皮肤菌群 - 硒与微生态 - 家医大健康移动端

皮肤菌群，也称为皮肤微生物群，是指栖息在皮肤上的微生物群落（"生态群落"），通常是人体皮肤。其中许多是细菌，在人类皮肤上约有1000种，分属于19个门1。大多数位于表皮的浅层和毛囊的上部。

皮肤菌群通常是非致病性的，属于共生（对宿主无害）或互利共生（为宿主提供益处）。细菌提供的益处包括防止暂时性致病微生物在皮肤表面定植，这通过与致病微生物竞争营养、分泌抗菌物质或刺激皮肤免疫系统来实现[3]。然而，常驻微生物也可能导致皮肤疾病并进入血液循环系统，造成危及生命的疾病，特别是在免疫功能低下的人群中[3]。

一种重要的非人类皮肤菌群是Batrachochytrium dendrobatidis，这是一种壶菌纲的非菌丝游动孢子真菌，可引起壶菌病，这种传染病被认为是两栖动物种群数量下降的原因[4]。

物种多样性

细菌

Staphylococcus epidermidis（表皮葡萄球菌）的扫描电子显微镜图像，这是人体皮肤上大约一千种细菌物种之一。虽然通常不致病，但它可能引起皮肤感染，甚至在免疫功能低下者中引起危及生命的疾病。由于使用16S核糖体RNA直接从皮肤样本的遗传物质中识别细菌物种，皮肤上细菌物种数量的估计已发生根本性变化。此前，这种识别依赖于微生物培养，而许多细菌种类在培养基上无法生长，因此被科学界所忽视[1]。

根据基于培养的研究，Staphylococcus epidermidis（表皮葡萄球菌）和Staphylococcus aureus（金黄色葡萄球菌）被认为是占主导地位的。然而，16S核糖体RNA研究表明，尽管这些物种常见，但它们仅占皮肤细菌的5%。然而，皮肤多样性为细菌提供了丰富多样的栖息地。大多数来自四个门：放线菌门（51.8%）、厚壁菌门（24.4%）、变形菌门（16.5%）和拟杆菌门（6.3%）[5]。

人类微生物组项目研究的皮肤20个部位的生态。主要有三个生态区域：皮脂区、潮湿区和干燥区。Propionibacteria（丙酸杆菌）和Staphylococci（葡萄球菌）是皮脂区的主要物种。在身体潮湿部位，Corynebacteria（棒状杆菌）与葡萄球菌占主导地位。在干燥区域，物种混合，但β-变形菌和黄杆菌目占主导。从生态学角度看，皮脂区的物种丰富度高于潮湿区和干燥区。不同人群间物种差异最大的区域是指间、趾间、腋窝和脐带残端。相似度最高的是鼻孔旁边、鼻孔内和背部[1]。

最常研究的皮肤微生物频率[3]

有机体	观察	致病性
Staphylococcus epidermidis（表皮葡萄球菌）	常见	偶尔致病
Staphylococcus aureus（金黄色葡萄球菌）	较少见	通常致病
Staphylococcus warneri（沃氏葡萄球菌）	较少见	偶尔致病
Streptococcus pyogenes（化脓性链球菌）	较少见	通常致病
Streptococcus mitis（缓症链球菌）	常见	偶尔致病
Cutibacterium acnes（痤疮丙酸杆菌）	常见	偶尔致病
Corynebacterium spp.（棒状杆菌）	常见	偶尔致病
Acinetobacter johnsonii（约翰逊不动杆菌）	常见	偶尔致病
Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌）	较少见	偶尔致病

真菌

一项针对100名年轻成人的脚趾间区域研究发现14种不同属的真菌。这些包括酵母菌如Candida albicans（白色念珠菌）、Rhodotorula rubra（红色隐球酵母）、Torulopsis（假丝酵母属）和Trichosporon cutaneum（皮肤毛孢子菌），皮肤真菌如Microsporum gypseum（石膏样小孢子菌）和Trichophyton rubrum（红色毛癣菌），以及机会性真菌如Rhizopus stolonifer（匍枝根霉）、Trichosporon cutaneum（皮肤毛孢子菌）、Fusarium（镰刀菌属）、Scopulariopsis brevicaulis（短柄帚霉）、Curvularia（弯孢霉属）、Alternaria alternata（链格孢）、Paecilomyces（青霉属）、Aspergillus flavus（黄曲霉）和Penicillium（青霉菌属）[6]。

马里兰州贝塞斯达的国家人类基因组研究所研究了人体14个不同部位的皮肤真菌DNA。这些部位包括耳道、眉毛之间、头后部、耳后、脚跟、趾甲、趾间、前臂、背部、腹股沟、鼻孔、胸部、手掌和肘弯。研究表明，身体各部位真菌多样性丰富，真菌种类最丰富的栖息地是脚跟，约有80种真菌。相比之下，趾甲碎片中有约60种，趾间有40种。其他丰富区域是手掌、前臂和肘弯内侧，有18至32种。头部和躯干每个部位托管2至10种[7]。

脐部微生物群

脐部或肚脐是一个很少暴露于紫外线、肥皂或身体分泌物的区域[8]（肚脐不产生任何分泌物或油脂）[9]，由于它几乎是不受干扰的细菌群落[10]，因此是研究皮肤微生物群的理想部位[11]。肚脐是身体的一个潮湿微生物环境[12]（具有高湿度和温度）[13]，含有大量细菌[14]，特别是喜欢潮湿条件的细菌，如Corynebacterium（棒状杆菌）[15]和Staphylococcus（葡萄球菌）[13]。

肚脐生物多样性项目于2011年初在北卡罗来纳州立大学开始，最初有两组志愿者，分别为35人和25人[10]。志愿者获得无菌棉签，被要求将棉签插入肚脐，转动三次，然后将棉签放回含有0.5毫升10%磷酸盐缓冲液的小瓶中返还给研究人员16。北卡罗来纳州立大学的研究人员，在Jiri Hulcr的领导下[17]，在培养基中培养样本，直到细菌菌落足够大可以拍照，然后将这些照片发布在肚脐生物多样性项目的网站上（志愿者获得样本编号，以便他们可以在线查看自己的样本）[16]。然后，这些样本使用16S rDNA文库进行分析，以便识别在培养中生长不良的菌株[10]。

北卡罗来纳州立大学的研究人员发现，虽然很难预测肚脐微生物群中每种细菌菌株，但可以预测哪些菌株会占主导地位，哪些菌株会非常罕见[10]。研究发现，肚脐微生物群仅包含几种主要类型的细菌（Staphylococcus、Corynebacterium、放线菌、梭菌目和芽孢杆菌）和许多不同类型的罕见细菌[10]。志愿者肚脐内还发现了其他类型的罕见生物，包括三种古菌，其中两种发现于一位声称多年未洗澡或淋浴的志愿者身上[10]。

Staphylococcus（葡萄球菌）和Corynebacterium（棒状杆菌）是该项目志愿者肚脐中最常见的细菌类型，在更大的皮肤微生物群研究中也发现这些是人体皮肤上最常见的细菌类型18（肚脐生物多样性项目是其中一部分）[10]。（在这些大型研究中发现，女性皮肤微生物群中通常有更多Staphylococcus（通常是Staphylococcus epidermidis）18，而男性皮肤微生物群中有更多Corynebacterium。）[18]

根据北卡罗来纳州立大学的肚脐生物多样性项目[10]，肚脐及其周围区域存在两种类型的微生物。暂时性细菌（不繁殖的细菌）[12]构成了肚脐中发现的大多数生物，估计在95%的参与者中发现了约1400种不同菌株[19]。

肚脐生物多样性项目正在进行中，现已从500多人身上采集了拭子样本[10]。该项目旨在消除"细菌总是对人类有害"的误解[20]和"人类与细菌处于战争状态"的观点[21]。实际上，大多数细菌菌株对人类身体无害[13]，甚至有益[22]。该项目的另一个目标是培养公众对微生物学的兴趣[17]。与人类微生物组项目合作，肚脐生物多样性项目还研究人类微生物群与年龄、性别、种族、地域[17]和整体健康[23]等因素之间的联系。

与宿主的关系

皮肤微生物群可以是共生、互利共生或致病的。通常，它们可以是三者之一，具体取决于人体免疫系统的强度[3]。对肠道和肺部免疫系统的研究表明，微生物群有助于免疫系统发育：然而，关于皮肤是否如此的研究才刚刚开始[3]。Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌）是一个互利共生细菌转变为致病菌并引起疾病的例子：如果它进入循环系统，可能导致骨骼、关节、胃肠道和呼吸系统的感染。它还会引起皮炎。然而，P. aeruginosa产生抗菌物质，如假单胞菌酸（在商业上被利用，如莫匹罗星）。这种物质对葡萄球菌和链球菌感染有效。P. aeruginosa还产生抑制真菌物种生长的物质，如Candida krusei（克鲁斯念珠菌）、Candida albicans（白色念珠菌）、Torulopsis glabrata（光滑假丝酵母）、Saccharomyces cerevisiae（酿酒酵母）和Aspergillus fumigatus（烟曲霉）[24]。它还可以抑制Helicobacter pylori（幽门螺杆菌）的生长[25]。其抗菌作用如此重要，以至于有人指出"通过口服或局部使用抗生素去除皮肤上的P. aeruginosa，可能会导致异常的酵母定植和感染。"[3]

细菌的另一个方面是产生体味。汗液无味，但几种细菌可能消耗它并产生对人类来说可能被视为恶臭的副产品（例如与苍蝇相比，苍蝇可能觉得它们有吸引力）。例如：

Propionibacteria（丙酸杆菌）在青少年和成人的皮脂腺中可以将其氨基酸转化为丙酸[26]
Staphylococcus epidermidis（表皮葡萄球菌）通过将汗液分解为异戊酸（3-甲基丁酸）产生体味[27]
Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）产生强烈的脚臭[28]

皮肤防御

抗菌肽

皮肤产生抗菌肽，如防御素，控制皮肤微生物的增殖。防御素不仅直接减少微生物数量，还引起细胞因子释放，诱导炎症、血管生成和上皮再形成。特应性皮炎等疾病与防御素生成受到抑制有关[29]。在酒渣鼻中，防御素的异常处理会引起炎症。银屑病与由防御素肽产生的自体DNA导致的自体炎症有关。控制防御素的主要因素是维生素D3[30]。

酸度

皮肤表层由于汗液中的乳酸和皮肤细菌产生的乳酸而呈自然酸性（pH 4-4.5）[31]。在此pH值下，Staphylococci（葡萄球菌）、Micrococci（微球菌）、Corynebacterium（棒状杆菌）和Propionibacteria（丙酸杆菌）等互利共生菌群生长，但暂时性细菌如大肠杆菌和假单胞菌等革兰氏阴性细菌或金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性细菌则不能生长[31]。影响病原性细菌生长的另一个因素是，皮肤分泌的抗菌物质在酸性条件下得到增强[31]。在碱性条件下，细菌不再附着在皮肤上，更容易脱落。观察发现，皮肤在碱性条件下也会肿胀并打开，允许细菌向表面移动[31]。

免疫系统

如果被激活，皮肤中的免疫系统会对皮肤真菌等微生物产生细胞介导的免疫力[32]。一种反应是增加角质层周转，从而将真菌从皮肤表面脱落。皮肤真菌如Trichophyton rubrum（红色毛癣菌）已经进化出限制免疫反应的物质[32]。皮肤脱落是控制皮肤表面菌群积累的一般手段[33]。

皮肤疾病

微生物在非传染性皮肤疾病如特应性皮炎[34]、酒渣鼻、银屑病[35]和痤疮[36]中发挥作用。受损皮肤可使非致病性细菌变成致病性[37]。皮肤上物种的多样性与后来皮炎的发展有关[38]。

寻常痤疮

寻常痤疮是一种以毛囊皮脂腺单位过度产生皮脂和皮肤炎症为特征的常见皮肤状况[39]。受影响区域通常被Cutibacterium acnes（痤疮丙酸杆菌）定植；这是共生微生物群的一部分，即使在没有痤疮的人群中也是如此[40]。高种群的C. acnes与寻常痤疮有关，尽管只有某些菌株与痤疮强烈相关，而其他菌株则与健康皮肤相关。有痤疮和无痤疮者的C. acnes相对种群数量相似39。

当前治疗包括局部和全身抗菌药物，可减少C. acnes的定植和/或活性[41]。潜在的益生菌治疗包括使用Staphylococcus epidermidis（表皮葡萄球菌）抑制C. acnes生长。S. epidermidis产生的琥珀酸已被证明可以抑制C. acnes生长[42]。Lactobacillus plantarum（植物乳杆菌）也被证明在局部应用时具有抗炎作用并改善皮肤的抗菌特性。它还被证明能有效减少痤疮病变的大小[43]。

特应性皮炎

特应性皮炎患者在病变和非病变皮肤中都显示出Staphylococcus aureus（金黄色葡萄球菌）种群增加[40]。特应性皮炎发作与S. aureus定植导致的细菌多样性降低有关，标准治疗后，细菌多样性已见增加。（需引用）

当前治疗包括局部或全身抗生素、皮质类固醇和稀释的漂白浴的组合[44]。潜在的益生菌治疗包括使用共生皮肤细菌S. epidermidis抑制S. aureus生长。在特应性皮炎发作期间，S. epidermidis的种群水平已显示增加，试图控制S. aureus种群40。私人公司（如Codex Labs）支持的研究已经检查了基于微生物组的方法来恢复皮肤屏障，包括为特应性皮炎设计的旨在支持平衡皮肤菌群的配方[45]。定期使用润肤剂（润肤霜）有助于保持皮肤水合和屏障完整性，可能减少刺激、过敏原渗透和疾病发作。各种润肤剂类型，如乳液、霜剂和软膏，效果相似，选择由个人偏好和皮肤状况指导46。

婴儿肠道微生物多样性低与特应性皮炎风险增加有关[48]。患有特应性湿疹的婴儿Bacteroides（拟杆菌）水平低，厚壁菌门水平高。Bacteroides具有抗炎特性，对抵抗皮炎至关重要[48]。（参见肠道菌群）

寻常银屑病

寻常银屑病通常影响较干燥的皮肤部位，如肘部和膝盖。皮肤干燥区域往往微生物多样性高，种群数量少于皮脂区域[41]。一项使用拭子采样技术的研究显示，富含厚壁菌门（主要是链球菌和葡萄球菌）和放线菌门（主要是棒状杆菌和丙酸杆菌）的区域与银屑病相关[49]。而另一项使用活检的研究将厚壁菌门和放线菌门水平增加与健康皮肤相关联[50]。然而，大多数研究表明，受银屑病影响的个体在受影响区域的微生物多样性较低。

银屑病的治疗包括局部药物、光疗和系统药物[51]。当前关于皮肤微生物群在银屑病中作用的研究不一致，因此目前没有潜在的益生菌治疗。

酒渣鼻

酒渣鼻通常与皮肤的皮脂区域相关。皮肤螨Demodex folliculorum（毛囊蠕形螨）产生脂肪酶，使其能够利用皮脂作为食物来源，因此对皮脂皮肤区域有很高的亲和力。虽然它是共生皮肤微生物群的一部分，但酒渣鼻患者与健康个体相比，D. folliculorum数量增加，表明具有致病性[52]。

Bacillus oleronius（菜园芽孢杆菌），一种与Demodex相关的微生物，通常不在共生皮肤微生物群中发现，但会引发炎症通路，其起始机制与酒渣鼻患者相似[40]。S. epidermidis的种群也从酒渣鼻患者的脓疱中分离出来。然而，它们可能被Demodex移动到有利于生长的区域，因为Demodex已显示在面部周围运输细菌[53]。

当前治疗包括局部和口服抗生素以及激光治疗[54]。由于当前研究尚未显示Demodex对酒渣鼻影响的明确机制，目前没有潜在的益生菌治疗。

临床

感染设备

皮肤微生物是感染医疗设备（如导管）的潜在来源[55]。

卫生

人体皮肤是众多细菌和真菌物种的宿主，其中一些已知有害，一些已知有益，绝大多数尚未研究。使用杀菌和杀真菌肥皂将不可避免地导致对所用化学物质产生抗药性的细菌和真菌种群（见药物抗性）。

传染

皮肤菌群不会轻易在人与人之间传递：30秒中等摩擦和干手接触只会导致0.07%的自然手部菌群从裸露皮肤转移，而从手套转移的比例更高[56]。

去除

最有效的（60-80%减少）抗菌清洗是使用乙醇、异丙醇和正丙醇。病毒最受高浓度（95%）乙醇影响，而细菌更受正丙醇影响[57]。

未用药肥皂效果不佳，如下数据所示。医护人员用未用药液体肥皂洗手一次，持续30秒。学生/技术人员洗了20次[58]。

医院两组人群的皮肤菌群（每毫升菌落形成单位）

组别和手部皮肤状况	未洗手	洗手
医护人员健康	3.47	3.15
医护人员受损	3.33	3.29
学生/技术人员健康	4.39	3.54
学生/技术人员受损	4.58	4.43

洗手的一个重要用途是预防耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等引起医院感染的耐抗生素皮肤菌群的传播。虽然这些菌群由于抗生素而变得耐药，但当用于洗手时，推荐的防腐剂或消毒剂会选择耐抗生素生物体的证据[59]。然而，许多生物体菌株对三氯生等抗菌肥皂中使用的某些物质具有抗性[59]。

一项对牙医诊所中条状肥皂的研究发现，它们都有自己的菌群，平均有两到五种不同属的微生物，使用频率更高的肥皂更可能有更多物种变种[60]。另一项对公共厕所中条状肥皂的研究发现更多菌群[61]。另一项研究发现，非常干燥的肥皂不会被定植，而所有浸泡在水池中的肥皂都会被定植[62]。然而，一项使用接种了铜绿假单胞菌和大肠杆菌的肥皂的实验发现，用接种的条状肥皂洗手不会将这些细菌传播给参与者的手[63]。