皮肤微生物群与特应性皮炎

苏惠春 姚煦 王宝玺

210042南京，中国医学科学院 北京协和医学院 皮肤病医院过敏与风湿免疫科（苏惠春、姚煦）；中国医学科学院 北京协和医学院 整形外科医院皮肤科（王宝玺）

皮肤微生物群与特应性皮炎

苏惠春 姚煦 王宝玺

210042南京，中国医学科学院 北京协和医学院 皮肤病医院过敏与风湿免疫科（苏惠春、姚煦）；中国医学科学院 北京协和医学院 整形外科医院皮肤科（王宝玺）

皮肤的微生物群与机体保持着稳态关系，影响皮肤的屏障和免疫功能。皮肤微生物群的构成受多种因素的影响，具有多样性和特异性。以金黄色葡萄球菌为优势菌和皮肤微生物群的多样性降低是特应性皮炎的主要特点。金黄色葡萄球菌的过度繁殖加重了特应性皮炎的炎症反应。表皮葡萄球菌虽然也是特应性皮炎优势菌，但通过树突细胞、分泌IL⁃17A的Th17细胞/IL⁃17通路调节皮肤屏障免疫反应，拮抗金黄色葡萄球菌过度繁殖，发挥保护性免疫防御作用。马拉色菌可以通过定植、致敏和交叉反应等多种机制诱导和加重特应性皮炎的炎症反应。皮肤益生菌的研究有望为特应性皮炎的治疗提供新的方向。

皮肤；微生物群落；皮炎，特应性；益生元；免疫；金黄色葡萄球菌

皮肤微生物群构成受多种因素的影响，具有多样性和个体特异性［1］，皮肤的微生物群在调控致病菌的定植，影响皮肤屏障和介导皮肤先天和后天免疫反应中发挥重要的作用。近年来，特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）的发病率逐年增加。研究显示，AD患者皮肤微生物群的多样性降低与病情密切相关。皮肤微生物群与AD的发病的关系正在被广泛关注［2］。

一、皮肤的微生物群的种类和影响因素

皮肤的微生物群是指皮肤上生存的微生物的总称，包括细菌、真菌、螨虫和病毒，每个人体都有独特的皮肤微生物群。皮肤微生物群包括暂驻菌和常驻菌，前者从环境中获得并暂时停留在皮肤上，后者是与宿主保持着动态平衡关系的共生菌。暂驻菌和常驻菌的种类是由分布区域的特点决定（如pH、湿度、含盐量、皮脂），并随着内部因素（如基因型、年龄、性别）和外部因素（如职业、生活方式、地理位置、使用抗生素或者化妆品）的改变而变化［3］。

1.皮肤微生物群的主要类型和菌种：通过健康志愿者的分析发现，皮肤微生物群包含放线菌门、硬壁菌门、蛋白菌和拟杆菌门，主要为棒状杆菌属、真细菌属、丙酸杆菌属、葡萄球菌属、链球菌属［4］和马拉色菌属［5］，及一些少见微生物，如Merkel细胞多聚病毒、阴道加德那菌和溶血性链球菌［6］。微生物并非均匀一致的分布在皮肤角质层，在角质层和颗粒层相邻处及真皮层也存在着极少数的细菌。位于皮肤角质层深层的微生物被认为是宿主的内源性菌群，在皮肤修复后短期的微生物再定植中发挥作用。在角质层深层，以葡萄球菌属为代表的硬壁菌门数量相对较多，放线菌门数量较少［3，7］。

2.皮肤微生物群的主要影响因素：

（1）分娩方式的影响：研究发现，通过阴道分娩的新生儿的皮肤微生物群的构成类似于母亲阴道的微生物群。剖宫产的新生儿的皮肤微生物的构成类似于母亲皮肤的微生物群［8］。

（2）部位的影响：丙酸杆菌是皮脂分泌部位最主要的嗜脂性常驻菌，这与皮脂腺相对缺氧微环境有关［9］。葡萄球菌和棒状杆菌是潮湿部位，包括脐部、足底、腘窝和肘窝最多的菌种。棒状杆菌也是鼻前庭最常见的细菌。皮肤干燥区包括前臂、臀部和手，细菌的种类最多，包括放线菌门（棒状杆菌）和其他变形菌门（如α、β、γ变形杆菌）、硬壁菌门、拟杆菌门［3，7］。

（3）性别和基因的影响：皮肤微生物群的多样性存在性别差异。男性的菌种比女性多样。男性有较高比例的链球菌、肠杆菌、消化球菌、消化链球菌、棒状杆菌等；女性比男性有更多的乳酸杆菌、丙酸杆菌属、加德那菌属、栖水菌属等［7］。个体基因的变异会影响皮肤微生物群组成。研究发现，三磷酸腺苷结合暗盒亚家族C11（adenosine triphosphate binding cassette sub family C member 11）基因第538位点上A/A基因型的患者与G/A和G/G基因型的患者比较，其腋窝的葡萄球菌减少，棒状杆菌数目增加［10］。

（4）其他因素的影响：皮肤的微生物菌群可能还受到年龄、皮肤状况（生理或病理改变）、季节、生活方式、社会活动或经济收入水平等的影响。如儿童以厚壁菌门（链球菌），拟杆菌，变形杆菌占优势，成人则以棒状杆菌属和丙酸杆菌属占优势［11］。

二、AD患者皮肤微生物群的特点

研究发现，＞90%的AD患者皮肤表面有金黄色葡萄球菌（金葡菌）定植，而在正常人群中不超过5%［12］。AD病情的严重程度与微生物的多样性减少密切相关，急性期AD患者皮肤内微生物群的构成和多样性减少，而在缓解期和治疗后微生物群的构成和多样性增加。AD患者的肘窝和腘窝皮损的微生物种类比正常人的少，表明AD皮损的环境可能是特定的菌种，如葡萄球菌存在的理想微环境［13］。高通量的DNA测序发现，AD的皮损处表皮葡萄球菌和金葡菌明显增多，治疗后局部皮肤内链球菌、丙酸杆菌、棒状杆菌的数量增加［14］。Bilal等［15］对80例AD患儿进行了皮损区和非皮损区的细菌培养，发现皮损处比非皮损处可分离出更多的葡萄球菌，粪肠球菌、屎肠球菌、鸡肠球菌、极小棒状杆菌。除外革兰阳性球菌，AD患儿还常合并链球菌和革兰阴性菌定植。皮损处革兰阴性菌的分离率为8.8%，与皮损的严重程度相关，主要包括成团泛菌、阴沟肠杆菌、产吲哚黄杆菌和洛菲不动杆菌。真菌的异常定植也与AD发病密切相关，目前研究发现约有50种真菌定植在AD的皮肤上，其中马拉色菌是最主要的定植真菌，主要包括球形、限制型、合轴等3种。AD患者皮损区合轴马拉色菌最多见，而非皮损区球形马拉色菌更多见；但日本的研究发现球形马拉色菌是AD患者皮损区主要的定植真菌，表明马拉色菌的分布可能有地理差异［16］。

三、引起AD微生物群变化的主要因素

皮肤屏障功能异常、抗微生物肽含量降低和异常免疫应答决定了皮肤微生物群的改变。AD患者广泛存在皮肤屏障功能异常，编码丝聚合蛋白（FLG）的基因突变导致颗粒层中丝聚合蛋白含量降低，从而降低皮肤内天然保湿因子（NMF）的含量，引起皮肤局部pH值升高和皮肤水合作用降低，导致皮肤微生物群失调［17］。同时，AD患者皮肤中抗微生物肽的水平失调，如LL37含量降低和RNA酶7、β防御素2表达增高，不仅降低了机体对外源微生物的防御能力，也促进了局部微生物群的失调，降低了微生物群的多样性。AD患者局部皮肤微环境中胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）表达增高，作为一种强促Th2型免疫反应的细胞因子，TSLP在降低表皮分化和破坏皮肤屏障，以及降低皮肤抗微生物肽防御功能和促进微生物定植方面发挥重要作用［18］。以上的因素，综合决定了AD患者皮肤的微生物群的构成和多样性与正常人群的差异。

四、微生物群的变化对AD的影响

1.金葡菌异常繁殖加重AD炎症：解聚素和金属蛋白酶17（A disintegrin and metalloproteinase，ADAM17）是一种跨膜的蛋白酶，可以分裂多种结合膜的蛋白质成可溶解的成分，在肿瘤坏死因子α及EGFR信号通路起着主要的作用，可以分解细胞表面的pro⁃TNF⁃α和pro⁃EGFR配体成为活化的形式。利用Adam17fl/flSox9⁃Cre小鼠模型研究发现，ADAM基因敲除的小鼠可自发性出现湿疹皮损、皮肤屏障破坏异常、经皮水丢失增加、IgE升高和以CCL17为主的Th2型趋化因子表达水平增高，局部皮肤淋巴结内Th1、Th2和Th17细胞数量显著增加，与人AD临床特点完全相符。Adam17fl/flSox9⁃Cre小鼠同时出现了皮肤微生物群改变。与野生型小鼠比较，ADAM基因敲除小鼠在生后第6周皮肤表面出现以金葡菌和牛棒状杆菌为优势菌的菌群分布，并与皮损的严重度并行，局部抗生素治疗可以降低金葡菌和牛棒状杆菌的数量，从而改善病情。表皮生长因子受体（EGFR）通路在调节表皮内环境稳定中发挥重要作用，而EGFR的配体是ADAM17的底物，ADMA基因敲除所致的EGFR信号通路的异常参与了皮肤微生物群的失调。皮肤金葡菌数量异常增多后，朗格汉斯细胞参与诱导IL⁃17A产生，诱发局部皮肤炎症［19］。

金葡菌还可通过分泌具有超抗原特性的毒素直接激活T细胞等免疫细胞而加重AD的炎症反应。来源于AD患者的研究证据显示，50%的从AD皮损中分离的金葡菌可产生毒素，如SEB（葡萄球菌肠毒素B）等，毒素特异性Inge与AD的严重程度相关；金葡菌表面蛋白A（SPA）可刺激T细胞释放细胞因子引起呼吸道上皮细胞的炎症；金葡菌δ毒素可诱导皮肤肥大细胞脱颗粒诱发局部的过敏反应［20］。SEB不仅引发皮肤湿疹样改变和皮损内T细胞浸润和SEB特异性T细胞扩增，还可以激活系统性Th17/IL⁃17反应，加剧OVA经皮致敏引起的系统性Th2的免疫反应［21］和增加AD患者屋尘螨特应性斑贴试验反应。金葡菌毒素本身也可加剧皮肤屏障的破坏［9，22］。减少金葡菌的定植可有效缓解湿疹的严重程度。

2.表皮葡萄球菌发挥保护性免疫调节作用；皮肤的共生菌是皮肤免疫反应的重要驱动器和扩增器。作为皮肤的共生菌之一的表皮葡萄球菌可以调节宿主的天然免疫反应。表皮葡萄球菌在拮抗金葡菌和诱导保护性免疫反应过程中发挥一定功能的作用［9］。表皮葡萄球菌通过作用于CD11b+DC/CD103+DC调控IL⁃1信号通路，从而诱导皮肤内或局部淋巴结内表皮葡萄球菌特异性的分泌IL⁃17A的T淋巴细胞（包括CD8+T细胞、部分CD4+T细胞或者Tc17细胞）活化，分泌IL⁃17A，参与诱导屏障免疫反应和介导前炎症反应。IL⁃17A还可以诱导成纤维细胞、角质形成细胞、巨噬细胞等产生多种细胞因子、趋化因子和前列腺素等。在病原菌感染和自身免疫性炎症过程中，IL⁃17A增强局部保护性炎症防御反应。皮肤损伤时，损伤细胞释放RNA，通过活化角质形成细胞表面Toll样受体3而介导炎症反应。表皮葡萄球菌的脂磷壁酸LTA可通过活化角质形成细胞Toll样受体2，诱导TNF受体相关因子1而抑制Toll样受体3信号通路活化，抑制损伤介导的炎症反应［9］。

3.马拉色菌参与AD发病的多重角色：AD患者皮肤内抗菌肽降低导致马拉色菌过度生长，pH值升高可以刺激马拉色菌抗原释放。马拉色菌不仅是感染原，也是AD的主要过敏原，部分马拉色菌抗原与宿主蛋白具有同源性，如合轴马拉色菌抗原Malas13和人的硫氧还蛋白同源，可引起自身变态反应［20］。当马拉色菌数量异常增多后，局部皮肤内的抗原提呈细胞摄取马拉色菌抗原，并将抗原信息提呈给T细胞，上调黏附分子，诱导白细胞皮损内聚集。同时作为AD常见过敏原，马拉色菌特异性的IgE不仅可以通过Ⅰ型超敏反应机制介导肥大细胞活化，还可以通过交叉反应引起自身变态反应的发生，从而加重AD病情。故以头颈部为主要累及部位的AD患者，有局部马拉色菌定植增加，需加用抗真菌治疗才能较好控制病情［23］。

五、益生菌可有效预防和治疗AD

益生菌乳杆菌GG通过诱导肠道T调节细胞聚集和功能成熟机制，在重建肠道微生物群和治疗抗生素相关的腹泻方面取得了较好临床疗效［1］。鉴于益生菌治疗过敏的腹泻的经验，提示皮肤益生菌可能会有效治疗皮肤炎症。近年来，有数个临床试验报道了益生菌有效预防过敏性疾病的研究数据。Kuitunen等［24］的研究显示，益生菌补充饮食可明显改善婴儿AD病情。Rosenfeldt等［25］研究显示，给予1 ～ 13岁的AD儿童为期6周的益生菌治疗，56%的患儿病情明显改善。Kalliomäki等［26］研究显示，如果一级亲属患有过敏性疾病的母亲在怀孕期间给予乳杆菌GG治疗，并持续至生后6个月，随访到婴儿2岁时，AD的发生率仅为35%，而对照组为70%。以上的证据均证实了益生菌可有效预防AD的发生。推测与肠道益生菌的治疗可改变系统免疫反应有关，如益生菌肠道菌群通过调节特异性T细胞亚群特别是Th1而影响其他器官的免疫反应。来源于实验室的研究证据显示，乳酸杆菌属可竞争性抑制金葡菌黏附于角质形成细胞；阻止紫外线引发的弹性蛋白酶产生，降低前炎症细胞因子IL⁃1和IL⁃10的分泌，和减少皮肤内Langerhans细胞数量［27］；局部皮肤的微生物群的补充或益生菌的应用可减少金葡菌的定植，预防皮损发生和缓解AD病情［28］。

六、结语

AD皮肤微生物群的研究数据仍然有限。目前的研究证据显示，以金葡菌为优势菌的局部微生物群构成加剧了皮肤屏障功能和免疫功能的异常；表皮葡萄球菌通过诱导分泌IL⁃17A的T细胞活化而参与保护性免疫防御反应。纠正皮肤表面微生物群失衡状态，重建皮肤微生物群将会成为AD重要的研究方向和治疗方向。但是，皮肤微生物群和局部免疫反应，以及临床间的相关性仍不明确，尚待深入研究。

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Skin microbiome and atopic dermatitis

Su Huichun,Yao Xu,Wang Baoxi
Department of Allergy and Rheumatology,Institute of Dermatology,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking

Union Medical College,Nanjing 210042,China（Su HC,Yao X）;Department of Dermatology,Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Beijing 100144,China

Skin microbiome maintain homeostasis with the host,and affect skin barrier and immune function.The components of skin microbiome are diverse and specific,and are affected by multiple factors.The predominance ofStaphylococcus aureusand decrease in diversity of skin microbiome are a characteristic of atopic dermatitis.The overgrowth ofS.aureuscan aggravate inflammatory reactions in AD.S.epidermidis,although another predominant bacterium in AD,exerts an immunoprotective role by regulating skin barrier⁃associated immunoreactions through the dendritic cells,interleukin（IL）⁃17A⁃producing Th17 cells/IL⁃17 pathway,and by suppressing the overgrowth ofS.aureus.Malasseziacan induce and aggravate inflammatory reactions in AD through colonization,sensitization,cross reactions,and other mechanisms.Studies on skin probiotics may provide new directions for the treatment of AD.

Skin;Microbial consortia;Dermatitis,atopic;Prebiotics;Immunity;Staphylococcus aureus

s:Yao Xu,Email:dryao_xu@126.com;Wang Baoxi,Email:wangbx@ncstdlc.org

10.3760/cma.j.issn.0412⁃4030.2014.01.001.

2015⁃12⁃02）

（本文编辑：吴晓初）

姚煦，Email：dryao_xu@126.com；王宝玺，Email：wangbx@ncstdlc.org

DOI：10.3760/cma.j.issn.0412⁃4030.2016.10.028

国家自然科学基金（81171501、81371735、81573045）；2014年亚美医学基金会（MMAAP）皮肤病项目基金；江苏省自然科学基金（BK20150166）

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（81171501,81371735,81573045）;Milstein Medical Asian American Partnership（MMAAP）Foundation Research Project Award in Skin Disease in 2014;Natural Science Foundation of Jiangsu Province（BK20150166）