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皮肤菌群多样性可能是衡量皮肤健康的唯一方法

发布时间:2018/11/05    浏览:949次    编辑:广东新日生物科技有限公司

皮肤是人体最大的器官,皮肤表面生活着各种各样的微生物。直到现在,人们才开始了解皮肤在整体健康中所起的关键作用;早期关于皮肤微生物群落的研究大多数集中在不同类型的微生物对皮肤的致病作用,但是关于常驻皮肤微生物对皮肤健康的影响的研究很少。栖息在皮肤表面的细菌菌落对于宿主的防御是至关重要的,大多数情况下,它们很少是致病的,而是宿主互惠共生的。



微生物构成了皮肤屏障的一部分,与人的先天免疫一起,形成维持皮肤健康所需的微妙平衡。如果这种平衡受到干扰,宿主就会更容易患上炎症性疾病和皮肤感染。21世纪一个普遍存在的问题是抗生素的过度使用,这使得皮肤更容易受到病原体的影响,而这些病原体之前是被皮肤表面大量的常驻细菌所隔离的。对肠道的研究表明,一个人在生命早期的微生物暴露受到干扰,可能会导致过敏和疾病;应该对皮肤进行同样深入的研究。与先前的观点相反,无害细菌和致病因子之间的区别在于皮肤作为一个整体抵抗疾病和感染的能力,而不是微生物的内在特性。“宿主皮肤防御”是皮肤承受感染和疾病的能力,这是大量系统共同工作的结果,包括物理屏障、不利的表面pH值和基因编码的宿主防御分子的主动合成。


现代社会皮肤问题逐年增加


20世纪,在发达国家,皮肤疾病以及湿疹等皮肤过敏症状的发病率出现了惊人的增长,而且在过去的5到10年中,其恶化速度显着增加。这导致医疗支出的大幅增长,一些人称其为“过敏流行病”。与此同时,发达国家整体上变得更加富裕,粮食供应也得到了改善,同时获得医疗的机会也大幅增加。那么,为什么有了更好的医疗保障,皮肤健康状况还会恶化呢?西方生活方式中的哪些环境因素导致了这种流行病呢?



皮肤菌群与皮肤健康的可能联系


许多调查皮肤损伤和疾病原因的研究都集中在试图找到皮肤上存在的特定类型的微生物与特定的皮肤疾病之间的联系。然而,几乎没有确凿的证据表明健康或不健康的皮肤是由特定的主要微生物群的存在决定的。例如,关于痤疮丙酸杆菌及其对痤疮发病机制的影响即使已经过了数十年的研究,但其作用仍不清楚,特别是它还是正常皮肤菌群的主要共生菌。


造成这种不确定性的一个原因是,在受试者之间发现了细菌种类的个体间和个体内的高度差异性,每个个体的微生物群“几乎是独一无二的”。


肠道菌群研究发现,农村地区的儿童在微生物组成上与城市儿童有很大差异,最有趣的是,更加多样化。那么,皮肤是否也是如此:就像肠道一样,皮肤上细菌种类的多样性是否也能成为皮肤健康或受损的唯一可靠指标呢?




生物多样性的重要性


许多生物学和生态学领域的研究人员一致认为,生物多样性高对应于生态系统的健康和功能完善。大到美国黄石公园,小到人体肠道,生物多样性的减少都会对生态系统产生负面影响。同样的规则适用于宏观环境和微观环境。


定义生态系统“健康”有三个主要属性:组织(organisation)、活力(productivity)和恢复力(resilience)。生态系统的组织与生态系统的多样性有关。当一个生态系统变得更加多样化,它就会变得更加强大,因为有更多的物种在帮助维持系统健康中发挥至关重要的作用。


我们以1995-1996年黄石公园重新引入狼群为例,来解释为什么生物多样性增加可导致一个健康的生态系统。


黄石公园在1995-1996年间重新引入狼群,很大程度上与生态平衡的破坏有关。重新引入狼群后,生物多样性大大增加。直接和间接的变化被观察到,比如:河流的流向发生变化;河狸、灰熊、鹰和乌鸦的数量不断增加;浆果灌木的高度和丰度增加;鹿的数量也减少了。



在1926年最后一次官方猎杀之前,狼一直是黄石公园的自然组成部分;由于没有狼的存在,狼的猎物美洲赤鹿数目激增,激增的鹿群吃光了公园内的草木,破坏了生态平衡。后来为了控制鹿的数量,黄石公园又重新引入了狼群。尽管动物数量的其它变化也对公园的生态系统造成了压力,但鹿的增多是导致公园环境恶化的最大原因。


这个重新引入狼群的例子强调了一个至关重要的概念:增加或去除少量物种会导致生态系统的非线性变化。黄石公园中,仅仅一个物种的灭绝和随后的重新引入就导致了整个公园广泛而深刻的变化。这种“微妙的平衡”也同样存在于皮肤上。当这种平衡被打乱时,与病原性行为无关的有机体也可能会对系统/宿主造成损害。当鹿群受到狼群的控制时,它们的威胁较少,但是一旦它们不受狼群的捕食限制时,它们就成为了生态系统的“病原”。由于没有狼的存在,它们的数量不断增加,这会给公园里的草木带来更大的压力,最重要的是柳树,因为河狸主要依靠柳树为生。河狸群落以柳树和白杨为食和修筑堤坝。失去了河狸构筑的堤坝导致侵蚀的加剧,许多生物的栖息地也随之消失,包括鱼类、两栖动物、水獭、驼鹿、水貂、涉水鸟类等等。通过这个具体的例子,我们可以将鹿(由于狼群的灭绝而数量激增)的角色与致病性的皮肤微生物联系起来,一旦微妙的平衡被打破,它们就可能对宿主造成影响。



皮肤菌群多样性越高,皮肤越健康


与西方社会的人群相比,没有接触过西方文明的人和很少接触西方文明的人的皮肤菌群表现出更大的多样性。值得注意的是,即使是最健康的西方皮肤,也远远达不到未接触过西方文明的人群的多样性。然而,不管背景如何,不健康的皮肤的菌群多样性水平低于任何健康的个体。


为什么微生物多样性是健康的关键?

微生物多样性在许多生态系统中都很重要,能够促进系统稳定和平衡。微生物群的多样性可能成为健康的新指标。最复杂的微生物生态系统被认为是胃肠道:肠道菌群包含大量的微生物,包括细菌、真菌和病毒。肠道中的细菌在健康和疾病中都扮演着重要的角色,现在越来越多的研究也表明,非细菌的微生物群以一种复杂的方式与细菌群相互作用,从而促进了这些过程。


同样,最近的研究也说明了我们的皮肤细菌是如何相互作用,以及与其它致病性微生物和人类细胞相互作用的。例如,表皮葡萄球菌分泌抗菌物质,帮助抵抗病原入侵者;而痤疮丙酸杆菌可利用皮肤脂质产生短链脂肪酸,同样可以抵御微生物的威胁。




这些微生物和其它皮肤微生物也可能改变人类免疫细胞的行为,并影响局部的分子环境。在无菌皮肤上添加表皮葡萄球菌可以通过改变T细胞(人体适应性免疫反应的关键组成部分)的功能增强宿主免疫,从而使免疫系统能够控制感染。不同的微生物会影响免疫系统的不同部分,它们与免疫系统的交流方式对每种微生物都具有高度特异性。


虽然有的微生物能够控制免疫系统的各个方面,但另一些则可能促进炎症和感染。因此,当一些微生物在分泌保护性的抗菌物质时,另一些则可能在诱导我们的皮肤细胞释放触发疾病的物质。因此,免疫系统受损的人体内可能会存在一些正常情况下在健康成年人身上找不到的细菌和真菌。免疫系统的缺陷会允许一些不常见的微生物存在。


总之,关于微生物群多样性为何对整体健康如此关键的研究仍处于起步阶段,要完全理解其中涉及的复杂过程和相互作用还有很长的路要走。但可以确信的是,微生物的多样性是健康的关键,无论是肠道还是皮肤。



化妆品是导致皮肤过敏流行的主要原因之一吗?


现代社会皮肤过敏和健康问题的猖獗增长的原因在很大程度上仍无法解释。


越来越多的研究将这些健康问题与化妆品中的人工合成添加剂联系起来。化妆品、香皂、抗生素、类固醇的使用以及淋浴等等,似乎确实改变了人类皮肤的自然微生物环境,尤其是在发达国家。在许多情况下,这种改变与疾病和感染的易感性增加有关。健康的“天然”皮肤能使皮肤上的菌群附着在皮肤上,而受损的皮肤则能促进它们从皮肤上扩散,并导致致病性细菌和真菌的生长。


因此,我们应该测试那些化妆品中常见的合成化学物质接触是否会损害皮肤并导致疾病以及哪些成分是最危险的。这可以作为一个确定的测试,以查明化妆品制造商的声明是否属实。经常使用的产品,比如沐浴露、香皂和洗发水等等,应该首先进行测试,因为我们每个人每天都可能接触到这些产品的合成化学物质。




虽然目前化妆品行业允许使用许多化学成分,但是鉴于皮肤菌群多样性与皮肤健康的关系,这些规则可能需要改写,应该禁止使用那些被证明对皮肤自然环境有害的成分和产品。


结论


从黄石公园到人类肠道,健康的生态系统与不健康或受损的生态系统相比,表现出更高的物种多样性。生物多样性对环境和健康的益处在自然界随处可见,在皮肤上也是如此,仅仅皮肤微生物群的多样性就能预测皮肤是否健康。


未受现代文明影响的“穴居人”的皮肤与西方人群的皮肤大不相同,显示出前所未有的细菌多样性。人群接触西方实践的机会越少,皮肤多样性越高。



第一、在未来,我们可以通过测量皮肤菌群的多样性来衡量皮肤的健康程度。这使我们能够预测哪些人更容易患皮肤疾病,从湿疹和牛皮癣到痤疮、溃疡和皮损等等。


第二、我们应该确定化妆品成分和产品对皮肤菌群的影响。或许日化产品中的某些成分通过损害皮肤的天然菌群以及免疫防御,使其更容易受到过敏或病原微生物的攻击,导致了现代社会皮肤过敏问题的流行。


第三、通过将菌群多样性重新引入皮肤,改善和重建皮肤的天然环境,或许是解决皮肤过敏问题的一种强有力的方案,就像好的饮食可以促进肠道微生物的生长一样,就像黄石公园中通过狼群的重新引入使生态系统恢复平衡,使其它物种得以繁衍,使“致病”物种(比如鹿)变成有益物种。


图片均来自网络

参考文献:Wallen-Russell, C. and S. Wallen-Russell (2017). "Meta Analysis of Skin Microbiome: New Link between Skin Microbiota Diversity and Skin Health with Proposal to Use This as a Future Mechanism to Determine Whether Cosmetic Products Damage the Skin." Cosmetics 4(2).



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