第一节　皮肤微生物组成及影响因素

一、皮肤微生物组成

皮肤微生物是皮肤微生态系统的重要成员，皮肤表面的菌群通常可分为常驻菌和暂驻菌。常驻菌是一群在健康皮肤上定居的微生物，包括葡萄球菌、棒状杆菌、丙酸杆菌、不动杆菌、马拉色菌、微球菌、肠杆菌及克雷伯杆菌等。暂住菌是指通过接触外界环境而获得的一类微生物，包括金黄色葡萄球菌、溶血链球菌及肠球菌等，它们是引起皮肤感染的主要病原菌。细菌是皮肤表面的优势菌，此外皮肤上也存在少量真菌。从门水平上看，皮肤表面的细菌主要由四个菌门构成，分别是放线菌门、厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门（图2-1）。从属水平看，皮肤表面的细菌主要为棒状杆菌属、葡萄球菌属和丙酸杆菌属。这些细菌在维护皮肤健康方面功不可没。

二、皮肤微生态影响因素

1.宿主因素

特定的宿主因素，如年龄、性别、位置，对皮肤微生物区系均有影响。年龄对皮肤微环境的影响很大，因此，年龄对微生物定植具有较大的影响。在子宫内，胎儿的皮肤是无菌的，出生后微生物便立即定植，发生在阴道分娩或剖腹产分娩的出生后几分钟内。未来的一个重要研究方向便是探讨在生命的第一年皮肤及其他部位的微生物群落的建立和稳定，如新生婴儿暴露其环境以及其免疫机制成熟。男性和女性之间的生理和解剖学上的差异，如汗腺、皮脂腺、激素产物等，部分原因导致性别之间皮肤微生物的差异。男性和女性的皮肤菌群的比较表明，女性手上的细菌多样性大于男性，但目前尚不清楚是由于生理因素还是不同卫生习惯和美容引起。个体之间的差异显示，菌群社群在鼻翼皱褶、背部和胸骨（胸部）的皮脂腺区变化最小，这些研究主要集中在少数几个稳定的菌群，如丙酸杆菌和葡萄球菌属，但是稀有、暂住菌群组建菌群平衡，以及个体之间菌群的变化，影响因素尚不清楚。

2.皮肤附属器

皮肤内陷和附件，包括汗腺（汗腺和大汗腺）、皮脂腺和毛囊，都有自己独特的菌群。皮脂腺连接着毛囊，形成毛囊皮脂腺单位，分泌丰富的脂质物质——皮脂，皮脂是一种疏水性保护膜，保护和润滑皮肤和头发，并起到一种抗菌屏蔽作用。皮脂腺相对缺氧，支持兼性厌氧菌如痤疮丙酸杆菌的生长，痤疮丙酸杆菌中含有降解皮脂的痤疮丙酸杆菌脂肪酶，水解皮脂中的甘油三酯，释放游离脂肪酸。细菌可以黏附到这些游离脂肪酸上，这有助于解释痤疮丙酸杆菌在皮脂腺中的定植，这些游离脂肪酸也有助于皮肤表面呈酸性（pH值为5）。许多常见的病原菌，如金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌，在酸性环境中被抑制，因此对凝固酶阴性葡萄球菌和棒状杆菌的生长是有利的。然而，皮肤阻塞导致pH值升高，将有利于金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌生长。因为人类与其他动物相比，能够产生更多的皮脂甘油三酯，所以在人类皮肤上定植更多的痤疮丙酸杆菌。

3.皮肤表面的地形学

皮肤表面的地形变化基于皮肤解剖区域差异。基于培养的方法研究，不同的地形区域支持着不同的微生物。温度、湿度较高的区域，如腹股沟、腋窝和趾蹼，更适合微生物生长（例如革兰氏阴性杆菌、金黄色葡萄球菌和棒状杆菌）。具有高密度的皮脂腺区，如面部、胸部和背部，更适合微生物的生长（例如丙酸杆菌和马拉色菌）。与其他部位相比，手臂和腿部的皮肤比较干燥，表面温度变化波动较大，与温暖潮湿环境的区域相比，这些区域含有的微生物在数量上较少，这也证实了皮脂腺区微环境（如额头）是决定微生物定植的主要因素。

4.身体部位

分子生物学方法检测细菌多样性的概念，强调皮肤菌群是依赖于身体部位。细菌定植是依赖于皮肤的生理部位，与特定的潮湿、干燥、皮脂腺微环境等相关。在一般情况下，皮脂腺部位的细菌多样性似乎是最低，这表明微生物菌群选择定植位置具有苛刻的条件，皮脂腺密集部位以及包括额、耳后皱褶、背和鼻翼皱褶（鼻孔侧），丙酸杆菌占主导地位，这也证实了丙酸杆菌是毛囊皮脂腺单位的亲脂性居民。

宏基因组分析和培养法研究表明，葡萄球菌和棒状杆菌最喜欢高湿度地区。这些潮湿的部位包括脐（肚脐）、腋窝、腹股沟皱褶（腹股沟处的侧）、臀皱褶（臀部之间的均价最高）、脚掌、腘窝和肘窝（肘内侧）。葡萄球菌在皮肤有氧区域，可能使用汗液中的尿素作为氮源。棒状杆菌和金黄色葡萄球菌在大汗腺中发挥生物学作用，如腋窝处，导致人类的气味特征。

最不同的皮肤部位是干燥的地区，如前臂、臀部、手等，定植包括放线菌门、变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的混合菌群。通过分子生物学方法研究发现，这些部位菌群的突出特点是革兰氏阴性菌，这些部位曾一度被认为很少有菌群定植，但随着研究的深入，发现这些部位比胃肠道和口腔中的定植菌具有更大的多样性。

5.时间变化

采用分子生物学方法研究皮肤菌群的时空变化，发现与采样的时间和部位相关。有些部位相对封闭，如外耳道（耳内）、鼻孔和腹股沟等，皮肤菌群随时空变化较小；有些部位与外界接触较多，如前臂掌侧、腘窝、肘窝、足底足跟和指蹼（手指之间），皮肤菌群随时空变化较大。总之，与肠道和口腔微生物相比，皮肤的微生物随着时间的推移变化最大。

6. pH变化

早在1929年Marchionini证明了皮肤呈酸性，因此建立了皮肤具有可以抑制微生物生长、保护机体免受感染的“酸外套”的概念，这已在皮肤病学研究中沿用至今。早期很多研究结果证明，在人类以及很多动物模型，刚出生时皮肤表面的pH值接近中性，之后数天至数周pH值不断降低最后达到成年水平，由于皮肤表面缺乏皮脂膜这一酸性外套，新生儿较成人更易发生细菌和真菌感染。另外一些研究认为，皮肤表面呈酸性可以减少致病菌的繁殖和聚集，并利于非致病菌在角质层的附着。因此，角质层的酸性被认为是角质层发挥其抗感染功能的重要因素。

但事实上大多数正常菌生长没有严格的pH值要求，可在一个较广范围的pH值环境下生长，而不同的pH值环境细菌生长的状态亦不相同，酸性或偏酸性会抑制某些细菌的生长但也会促进另外一些细菌的生长。虽然像腋下、腹股沟、脚趾间等皮肤闭塞部位的pH值较高，微生物数量也较高，但由于这些部位闭塞，很难将皮肤的pH值作为影响这些部位菌丛生长的独立因素，因为pH值与温度和水合作用均有内在联系，而后者均可影响菌丛。而且微生物生长的同时会产生副产品，如可利用水解糖类产生乳酸等，水解蛋白质可释放氨基酸，从而降低皮肤表面的pH值，但也有一些微生物能分解蛋白质产生尿素从而增加碱性，我们很难确定pH值增加是由微生物生长的副产品所致还是与微生物增殖有关。因此，通过酸外套抑制微生物生长的概念看来有些过于简单化，而皮肤pH值在保护机体抵抗感染中的作用仍未完全确定。

有研究表明，pH值增加可改变皮肤静电荷，从而改变微生物菌丛与皮肤界面之间的静电力，致使大量微生物从皮肤表面释放。外分泌液中存在的阳性和阴性离子也可能是细菌和皮肤吸引和排斥的有效因素，因为微生物的电泳迁移性受pH值影响。此外，皮肤菌群酶或毒素的产生也是依赖于pH值的。以上这些机制是否可以为皮肤的弱酸性可维持皮肤的正常微生态从而抵抗外来病原菌感染提供可能的解释，仍有待深入探讨。

7.外源性因素——化妆品的使用

影响皮肤微生态的外源性因素有很多，如外界环境的温度、湿度、空气质量、化妆品等。在诸多的外界影响因素中，由于皮肤频繁与化妆品接触，在人体某些部位，化妆品是影响皮肤微生态的重要因素之一。鉴于化妆品的属性，多数成分具有丰富的营养，为了防止微生物污染，必须人为构建防腐体系。对微生态来讲，化妆品成分既具有丰富的营养作用，又具有明显的抑制作用，另外，这些物质还可能改变皮肤的微环境，如pH值、湿度、油脂含量等，并影响汗腺和皮脂腺的分泌功能，使皮肤的自净和代谢功能受到阻碍。而皮肤微环境发生改变，皮肤微生物也肯定会受到影响。为此，化妆品成分可能直接或间接影响皮肤微生态。

首先，化妆品配方中的某些营养成分和防止微生物污染的具有防腐作用的物质，或多或少可与常驻微生物和外源微生物相互作用，进而影响皮肤微生态。国际国内标准生产的化妆品本身污染的微生物数量是极低的，也并没有要求化妆品完全无菌，所以其中可能会含有一些非致病性微生物。Keith T.Holland等提出化妆品可能会通过以下两种途径影响皮肤微生态：①产品本身所携带的非致病性微生物［图2-2（a）］，这些微生物可能通过生物学作用或其他方式来修饰改变化妆品中的一些化学成分性质，对皮肤常驻菌或皮肤微环境产生不利影响，进而对皮肤造成损害；②皮肤常驻菌修饰改变化妆品中的化学成分，进而影响皮肤健康［图2-2（b）］。已有研究证实化妆品影响皮肤微生物的组成，使用化妆品的女性（22～29岁）前额皮肤微生物多样性要显著高于男性（P<0.01），并且在使用化妆品的某个体女性中检出特有菌属：月形单胞菌属（Selenomonas）、柯克斯体属（Aquicella）、气球菌属（Aerococcus）等。相反，对于不使用化妆品的女性前额皮肤微生物多样性则与男性无显著差异（P=0.26）。该研究结果提示，这些特殊存在于使用化妆品人群中的微生物可能与化妆品中的一些化学成分相互作用来影响皮肤微生态。但是，由于化妆品成分的复杂性，其对皮肤微生态产生的影响还需要进一步深入研究。

其次，微生物的定植对皮肤健康具有重要意义，化妆品成分可能影响皮肤微生物的定植。化妆品中的保湿剂可以为皮肤微生物的生长提供适宜的条件（合适的湿度），有利于皮肤微生物的定植。但是，一些特殊功能的化妆品，如含除臭剂或抗菌剂的化妆品，则会影响微生物的定植，防腐剂则是其中的典型代表。化妆品中添加防腐剂的目的就是抑制微生物繁殖，防腐剂虽然没有抗生素那样的强力杀菌作用，但在某种程度上也可以称为化妆品中的“抗生素”，如果对化妆品中的“抗生素”不好理解，那么以口服抗生素为例，就不难想象防腐剂（抗生素）对微生态的影响。研究发现使用抗生素治疗后的肠道中有益菌减少，其中包括分解植物纤维产生丁酸的细菌，从而打破肠道微生态平衡，促进了致病菌的生长。化妆品中的防腐剂如果无选择地抑制皮肤微生物，包括常驻菌（有益菌）和暂驻菌（致病菌），也可能会扰乱皮肤的微生态平衡，促进皮肤致病菌生长，出现皮炎、痤疮、皮屑等。有研究显示，在微生物挑战试验发现在膏状或液状化妆品中添加杰马BP，在通常添加量（0.1%～0.75%）且接触时间较短（8h以内）不会对痤疮丙酸杆菌、表皮葡萄球菌产生抑杀作用；但当时间达到24h时，则产生明显抑制。就目前的研究水平来看，化妆品防腐剂在合理添加范围，且与皮肤接触时间较短的情况下，不会对皮肤常驻菌产生抑制，但从化妆品的长期使用性及良好抑菌性角度出发，一定要考虑防腐剂对皮肤常驻菌的影响。