痤瘡發(fā)病相關(guān)的重要皮膚微生物群研究進(jìn)展

劉宇甄 曾榮 徐浩翔 李岷

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 皮膚病醫(yī)院 江蘇省皮膚病性病學(xué)分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210042

痤瘡是一種毛囊皮脂腺單位的慢性炎癥性疾病，研究發(fā)現(xiàn)，至少80%的青少年和成人曾患痤瘡，中國青春期人群中痤瘡患病率也高達(dá)74.3%［1］。痤瘡發(fā)病機(jī)制主要包括以下4 個(gè)方面［2］：皮脂腺大量分泌，毛囊皮脂腺導(dǎo)管上皮過度角化，微生物尤其是痤瘡丙酸桿菌（Propionibacterium acnes，P.acnes）的定植及炎癥反應(yīng)。近年來，宏基因組測序（metagenomic sequencing）、擴(kuò) 增 子 測 序（amplicon sequencing）等高通量測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了多種常見皮膚病的皮膚微生物組學(xué)研究。本文就痤瘡發(fā)病相關(guān)的重要皮膚微生物群研究進(jìn)展作一綜述。

一、正常皮膚微生物群簡介

皮膚微生物群指定植在皮膚上的細(xì)菌、病毒、真菌、螨蟲等全部微生物。如果將皮膚附屬器如毛囊、汗腺導(dǎo)管的面積加入，皮膚總面積至少可達(dá)30 m2［3］，皮膚及其附屬器作為微生物的“宿主”定居了多種微生物。以細(xì)菌為例，在皮膚上發(fā)現(xiàn)42 個(gè)屬的細(xì)菌［4］，主要?dú)w為放線菌（Actinobacteria）、厚壁菌 （Firmicutes）、變形菌（Proteobacteria）和擬桿菌（Bacteroidetes）四個(gè)門，隨著個(gè)體差異、皮膚部位的不同和皮膚微環(huán)境的變化（如濕潤、干燥和皮脂含量改變），這四類細(xì)菌的比例也隨之變化［5］。在含有皮脂腺的部位（除掌跖與指、趾屈側(cè)外），丙酸桿菌屬（Propionibacteriumspp.）是優(yōu)勢菌群，潮濕皮膚上主要是葡萄球菌（Staphylococcus）和棒狀桿菌屬（Corynebacteriumspp.）占優(yōu)勢，而干燥的皮膚上主要分布的是革蘭陰性菌。皮膚上的微生物不僅種類繁多，而且數(shù)量巨大。細(xì)菌培養(yǎng)顯示，每平方厘米潮濕的皮膚上約有100萬個(gè)需氧菌，干燥的皮膚上約有100 個(gè)或更少的需氧菌，而厭氧菌也可高達(dá)10 萬個(gè)。通過16S rRNA 測序估算每平方厘米皮膚上有大約1億個(gè)細(xì)菌［6］。

皮膚微生物群在人出生后不久就開始形成，盡管受不斷變化的外界因素影響［7-8］，但皮膚微生物群落可以穩(wěn)定保持2年，尤其在皮脂腺處真菌和細(xì)菌形成的群落最為穩(wěn)定。這些微生物種群之間既有協(xié)同關(guān)系，又有拮抗關(guān)系，共同維持著皮膚微生態(tài)系統(tǒng)的平衡，與人體健康密切相關(guān)。皮膚上的微生物可以分為共生菌和致病菌。很多正常寄生的微生物如P.acnes、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、糠秕馬拉色菌（Malassezia furfur）等通常不致病，但當(dāng)皮膚的微生物菌群失衡或者機(jī)體免疫功能降低時(shí)，這些微生物大量繁殖，引起或參與痤瘡、特應(yīng)性皮炎、銀屑病等多種皮膚病發(fā)病［9-10］。

二、P.acnes和痤瘡

（一）P.acnes在痤瘡發(fā)病機(jī)制中的作用：定植于毛囊部位的P.acnes可以通過影響皮脂腺、毛囊角栓的形成和機(jī)體的炎癥反應(yīng)參與痤瘡發(fā)病。

1.促進(jìn)皮脂分泌：P.acnes的數(shù)量與皮脂含量高度相關(guān)，皮脂可作為P.acnes的代謝底物促進(jìn)其生長。同時(shí)P.acnes能夠通過增加甘油二酯酰基轉(zhuǎn)移酶的活性，促進(jìn)皮脂分泌，進(jìn)而加重痤瘡患者已存在的與雄激素相關(guān)的皮脂溢出［11］。

2.促進(jìn)粉刺形成：P.acnes具有脂肪分解活性，能夠分解皮脂腺分泌的甘油三酯并釋放游離脂肪酸；同時(shí)P.acnes還能釋放卟啉，卟啉已經(jīng)被證實(shí)是角鯊烯氧化的催化因子。游離脂肪酸和氧化的角鯊烯能夠促進(jìn)粉刺形成［12］。P.acnes不僅可以形成生物膜，發(fā)揮類似生物膠的作用［13］，使角質(zhì)形成細(xì)胞的黏附性增加，還可以激活胰島素樣生長因子-1/胰島素樣生長因子受體-1（IGF-1/IGF-1R）信號通路，使絲聚蛋白的表達(dá)上調(diào)，并增加整合素α3、6S和vβ6的含量，影響角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和分化［14］，從而進(jìn)一步促進(jìn)粉刺形成。

3.促進(jìn)炎癥反應(yīng)：P.acnes與角質(zhì)形成細(xì)胞、單核細(xì)胞等細(xì)胞表面的Toll樣受體（TLR）-2和TLR-4結(jié)合后，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞介素（IL）-1α和IL-β、IL-6、IL-8、IL-12、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、干擾素（IFN）、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子、趨化因子、β 防御素等多種細(xì)胞因子和多肽，引起炎癥反應(yīng)［15］；P.acnes可以激活補(bǔ)體的經(jīng)典途徑和替代途徑，形成C3a 和C5a［16］，從而進(jìn)一步增加血管通透性，趨化白細(xì)胞參與炎癥應(yīng)答；P.acnes還能刺激皮脂腺細(xì)胞，通過分泌轉(zhuǎn)化生長因子β、IL-1β和IL-6促進(jìn)初始T細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)門h17細(xì)胞，同時(shí)激活皮脂腺體細(xì)胞的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體3（NLRP3）炎癥小體，誘導(dǎo)皮脂腺細(xì)胞釋放IL-1β、IL-8、TNF-α。上述因素共同參與痤瘡相關(guān)的炎癥。另外，P.acnes可以產(chǎn)生脂肪酶、蛋白酶、透明質(zhì)酸酶、磷酸酶，并誘導(dǎo)多種細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶，直接損傷毛囊皮脂腺單元和真皮細(xì)胞外基質(zhì)，從而進(jìn)一步導(dǎo)致毛囊皮脂腺單位產(chǎn)生痤瘡皮損，如微粉刺、粉刺、丘疹、膿皰等［17］。

（二）不同型別P.acnes與痤瘡的關(guān)系：隨著研究的深入，P.acnes的型別與痤瘡的關(guān)系也逐漸受到重視。研究發(fā)現(xiàn)，不同型別P.acnes在痤瘡發(fā)病機(jī)制中的作用、對機(jī)體的致病能力及誘發(fā)的機(jī)體免疫應(yīng)答方式均有顯著差異。

1.不同型別P.acnes與痤瘡發(fā)病機(jī)制的關(guān)系：以往根據(jù)血清凝集素反應(yīng)、細(xì)胞壁糖含量及對噬菌體敏感性的不同，將P.acnes分為兩型即Ⅰ型和Ⅱ型，后來又報(bào)道一個(gè)新的進(jìn)化型即Ⅲ型［18］；根據(jù)recA 和tly 基因序列不同，Ⅰ型進(jìn)一步分為ⅠA 和ⅠB 型［19］。根據(jù)多位點(diǎn)序列方法分型（multilocus sequence typing），P.acnes分為［20］ⅠA-1、ⅠA-2、ⅠB-1、ⅠB-2、ⅠB-3、ⅠC、Ⅱ和Ⅲ型。隨著測序的發(fā)展，基于16S 核糖體基因分型（ribotyping）和全基因組測序結(jié)果，P.acnes又被分為不同的核糖型（ribotypes）。這些型別的提出，幫助我們深刻地認(rèn)識了不同種類的P.acnes，其中ⅠA-2（RT4和RT5 亞組）和ⅠB-1型與痤瘡相關(guān)，Ⅱ型（RT6 亞組）存在于99%的正常人中，ⅠA-1、ⅠA-2（RT1 亞組）、ⅠB-2、ⅠB-3在正常人和患者中均可出現(xiàn)，Ⅲ型與痤瘡無關(guān)。

2.不同型別P.acnes對機(jī)體的致病能力差異：與正常皮膚相關(guān)的Ⅱ型P.acnes相比，痤瘡相關(guān)的ⅠA-2型P.acnes能夠產(chǎn)生更多的卟啉，卟啉不僅直接損傷局部組織，還能進(jìn)一步產(chǎn)生活性氧簇，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，加重組織損傷［21］。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)患者攝入較多維生素B12時(shí)，維生素B12會改變痤瘡相關(guān)的ⅠA-2型P.acnes轉(zhuǎn)錄調(diào)控，導(dǎo)致產(chǎn)生更多卟啉，進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)，而正常皮膚相關(guān)的Ⅱ型P.acnes則不會出現(xiàn)上述情況［22］。

3.不同型別P.acnes誘發(fā)的機(jī)體免疫應(yīng)答差異：不同類型的P.acnes誘發(fā)的機(jī)體免疫應(yīng)答也存在差異。Ⅱ型P.acnes誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生更多的IL-8，參與痤瘡發(fā)病；ⅠA型P.acnes能誘導(dǎo)更多的外皮蛋白表達(dá)，其與痤瘡發(fā)病的關(guān)系目前還缺乏進(jìn)一步研究證實(shí)［23］。與Ⅱ型P.acnes相比，ⅠA型和ⅠB 型P.acnes能夠促進(jìn)皮脂腺細(xì)胞表達(dá)更多的β 防御素［24］，并誘導(dǎo)外周血單個(gè)核細(xì)胞分泌更多的IL-17［25］。不同型別P.acnes誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子不同，只有Ⅱ型P.acnes可誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞發(fā)揮抗菌活性從而殺滅P.acnes，而痤瘡相關(guān)的ⅠA-2 型和ⅠB-1 型P.acnes不能誘導(dǎo) Th17 細(xì)胞出現(xiàn)類似免疫反應(yīng)［25］。最近，Dagnelie 等［26］研究24 例重度痤瘡患者，發(fā)現(xiàn)P.acnes中ⅠA-1 型占優(yōu)勢，在面部和背部分別占所有種類P.acnes的72.7%和95.6%，還發(fā)現(xiàn)患者面部和背部P.acnes型別一致性高達(dá)71.4%，而12 例正常對照僅為45.5%，提示重度痤瘡皮損的出現(xiàn)與P.acnes在皮膚中的多樣性降低有關(guān)，可能是患者皮膚的微生物群改變影響了皮膚的先天免疫功能，從而誘發(fā)了明顯的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致重度痤瘡皮損的出現(xiàn)［26］。

三、葡萄球菌和痤瘡

在葡萄球菌屬中，多數(shù)細(xì)菌如表皮葡萄球菌為非致病菌。Dreno 等［27］分析26 例輕中度痤瘡患者面部皮損的菌群，發(fā)現(xiàn)與自身正常皮膚相比，痤瘡皮損中含量最多的細(xì)菌是葡萄球菌，在粉刺處葡萄球菌占全部細(xì)菌的33.9%，丘疹-膿皰處占34%，而正常皮膚處占26.8%，而且葡萄球菌比例隨著該病嚴(yán)重程度增加而增加。由于受取材標(biāo)本量的限制，未能對葡萄球菌進(jìn)一步分類，但作者分析認(rèn)為，非毛囊部位皮膚的微環(huán)境更適合需氧及兼性厭氧的葡萄球菌尤其是表皮葡萄球菌生長。一項(xiàng)來自泰國的研究也顯示，青春期痤瘡患者非毛囊部位的淺表皮膚中，除了P.acnes外，更易檢測出表皮葡萄球菌，其所占比例約為正常對照組的2倍［28］。

目前仍不清楚表皮葡萄球菌與痤瘡發(fā)病的關(guān)系。以往研究發(fā)現(xiàn)，表皮葡萄球菌能將甘油代謝生成一種短鏈脂肪酸琥珀酸［29］，后者可抑制P.acnes的生長。另外還有學(xué)者分離出了一種具有功能性早期分泌性抗原靶6（ESAT-6）分泌系統(tǒng)的表皮葡萄球菌，該系統(tǒng)可能通過分泌多態(tài)性毒素抑制P.acnes生長。Xia 等［30］在 2016年報(bào)道表皮葡萄球菌通過分泌葡萄球菌脂磷壁酸誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)miR-143并抑制TLR2 表達(dá)，從而減輕P.acnes誘導(dǎo)的皮膚炎癥反應(yīng)。這似乎提示葡萄球菌尤其是作為皮膚正常菌群的表皮葡萄球菌對痤瘡的發(fā)生具有抑制作用，但仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。

四、馬拉色菌和痤瘡

在臨床工作中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)［31］部分難治性痤瘡患者表現(xiàn)為分布在下頜部和面部的炎性丘疹和膿皰，接受足療程的抗生素、異維A酸治療等效果欠佳，他們認(rèn)為可能與馬拉色菌感染相關(guān)，試驗(yàn)性地給予抗真菌藥物治療，皮損明顯改善或消退。故他們認(rèn)為，馬拉色菌可能是頑固性痤瘡患者的病因，而非P.acnes，并認(rèn)為面部皮脂含量高給馬拉色菌提供了合適的生長條件，同時(shí)患者錯(cuò)誤的面部清潔方式加劇了皮膚的水油失衡，使皮脂分泌增多。Song 等［32］也找到了馬拉色菌與痤瘡發(fā)病相關(guān)的證據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)在20～30歲和30～40 歲年齡組痤瘡患者的胸部更容易分離出限制馬拉色菌（M.restricta）和球形馬拉色菌（M.globosa）。Numata等［33］對100例面部痤瘡患者的研究結(jié)果也證實(shí)患者皮損處M.globosa明顯增多。

2016年Akaza 等［34］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，15 例痤瘡患者面部毛囊處均存在較多數(shù)量的馬拉色菌，同時(shí)也有P.acnes和鏈球菌，其中M.restricta多于M.globosa。雖然非毛囊皮膚處也有類似發(fā)現(xiàn)，但是其數(shù)量顯著少于毛囊處。而且，痤瘡炎癥程度與馬拉色菌的數(shù)量相關(guān)，而與P.acnes的數(shù)量等無關(guān)。他們還認(rèn)為馬拉色菌作為毛囊的常駐菌群之一，其體積約為P.acnes的100倍，脂肪酶活性也是P.acnes的100倍左右，因此應(yīng)該能夠通過引起炎癥而導(dǎo)致痤瘡。

五、其他相關(guān)微生物和痤瘡

部分學(xué)者在痤瘡患者的毛囊皮脂腺中分別發(fā)現(xiàn)顆粒丙酸桿菌［35］、貪婪丙酸桿菌［36］和結(jié)核棒狀桿菌［37］等。但是目前尚無相關(guān)研究證實(shí)這些菌與痤瘡致病相關(guān)。

總之，皮膚上定植了包括P.acnes、葡萄球菌和馬拉色菌在內(nèi)的種類不同、數(shù)量巨大的微生物群，它們之間相互影響，同時(shí)也影響著宿主的免疫系統(tǒng)。未來在皮膚微生物群與痤瘡發(fā)病機(jī)制方面的研究將會獲得更多的原創(chuàng)性成果，這將使我們更好地認(rèn)識并治療痤瘡。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突