生活在我们脸上的细菌种群组成在痤疮和其他皮肤状况（如湿疹）的发展中起着重要作用。大多数人的脸上主要存在两种细菌，但它们如何相互作用以及这些相互作用如何导致疾病一直难以研究。
麻省理工学院的研究人员现在以比以前更详细的程度揭示了这些相互作用的动力学，阐明了新细菌菌株何时以及如何出现在脸部皮肤上。他们的发现可能有助于指导痤疮和其他状况的新治疗方法的开发，并可能帮助优化这些治疗方法的时机。
研究人员发现，许多新的痤疮丙酸杆菌菌株（一种被认为与痤疮发展有关的物种）是在青少年早期获得的。但在那之后，这些种群的组成变得非常稳定，即使暴露于新的菌株也不会发生太大变化。
这表明这一过渡阶段可能是引入痤疮丙酸杆菌益生菌菌株的最佳窗口，麻省理工学院土木与环境工程副教授、医学工程与科学研究所成员Tami Lieberman说。“我们发现了一些令人惊讶的动力学现象，这些动力学提供了设计益生菌疗法的见解。如果我们有一种已知可以预防痤疮的菌株，这些结果将表明我们应该确保在青春期向成年期过渡时尽早应用，以真正使其定植。”
Jacob Baker博士（现为Taxa Technologies首席科学官）是该论文的主要作者，该论文今天发表在《细胞宿主与微生物》杂志上。其他作者包括麻省理工学院研究生Evan Qu、麻省理工学院博士后Christopher Mancuso、哈佛大学研究生A. Delphine Tripp和前麻省理工学院博士后Arolyn Conwill博士。
微生物动力学
尽管痤疮丙酸杆菌被认为与痤疮的发展有关，但为什么某些人会患上痤疮而其他人不会仍不清楚——可能是某些菌株更容易引起皮肤炎症，或者宿主免疫系统对细菌的反应不同，Lieberman说。目前已有可用的痤疮丙酸杆菌益生菌菌株，被认为可以帮助预防痤疮，但这些菌株的好处尚未得到证实。
除了痤疮丙酸杆菌外，另一种主要存在于脸上的细菌是表皮葡萄球菌。这两种菌株共同构成了成人面部皮肤微生物组中约80%的菌株。这两种物种都存在不同的菌株或谱系，它们通过少量基因突变而有所不同。然而，直到现在，研究人员还无法准确测量这种多样性或追踪其随时间的变化。
更多地了解这些动力学可以帮助研究人员回答一些关键问题，从而帮助他们开发新的益生菌痤疮治疗方法：新菌株在皮肤上建立自己的容易程度如何？引入它们的最佳时机是什么时候？
为了研究这些种群变化，研究人员必须测量单个细胞随时间的演变。为此，他们从波士顿地区一所学校的30名儿童及其27名家长那里获取了微生物组样本。研究同一家庭的成员使研究人员能够分析不同谱系在密切接触的人之间传播的可能性。
对于大约一半的个体，研究人员能够在多个时间点取样，而对于其余个体，则只取一次样。对于每个样本，他们分离出单个细胞并培养成菌落，然后对其基因组进行测序。
这使研究人员能够了解每个人身上有多少谱系，它们如何随时间变化，以及同一谱系中的不同细胞是如何的。从这些信息中，研究人员可以推断出这些谱系最近发生了什么，以及它们在个体身上存在了多长时间。
总体而言，研究人员共识别出89种痤疮丙酸杆菌谱系和78种表皮葡萄球菌谱系，每人的微生物组中最多有11种。先前的研究表明，在每个人的面部皮肤微生物组中，这些皮肤细菌的谱系在长期内保持稳定，但麻省理工学院团队发现这些种群实际上比以前认为的更具动态性。
“我们想知道这些群落是否真的稳定，以及是否有它们不稳定的时候。特别是，在向成人皮肤微生物组过渡期间是否会以更高的速率获得新谱系，”Lieberman说。
在青少年早期，激素分泌增加导致皮肤油脂增多，这对细菌来说是一个良好的食物来源。此前的研究表明，在此期间，脸部皮肤上的细菌密度增加了约一万倍。在这项研究中，研究人员发现，虽然痤疮丙酸杆菌种群的组成往往在很长一段时间内保持非常稳定，但青少年早期为更多痤疮丙酸杆菌谱系的出现提供了机会。
“对于痤疮丙酸杆菌，我们能够展示的是人们确实在一生中获得了菌株，但非常罕见，”Lieberman说。“我们在青少年向更像成人的皮肤微生物组过渡时看到了最高的菌株流入率。”
这些发现表明，对于局部使用的益生菌痤疮治疗方法，最佳的应用时间是在青少年早期，这时益生菌菌株有更多的机会建立自己。
种群更新
在成年后期，同住在一个家庭中的父母之间确实有一些痤疮丙酸杆菌菌株的共享，但在任何一个人的微生物组中，菌株的周转率仍然很低，Lieberman说。
研究人员发现，表皮葡萄球菌的周转率远高于痤疮丙酸杆菌——每种表皮葡萄球菌菌株在脸上平均存活不到两年。然而，同一家庭成员之间共享的表皮葡萄球菌谱系重叠并不多，这表明人与人之间的菌株转移并不是高周转率的原因。
“这表明有些东西阻止了人与人之间的均质化，”Lieberman说。“可能是宿主遗传学或宿主行为，或者人们使用不同的外用药物或保湿剂，或者是已经存在的细菌主动限制了新移民。”
既然他们已经证明了在青少年早期可以获得新的痤疮丙酸杆菌菌株，研究人员希望研究这种获得的时间是否会影响免疫系统对它们的反应。他们还希望更多地了解人们如何在与家庭成员密切接触并暴露于新谱系的情况下，仍然保持如此不同的微生物组种群。
“我们想了解为什么尽管有持续的可及性和高周转率，特别是对于表皮葡萄球菌，我们每个人都有独特的菌株群落，”Lieberman说。“是什么驱动了表皮葡萄球菌的持续周转，以及这些新的定植对青少年痤疮有什么影响？”
参考文献：
Jacob S. Baker, Evan Qu, Christopher P. Mancuso, A. Delphine Tripp, Arolyn Conwill, Tami D. Lieberman, Intraspecies dynamics underlie the apparent stability of two important skin microbiome species, Cell Host & Microbe, 2025,
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