皮肤微生物组对强化皮肤屏障的作用

孙琦

（上海交通大学，上海 200240）

皮肤微生物组对强化皮肤屏障的作用

孙琦

（上海交通大学，上海 200240）

人体皮肤的微生态系统对皮肤屏障有着积极作用。研究整个皮肤部位的微生物群落变化，可以为护肤品的研发提供一条新的思路和理论基础。本文描述了皮肤微生物组的概念和作用，介绍了皮肤菌落失衡的影响，并阐述了强化皮肤微生物屏障的方法。

微生物；抗菌肽；益生菌

皮肤是阻隔人体与外界接触的天然屏障，提高皮肤自我防御能力是强化皮肤屏障的一条重要途径。其中，皮肤微生态系统在保护皮肤的健康状态中起到了不可忽视的作用。皮肤微生物组是人体微生物组的一部分，虽然肉眼看不见它们，但是它们对人们的健康以及美容功不可没。

1 皮肤微生物组及其作用

1.1 皮肤微生物组

皮肤微生物组包括“常住菌群”和“暂住菌群”，可分为细菌、霉菌、酵母菌、螨虫4类，其中细菌有放线菌、厚壁菌、变形菌、拟杆菌4种主要类型；真菌主要是酵母菌、皮癣菌真菌、非皮癣菌真菌。

皮肤微生物群与宿主的关系分为4种，即共生、互惠共生、常住致病菌菌群和暂住致病菌菌群，其中共生和互惠共生属于皮肤腐生细菌，也是正常的微生物生态菌群。

不同微生物在皮肤不同部位的分布不同，且对个人而言这种微生物分布是高度独特的。皮肤微生物群落在一段时间后保持稳定，虽然经常遭受外部扰动，如皮肤接触、物品接触等，但每个人都没有因这些接触，使得自身微生物种类有变化，而是保持原有的微生物特性。

微生物群落在皮肤不同部位稳定性也不同。比如，脚部和潮湿部位皮肤的细菌和真菌群落在一段时间后稳定性最差，而外耳道的微生物分布则最为稳定[1]。

1.2 皮肤微生物组代谢功能

大多数人的皮肤防御功能定位于角质层（SC）。在抵御微生物入侵时，有很多因素起作用，包括表皮的pH值、SC脂质、抗菌肽、酶和酶抑制剂、趋化因子和表皮细胞Toll样受体。

皮肤生态膜中的有益微生物可以将皮肤代谢过程中的脱落细胞、汗腺、皮脂腺分泌，以及其他废弃物等分解、转化为乳酸、谷氨酸、天门冬氨酸等氨基酸、蛋白质和各种游离脂肪酸，维护皮肤正常的pH值，以抵抗致病菌的侵入，起到自我净化、自我清洁的作用。如，霍氏真杆菌能够代谢甘油3-羟基丙醛，产生1,2-丙二醇，并利用1,2-丙二醇生产维生素B12。

1.3 皮肤微生物组保护功能

皮肤微生物群通过防止致病菌的定居和直接对抗入侵的致病菌来提供皮肤屏障保护作用。一方面，通常皮肤微生物群会竞争性地抢占细胞结合位点和抢夺营养素，抑制致病菌的生长，提供间接保护；另一方面，会通过代谢的脂肪酸和抗菌肽来提供直接保护。

1.4 皮肤微生物组免疫学功能

皮肤共生菌能够与皮肤内的免疫系统相互作用，进而引起相应的免疫应答，如激活天然抗体的产生，激活免疫活性细胞，控制促炎性细胞因子。例如，表皮葡萄球菌可以增加皮肤CD8+T细胞的数量，并使之产生炎症因子IL-17A，通过这一机制提高对致病性真菌的免疫力[2]。

1.5 皮肤菌群失衡的后果

很多原因都会引起皮肤菌群失调，面部微生物群失调会刺激肌肤，进而产生炎症，导致色斑老化等；痤疮丙酸杆菌水解脂质，产生游离脂肪酸，进而导致痤疮斑点；被金黄色葡萄球菌侵袭并占领肌肤表面，会使产生的抗菌肽数量不足，引起过敏性皮炎，导致皮肤瘙痒、干燥、刺痛；链球菌、葡萄球菌、棒状杆菌、丙酸杆菌会引起银屑病；表皮葡萄球菌、结膜干燥症棒状杆菌会导致异味；Th2细胞因子的响应占主导，过敏原以及微生物等成分更易侵入，导致皮肤屏障变弱且抑制先天宿主防御系统；手部需氧菌群的不稳定有利于致病菌的繁殖，进而导致皮肤干燥。

2 皮肤微生物组强化皮肤屏障的方法

个人护理品配方对于皮肤微生物群失调引起的问题，大多采取的方式是杀死所有的细菌来减少感染，但这也会让“超级细菌”幸免于这种抑制而变得更加顽强，进而造成更多的问题。所以，需要通过建立健康的表皮生物膜、激活人体抗菌肽和引入益生元的方式，减少或取代抑菌剂。

2.1 细胞黏附

细胞黏附是生物膜形成的第一步，抗黏附保护涂层类似于特氟龙效应，即涂层覆膜和占据角质细胞受体相结合。这样的好处是，可以形成抗黏附的“涂层”防止有害细菌在肌肤上的黏附。在生物膜中的胞外聚合物的一个重要功能是具有黏附效应。多糖的存在提高了微生物的黏附强度，而蛋白质则有较小的黏附效应。

很多因素会对细菌黏附有影响，如金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌是两个主要的与皮肤相关的细菌，也是皮肤和伤口感染的主要病原体之一。由于细菌黏附是必不可少的感染，阻断这一步，可以减少病原体的宿主组织的侵袭。P物质（SP）是一个主要的皮肤神经肽，SP的增加能增强角质形成细胞的细菌黏附能力。而膜蛋白家族能抑制金黄色葡萄球菌对人体细胞的黏附。

2.2 激活人体抗菌肽

目前，在人类皮肤中发现的抗菌肽主要属于hCAP(LL-37)和β-防御素两个家族。hCAP(LL-37)呈诱导型表达，β-防御素有三种类型，其中hBD-1是组成性地表达，而hBD-2、hBD-3为诱导型表达。

大多数肽的抗菌活性是由于独特的结构特征，使他们能够破坏带负电荷的磷脂微生物膜，高等动物细胞只有很少阴离子磷脂成分，所以留下的人体的细胞膜是完整的，而LL-37则不具备这种细胞选择性。

抗菌肽在皮肤不同区域分布不同。采用皮肤活检免疫组织化学分析可以发现，hBD-2、hBD-3、psoriasin、RNASE7、TLR2和TLR4通常在明显的皮损表皮层表达，未感染的表皮则相反。在感染的皮肤，hBD-2和hBD-3通常在角质层和颗粒层表达。

不同抗菌肽抑菌范围不同。36个氨基酸残基的hBD-1对大肠杆菌的作用最强[1]。hBD-2具有抗大肠杆菌和绿脓杆菌的活性，约为hBD-1的10倍，但对金黄色葡萄球菌则是无效的。hBD-3对革兰阴性菌和阳性菌均有效，对白念珠菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌均有抑制作用[3]。

很多因素都会影响抗菌素的表达：雌、孕激素可能影响hBD-1的表达；PS可以减少hBD-3的表达；表皮葡萄球菌可以激活TLR2信号，进而提高β-防御素的表达；游离脂肪酸可以增强hBD-2的表达。

如个人护理品中的常用原料Ecoskin（α-葡聚糖寡糖、菊薯根汁、麦芽糊精和乳酸杆菌），用RT-PCR分别测量控制组和0.3%Ecoskin接触72h后的人造皮肤模型，可以发现hBD-2的基因表达提高了50%。

2.3 引入益生元或益生菌

益生元的活性物质的作用是平衡皮肤菌群，而益生菌主要是应用灭活的微生物有益菌。益生菌可以调节炎症性免疫反应，补充益生菌菌株约氏乳杆菌可以影响紫外曝光后的皮肤免疫状态的，加速紫外线引起的免疫抑制后的皮肤免疫平衡的恢复。乳酸作用于人类keratinocyte HaCaT细胞和肥大细胞系HMC-1细胞，缓解特应性皮炎症状。如L.chungangensis CAU 28具有强大的抗炎活性，抑制内毒素炎症介质一氧化氮和前列腺素E2的产生，也可以降低肥大细胞HMC-1己糖胺酶和组胺释放。

个人护理品中使用的低聚果糖（FOS）以及低聚半乳糖（GOS）则是著名的益生元，可以被皮肤的腐生菌（有益菌）使用，而不被皮肤的致病菌利用，通过竞争性抑制，抑制致病菌的生长，两种糖的复配可作用于广谱细菌。

3 结语

表皮屏障的破坏是许多皮肤疾病的主要发病机理。不同类型的皮肤共生菌能引起不同的免疫应答，这些发现有助于阐明皮肤共生菌的保护性作用，揭示菌群改变引发皮肤疾病的具体机制。

目前，抗菌肽的合成和益生菌在预防和治疗特应性皮炎中的潜在作用，都引起了广泛关注和研究。研究人员可以在此基础上开发新佐剂添加到药物中去，整体利用皮肤微生物组学，进行更多的整体分析，开发局部使用产品来强化皮肤屏障。

[1]闫慧敏,姜薇.人类皮肤微生物群和皮肤疾病[J].中国皮肤性病学杂志,2015(12):1292-1294.

[2]姜岩岩,郭振红,Naik S,等.皮肤微生物可通过DC引发特异保护性免疫应答[J].中国肿瘤生物治疗杂志,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 文献标志码：A

2096-0387（2017）06-00116-03

孙琦（1982—），女，江苏镇江人，本科，资深研发经理，研究方向：生物工程。