【技术交流】化妆品研发新趋势！微生物菌群平衡与皮肤健康
2016.12.08
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皮肤是机体和环境接触的主要界面，也是无数微生物的家园，这些微生物组成的复杂生态系统被称为皮肤微生物组。包括细菌、真菌、病毒、支原体以及某些原虫。
2009年，美国国立卫生研究院、美国国家人类基因组研究所和美国国家癌症研究所对人体皮肤微生物进行了较为详细的研究。发现分属19个门，205个属的11.2万种菌。皮肤表面10万个细菌/平方厘米
分类：
常住菌群：固有菌群永久定居于皮肤上，这些微生物能够在皮肤上生长和繁殖，不侵入或破坏皮肤组织。固有微生物是无害共生体(表皮葡萄球菌、痤疮丙酸杆菌等)。
暂住菌群：暂居菌群是置于皮肤上、但是不在那里繁殖的微生物，或者在皮肤上繁殖和短期存在的污染物。暂居有机体是可能的病原体(棒杆菌、产色素的微球菌、需氧革兰阴性杆菌)。
分布：
脸部：我们的脸由于长期暴露在空气中，空气中存在的微生物在我们脸上的委实不少，例如：不动杆菌、微球菌、葡萄球菌属、奈瑟氏菌、芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌等。有其需要注意的是痤疮丙酸杆菌（P. acnes）是革兰染色阳性的厌氧短杆菌，细胞内寄生，属于皮肤的正常菌群，一般寄居在皮肤的毛囊及皮脂腺中。随着青少年的发育成熟，毛囊口出现角栓，皮脂腺分泌功能也明显增加，因皮脂含有较多脂肪酸等成分，适合P. acnes的生长及繁殖，从而成为痤疮最主要的病因之一。
腋窝：腋窝部的常住菌有表皮葡萄球菌及类白喉杆菌。（它们也是为皮肤的常住菌）藏在腋窝的微生物每平方厘米高达10亿至100亿个。需要注意的是，狐臭是由于人体大汗腺异常分泌或者分泌旺盛。人体的汗液本身并没有异味，棒状菌群被皮肤分泌的脂肪酸滋养，从而繁殖滋生大量细菌，由此产生难闻的气味。
手掌：每个人手上平均有大约150种微生物。研究者对51名大学生的双手进行了详细检测，一共发现4742种细菌，平均每只手上有150种细菌，只有5种出现在每一只被检测的手掌上，就连同一个人的两只手都只用17%的细菌是相同的。一双未洗过的手上最多有80万个细菌，一克指甲垢里藏有38亿个细菌！但是清洗手是不是就最好呢？不不不！！！正常皮肤菌群被抗生素或过度洗涤而损害时，病原微生物定居的危险就会急剧增加。所以我们洗手也不要太频繁。
足脚：一般人都有脚臭。脚气是由真菌感染所引起的一种常见皮肤病。致病菌：红色毛藓菌为主，其次为须癣毛癣菌、断发毛癣菌和絮状表皮癣菌。
此外在人的一生中，菌落分布并不是一成不变的。
菌落随年龄的趋势：婴儿出生后最初几天，皮肤菌群还未发展，因此金黄色葡萄球菌感染的危险非常高。
皮肤表皮葡萄球菌有随年龄增加而减少的趋势。
皮肤金黄色葡萄球菌、前额的疤疮丙酸杆菌有随年龄增加而增加的趋势。
性别差异影响：20岁以前男女间疤疮丙酸杆菌（厌氧菌）无差异，而20岁以后男性疤疮丙酸杆菌密度显著地高于女性，前者平均每平方厘米前额皮肤6.7*105个活菌，后者为6*103。而需氧菌的性别差异不显著。
宿主前额皮肤优势种群的演替，与宿主皮脂产生增减相平行，皮脂产生受人雄激素的影响，青春期分泌增加，皮脂腺也分泌旺盛，皮脂类物质对皮肤优势细菌种群生长提供重要的刺激物质或营养。
这么多微生物，有没有对人体有益的呢？有的！
皮肤菌群功能
营养作用
人提供给皮肤菌群的营养：表皮鳞状上皮细胞逐渐角化后一些残余物如磷脂和相当数量的胱氨酸、半胱氨酸等氨基酸。皮肤每日蒸发和排汗约500毫升水分，并带出一定量的糖、电解质等。
皮肤菌群提供给人的营养：皮肤微生物分解脂类、固醇类、角质蛋白等可通过角质层细胞膜、毛囊开口处及细胞间隙为皮肤棘细胞和基底层圆柱细胞等吸收，促进皮肤细胞的生长，延缓皮肤老化和皱纹的产生。
协助皮肤生理功能发挥
皮脂腺分泌的脂质由微生物作用形成一层乳化脂质膜，该脂质膜由许多游离脂肪酸构成，称为酸罩，它可以中和沾染皮肤的碱性物质，抑制细菌、真菌等致病微生物生长，对皮肤起保护作用。
乳化脂质膜与角质层一起防止水分过度蒸发作用，对皮肤体温调节有重要作用。
免疫作用
皮肤微生物尤其是暂住菌中致病菌或条件致病菌作为自然存在的非特异性抗原，刺激机体的免疫系统，以增强机体一般免疫力。
与暂居或致病菌相比，固有皮肤菌群能更好地适应于皮肤，通过竞争皮肤表面的附着位点和必需营养来防御病原微生物的定居。
最后我们在分享两个国外关于微生物和皮肤的研究
美国国立过敏与传染病研究所（NIAID）领衔的研究团队，在《Nature》杂志上发表文章《Commensal-dendritic-cell interaction specifies a unique protective skin immune signature》指出，皮肤微生物组能够显著影响机体的免疫力。
皮肤上共生的微生物群体有着很高的多样性，这个群体的组成会随着时间推移而发生改变。研究人员通过小鼠研究发现，皮肤共生菌能够与皮肤内的免疫系统进行互作，进而引起相应的免疫应答。这一机制在组织内稳态和局部免疫中起到了重要的作用。
研究人员将不同类型的共生菌移植到小鼠身上，促使小鼠生产共生菌特异性的免疫细胞。举例来说，表皮葡萄球菌S. epidermidis（一种常见的皮肤共生菌）移植到小鼠皮肤上之后，增加了CD8+ T细胞的数量，而这种免疫细胞能生产化学信使IL-17A。研究表明，表皮葡萄球菌能够在不引起炎症的情况下增强机体对特定病原体的免疫力。
进一步研究显示，树突细胞（Dendritic cell）在上述非炎症的特异性应答中起到了关键的作用。表皮葡萄球菌通过这一机制为小鼠提供保护，抵御致病性真菌的感染，去除CD8+ T细胞或者中和IL-17A会使这种保护失效。
不同类型的皮肤共生菌能引起不同的免疫应答，这说明皮肤中驻留的免疫细胞能够快速感知和应对皮肤菌群发生的改变。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。
为了深入理解组织特异性免疫和相关病理过程，研究人员下一步将会鉴定与皮肤共生菌有关的化学信使，分析它们对免疫系统的刺激效果。鉴于皮肤共生菌能在不引起炎症的情况下激活免疫系统，人们还可以在此基础上开发新佐剂（免疫促进物质）添加到疫苗或药物中去。
另一个研究是：2016年5月6日--根据一项新的宏基因组学研究，尽管经常清洗和接触富含细菌的物体，我们个人的皮肤微生物环境在一段时间后仍然保持高度稳定。这一认识可能能够被用来更好地理解一系列人类皮肤疾病，从而有助开发益菌素（prebiotic）、益生菌（probiotic）和微生物移植方法。相关研究结果发表在2016年5月5日《Cell》期刊上，论文标题为“Temporal Stability of the Human Skin Microbiome”。论文通信作者为来自美国国家癌症研究所的Heidi Kong和来自美国国家人类基因组研究所的Julie Segre。
人皮肤是一种生态系统，由各种各样的细菌、真菌和病毒栖息地组成。尽管这些微生物中的大多数是无害的或有益的，但是一些微生物已与诸如痤疮、牛皮癣和湿疹之类的皮肤疾病相关联。研究整个皮肤部位的微生物群落变化是理解诸如湿疹为何往往影响诸如四肢弯曲处之类的潮湿部位的关键。然而，在此之前，科学家们一直不清楚在整个皮肤部位发现的微生物群落如何随着时间变化发生变化和这些变化如何可能影响人类健康。
在最近的一项宏基因组学研究中，Kong和Segre发现细菌、真菌和病毒群落不仅对特定的皮肤部位表现出强烈的栖息偏好性，而且起着微生物印迹（microbial fingerprint）的作用，其中这种微生物印迹对个人而言是高度独特的。在这项新的研究中，他们通过研究这些皮肤微生物群落的纵向稳定性（即时间稳定性）而扩大研究。研究人员在三个相继的时间点（从1个月到2年）上获取12名健康人的皮肤样品，然后在17个皮肤部位进行宏基因组鸟枪法测序。
令人吃惊的是，皮肤微生物群落在一段时间后保持稳定，尽管经常遭受外部扰动，如经常接触其他人、衣服和环境。每个人并没有从环境中获得流行的微生物，相反保持各自独特的微生物特征。然而，皮肤微生物群落稳定性在不同人之间和微生物物种之间存在差异，其中一些人比其他人表现出更多的变化。
此外，一些皮肤部位比其他部位含有更多差异的微生物群落。比如，诸如外耳道之类的油性皮肤部位含有最为稳定的细菌和真菌群落，而高度暴露在外的干燥部位（如手掌）在一段时候后也表现出显著的稳定性。相反，具有高度微生物多样性的皮肤部位，如脚部和潮湿部位，在一段时间后稳定性最差，这可能是由于诸如个人卫生或接触多变的环境之类的因素的缘故。
这项研究的一个限制在于它只关注少量健康成年人。在未来的研究中，Kong和Segre计划利用他们了解到的关于健康皮肤微生物的知识研究湿疹和原发性免疫缺陷症患者。Segre说，“未来的研究能够利用健康成年人皮肤微生物群落的相对稳定性，理解各种各样的暴露或疾病状态如何改变这些皮肤微生物。比如，对痤疮患者的研究可能探究特异性的微生物物种是否在青年期痤疮发作期间旺盛生长，或者利用诸如抗生素之类的药物治疗后，特异性的微生物物种是否发生变化”。
关于皮肤和微生物的关系潇哥今天就介绍这么多了，希望能够对研发的小伙伴提供一些帮助，我们在设计产品的时候，微生物尤其是有益菌，或者有益菌的代谢产物中，哪些营养也是可以添加到我们的产品中去的，这应该会是我们所有研发工程师在设计产品配方的时候需要考虑到的新趋势！
技术来源：
《Temporal Stability of the Human Skin Microbiome》
《Commensal-dendritic-cell interaction specifies a unique protective skin immune signature》
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