中均有廣泛分布。在屬水平上，不同組別具有相同的優勢物種和不同的相對豐度。見圖1A。研究通過群落熱圖顯示了不同菌群的相對豐度。相比H組，F組的假單胞菌相對豐度較低，丙酸桿菌、葡萄球菌相對豐度較高。隨干預進行，假單胞菌相對豐度上升，丙酸桿菌、葡萄球菌相對豐度下降。見圖2A。

2.2.1.2 α多樣性分析：通過計算比較Shannon指數，本研究發現S組的頭皮細菌多樣性顯著低于健康人群，且微生態制劑干預后群落豐富度顯著上升（見圖1B）。Chao指數的比較則表明，F組的細菌群落豐富度顯著高于健康女性，且微生態制劑干預后豐富度顯著降低（圖1C）。

2.2.1.3 β多樣性分析：基于16 s rDNA的測序結果的β多樣性PCoA分析結果顯示，F組、T組、H組頭皮在細菌屬水平上存在顯著差異。見圖1D。

2.2.1.4 物種差異分析：在各種微生物中，存在顯著或極顯著差異的菌群包括了丙酸桿菌（Cutibactenum）、紅球菌（Rhodococcus）、假單胞菌（Pseudomonas）、葡萄球菌（Staphylococcus）、布魯氏菌（Brucella）等（見圖2B）。丙酸桿菌、葡萄球菌在F組比例最高，紅球菌、假單胞菌在F組最低值。在物種水平上，痤瘡丙酸桿菌（Cutibacterium acnes）、紅串紅球菌（Rhodococcus erythropolis）、雅馬納假單胞菌（Pseudomonas yamanorum）等菌種在不同組別存在顯著差異（見圖2C），這些菌種與所屬的屬水平分類相對數量一致，即痤瘡丙酸桿菌、假單胞菌在F組數量最多，紅球菌則最少。

2.2.2 真菌結構分析

2.2.2.1 群落組成分析：真菌群落柱狀圖顯示，馬拉色菌屬（Malassezia）為所有組別中占比最高的優勢物種，但其在不同組別樣本中的相對豐度不同。未分類的馬拉色菌目（unclassified Malasseziales）真菌在H組、F組中具有較高的相對豐度，而Apiotrichum屬真菌則在干預后的兩次采樣即S組和T組中具有較高的相對豐度。新赤殼屬（Neocosmospora）則只在T組中較為多見。見圖3A。

2.2.2.2 α多樣性分析：基于ITS測序的Shannon指數表明，F組與H組頭皮真菌多樣性無差異，微生態制劑干預后（14 d）多樣性顯著升高，28 d后多樣性又與H組差異無統計學意義（圖3B）。Chao指數顯示干預前后，油脂分泌旺盛的脫發女性的頭皮真菌群落豐富度均差異無統計學意義，且干預過程中亦無顯著變化，見圖3C。

2.2.2.3 β多樣性分析：基于ITS測序結果的β多樣性PCoA分析結果表明，所有組別的樣本在屬水平上差異無統計學意義。見圖3D。

2.2.2.4 物種差異分析：在屬水平上，具有顯著或極顯著差異的菌群包括未分類的馬拉色菌目（unclassified Malasseziales）真菌、假黑傘屬（Stropharia）、三形菌屬（Saitozyma）、未分類的酵母菌屬（unclassified Saccharomyceates）等。見圖4。

2.3 丙酸桿菌屬及痤瘡丙酸桿菌：針對具體的細菌，丙酸桿菌屬及痤瘡丙酸桿菌在各組之間存在顯著差異。F組與H組的α及β多樣性均存在顯著差異（見圖5）。F組相比H組具有更高的丙酸桿菌屬及痤瘡丙酸桿菌水平（見圖6）。進一步的細菌LefSe分析表明，相較H組，丙酸桿菌目（Propionibacteriales）、丙酸桿菌科（Propionibacteriaceae）、丙酸桿菌屬、棒狀丙酸菌屬（Propioniciclava）均顯著富集，見圖7。

2.4 脫發計數及頭皮脂質含量測定：微生態制劑干預后14 d及28 d，油脂分泌旺盛的脫發女性的頭皮油脂評分由（8.78±1.07）分顯著下降至（6.97±2.40）分、（5.50±2.20）分（P＜0.001），油脂分泌旺盛脫發女性掉發數量由（13.03±7.00）根顯著下降至（8.13±4.93）根、（6.97±4.12）根（P＜0.001），見圖8。

3 討論

本研究選取20～30歲的青年女性群體，檢測了健康女性、油脂分泌旺盛的脫發女性以及應用微生態制劑后油脂分泌旺盛的脫發女性頭皮微生物結構的相應變化。研究結果表明，油脂分泌旺盛的脫發女性與健康人群間、油脂分泌旺盛的脫發女性在應用微生態制劑的不同時間，均存在較為顯著的頭皮微生物結構差異。

本研究顯示油脂分泌旺盛的脫發組丙酸桿菌屬及痤瘡丙酸桿菌水平高于H組。痤瘡丙酸桿菌使頭皮過度角化、油脂分泌過度，并通過毛囊炎癥介導脫發，與在不同國家亞洲人群的研究中病灶部位痤瘡丙酸桿菌豐度明顯偏高的研究成果相吻合[14-16]。考慮到痤瘡丙酸桿菌在干預過程中的顯著下降，可對本次實驗中微生態制劑干預的有效性給予較高的認可。

因測序手段限制，本研究僅觀察到了未分類的馬拉色菌在屬水平的顯著差異，未能進一步在物種層面通過測序手段直接了解限制性馬拉色菌、球形馬拉色菌等菌種在不同組別間的差異情況。對于亞洲人群而言，大部分研究觀測到了馬拉色菌在AGA患者病灶部位的豐度增加[5，15]。這一現象支持將馬拉色菌作為潛在的參與AGA發病機制的重要菌群進行研究。作為體表的常駐菌群之一[17]，馬拉色菌的增殖可引起毛囊周圍的微炎癥反應[5]。馬拉色菌對脂溢性皮炎、頭皮屑等疾病的致病作用是通過屬水平的改變及患者易感性共同作用實現的[18]。這也可以解釋本次研究中，健康人群并未表現出較低的馬拉色菌水平。在一些情況下，限制性馬拉色菌的水平甚至會在健康人群中更高[19]。應當指出的是，即便是同處于脫發狀況改善進程之中，接受不同干預手段、屬于不同人種、生活在不同地域的個體也可能產生不同的頭皮微生物結構改變。一項于法國進行的研究發現，應用烏藥根提取物的AGA患者在接受干預之后，頭皮限制性馬拉色菌水平并未出現下降，且相較AGA患者，健康受試者具有更高的限制性馬拉色菌豐度[20]。

除此以外，本研究還觀測到了干預過程中頭皮油脂水平的下降。作為油脂分泌旺盛的脫發的重要表現之一，頭皮油脂含量上升可導致多種親脂性微生物含量的增加，尤其是前文所提及的痤瘡丙酸桿菌和馬拉色菌[21]。這些常見于病灶部位毛囊漏斗部的親脂性微生物，可能與AGA相關的毛囊炎癥密切關聯[15]。以吡羅克酮為例，這種藥物已經被應用于脫發治療之中，并被觀測到了有統計學意義的毛發量顯著增加[21]。微生態制劑中所含的吡羅克酮等藥物作為去屑、去油的活性成分[22-23]，對親脂性微生物具有抑制作用，這一點很可能是隨著干預進行，頭皮微生態改善的重要條件。

雖然目前沒有直接證據證實，但猜測微生態制劑所含的益生元與后生元（益生菌經加工處理后的益生菌代謝物成分）可能通過改善菌群平衡來實現對油脂分泌旺盛的脫發女性患者病情的改善。皮膚菌群失衡是包括尋常痤瘡等多種皮膚疾病在內的重要病因[24]，而益生元和后生元則可改善皮膚菌群情況，促進皮膚的水合作用，并在治療痤瘡、減少皺紋等方面有著被證實的作用[25]。益生元與后生元成分同樣值得持續關注和相關研究的開展。

除此以外，在實驗過程中還發現了其他的菌群變化情況，如紅球菌屬、假單胞菌屬在不同組中的比例對比。考慮到這些菌種在F組水平最低，與被證實具有致病作用的丙酸桿菌相反。雖然目前的研究并不足以支撐完全解釋這一現象的產生機制，但這一現象的出現，為進一步研究提供了有價值的方向。

目前，由于物種鑒定的復雜性及較多的干擾因素，關于脫發與微生物結構的研究仍然非常有限。仍期待著進一步的探索幫助完善對所使用微生態制劑功效的了解與驗證，尋求更為詳細的微生物學證據支持以解釋本研究所觀測到的微生物結構變化，并將其與頭皮的病理生理變化相聯系。同時，本研究亦因客觀原因，受限于樣本量及受試人群；下一步針對擴大群體及更大樣本量的試驗將有助于尋求更為充分的證據。

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[收稿日期]2024-01-23

本文引用格式：衛澤雨，丁煒蘊，倪春雅，等.油脂分泌旺盛的脫發女性與正常女性頭皮微生物結構差異及干預效果研究[J].中國美容醫學，2024，33（10）：26-31.