皮肤是无菌的吗?无菌真的好吗?
常常听到很多人说:皮肤要洗得干净,不然就会出问题!家中有异肤宝宝的家长也都常常问:医师,用清水洗就好了吗?能洗得干净吗?皮肤有很多细菌耶!这样真的好吗?大多数的人都认为皮肤应该要无菌,也会常常使用抗菌清洁产品!但,问题来了,皮肤真的无菌吗?细菌一定有害吗?
结论:皮肤并非无菌 菌丛有好有坏 菌种失衡造成疾病
先说结论,皮肤并非无菌,皮肤上的微生物相当丰富,平均一平方公分有超过100万只细菌。
皮肤菌丛有好有坏,常在菌丛维持正常皮肤生理功能,也会训练免疫系统。
致病菌种则会引发皮肤疾病,包括:脓痂疹..等等。
同时皮肤不同菌种会相互作用,可以协同互益,也相互结抗。
因此,菌种平衡是维持正常皮肤生理功能的重要角色。
接下来,我们再来深入探讨,什么是皮肤微生物?皮肤菌丛扮演什么角色?
皮肤微生物 丰富且重要
数兆的细菌,霉菌,病毒,古细胞和微小的节肢动物,会在皮肤上生活,这些生物的组成就形成skin microbiome/microbiota(皮肤微生物群落)。
我们都知道,皮肤是身体跟外界接触最主要的器官,当作我们跟外在环境的屏障,保持水分的同时也防止外在的过敏原 *** 物,毒物,致病菌,和紫外线的入侵。
然而,皮肤也是数百万细菌,霉菌,病毒,甚至是一些节肢动物的家。
皮肤对于这些微生物来说,可以说是一个相当苛刻的所在地,因为皮肤脱水,营养又少,又是弱酸性的环境。
除此之外,皮肤因为其分化的关系,会不断从表面脱屑,同时也会把黏附在上面的细菌给脱落,所以微生物要在皮肤上形成菌落会面临很大的挑战。
尽管如此,皮肤上还是有许多不同的微生物菌落。
微生物鉴定 基因定序
传统上,我们都是培养的方式来鉴定菌丛,然而,根据统计只有不到1%的细菌种类(bacterial species)可以借由实验室的帮助培养出来。
实验室培养的方式,其实只是挑选出一些在特定营养和生理条件下可以长出的特定菌种,这种方式可能会过度低估整个菌丛的多样性。
因此,为了矫正用培养方式所造成的误差,科学家开始用新的方式:基因定序。
将皮肤上的组织用棉棒取下来,然后粹取出其DNA,用基因定序的方式(sequencing methods)来鉴定菌种。
这种定序方式是利用这些物种间保有的序列,例如:细菌的基因都具有16s rRNA,当成分子基因图谱定序的目标,来鉴定菌丛社区的成员,最后就可以根据定序结果来看是哪种细菌。
这种方式用非培养,基因定序的方式来分析所收集的微生物,就称为总体基因体学(Metagenomics),借由鉴定出所有种类以及相对数量的菌种,让我们可以对于整个微生物生态环境有一个完整的了解。
人体:细菌数量远大于细胞数量
人体微生物菌落会存在皮肤表面和身体内。一个成人,有高达一兆只的细菌,总重为1.3-1.5公斤,约为人脑的重量,同时是我们整个人体细胞的10倍量,所以我们应该不是人,而是一个行走的细菌(Walking bacteria)。
2007年开始,美国进行基因体计画,鉴定整个身体的微生物菌落,同时建立资料库,想要进一步去解开疾病和微生物菌落的关系。?
皮肤的微生物菌落包括有:细菌,霉菌,病毒,和一些节肢动物。
皮肤菌丛也是相当丰富,每平方公分就有100万只菌,相当丰盛的一个生态区,因此,我们接下来会将皮肤微生物菌落主要着重在细菌上。
皮肤微生物菌落:细菌为主
皮肤的微生物菌落,94%都是原核生物,而又以细菌为最大宗。
皮肤菌丛至少有19的门(Phylum),但其中以四个为主:Actinobacteria (51.8%),Firmicutes (24.4%),Proteobacteria (16.5%)和Bacteroidetes (6.3%)。
如果再进一步分析,最主要以棒状杆菌属(Corynebacteria spp.),丙酸杆菌属(Propionibacteria spp.)和葡萄球菌属(Staphylocoi spp.)这三个属最常见。
皮肤菌丛 并非恒定
皮肤菌丛都维持恒定吗?其实并不然,有很多因素都会影响皮肤的菌丛组成,首先是个人的生理特性。
皮肤部位不同 菌丛组成不同
2007年美国人体基因体计画,调查242个正常健康人的菌丛,皮肤部分总***分析20个部位,结果发现每个部位皮肤菌丛组成皆不太相同。
进一步分析,发现主要是因皮肤不同部位具有不同的生理特性,因为每个部位的毛囊,汗腺,皮脂腺密度不同,造成不同皮肤表面环境,也就造成不同的菌丛组成。
皮肤环境:油脂,潮湿,干燥
皮肤主要可以分为三种不同的生态环境:油脂,潮湿,干燥。
油脂皮肤(Sebaceous skin)的部位,包括眉间,外耳道,胸骨,背部..等,主要菌丛为丙酸杆菌属(Propionibacteria spp.),因为这一类细菌亲脂性,喜爱在油脂的环境生活。
潮湿皮肤(Moist skin)的部位,包括腋下,手肘内侧,腹股沟等,主要菌丛为棒状杆菌属(Corynebacteria spp.)和葡萄球菌属(Staphylocous spp.)。
干燥皮肤(Dry skin)的部位包括前臂内侧,手掌,主要是混杂菌种。
令人讶异的是,许多格兰氏阴性菌(Gram negative)的菌丛,以前认为主要生活在肠胃道,却也被发现会生存在干燥皮肤的部位。
不同个体 相同部位 菌丛相近
另外,我们检查不同的人也发现到,同一部位,在不同人之间,菌丛组成相似。
相较之下,同一个人在不同部位,菌丛组成组成反而差异大。
从这个研究就可以发现,皮肤的部位(生态环境),比个人间基因的差异性对于菌丛的组成还要具有决定因素。?
除了皮肤部位不同会影响菌丛组成外,人从出生到年老,菌丛组成都一致吗?
刚出生时,新生儿的菌丛是相当一致的,整个身体的皮肤菌丛组成都差不多。
生产的方式决定新生儿皮肤菌丛组成,如果是经产道,就会有妈妈 *** 的菌落,主要以乳酸菌(Lactobacillus)为主。
如果是剖腹产,就会跟妈妈皮肤的菌丛相似。
菌丛接着就会开始随年纪慢慢演化。
不同年纪 菌丛组成也不相同 ?
皮肤菌丛在出生后第一年会不断改变,同时相较于成人,婴儿皮肤主要以厚壁菌门(Firmicutes phylum)为主要菌丛,也就是葡萄球菌属(Staphylocous spp.)和链球菌属(Streptocous spp.)为主。
新生儿1-3个月大和4-6个月大,葡萄球菌属(Staphylocous spp.)和链球菌属(Streptocous spp.)占有40%皮肤菌丛,是含量最大的两种菌丛。
随着婴儿年纪越大,到7-12个月大时,葡萄球菌属(Staphylocous spp.)和链球菌属(Streptocous spp.)会显著减少,其他菌丛则会增加,这解释了皮肤微生物菌丛的发展和差异性。?
本研究也发现,婴幼儿4-6个月大时,额头部位的丙酸杆菌属(Propionibacteria spp.)会突然间大量增加,而这段时间正是婴幼儿痘痘好发的年纪,可见皮肤菌丛和皮肤疾病有相关性。
另外,如果我们拉长年纪范围来看,青春期之后,因为皮脂分泌增加,皮肤生理环境改变,会帮助亲脂性的菌丛生长,就可以从上图发现,痤疮杆菌和棒状杆菌属从青春期之后显著增加。
同时也发现到,链球菌属随年纪慢慢减少。
另外,皮肤菌丛中的一个常在菌-表皮葡萄球菌(S. epidermidis)则随年纪增加。
最常见的病菌-金黄色葡萄球菌(S. aureus)则可在20.6%健康人中发现,但在其所有年纪族群中含量都很低,小于1%。
此研究也观察到青少年时期是孩童准备变成成人,皮肤菌丛也正在改变,其和成人菌丛的相似度比较高。
基因 环境 皆影响皮肤菌丛组成
除了皮肤生理环境外,基因对我们的菌丛组成也有影响。
研究也发现到,丝聚蛋白基因(Filaggrin gene)突变和皮肤菌丛有关。
丝聚蛋白基因缺乏患者,皮肤菌丛中的金黄色葡萄球菌含量较高。
皮肤接触环境也和皮肤菌丛有关,因为皮肤的含水量和酸碱值(PH level)也会影响菌丛组成。
皮肤的弱酸性环境,会抑制致病菌生殖(Pathogen colonization),PH5.5会抑制金黄色葡萄球菌(S. aureus)生长。
同时,虽然酸性环境会抑制金黄色葡萄球菌生长,但是, 表皮葡萄球菌(S. epidermidis)相较于在PH 7.0的环境,反而在PH 4.7的酸碱度下会生长更好。
以上综合来看,皮肤生理环境,基因和接触环境皆对菌丛组成有影响。
介绍完这些菌丛之后,到底这些菌丛在皮肤上扮演什么角色?应该不是只有把皮肤当成生长的大平台那么简单吧!?是不是也会提供一些好处给我们。?
皮肤菌丛 相互作用
首先,研究发现,菌丛是会相互沟通的,并非只是一同生长而已,微生物菌丛的聚集,除了受到宿主影响外,菌丛间也会相互影响。微生物可以相互竞争去排除他菌,也可以一起偕同作用相互利益。
金黄色葡萄球菌为其他菌丛作用标的
皮肤上,金黄色葡萄球菌(S. aureus)一直是研究的重点,尤其是在异位性皮肤炎患者上,其实,他也是其他菌种的攻击焦点!
许多皮肤的常在菌丛都会和其交互作用,包括:路邓葡萄球菌(S. lugdunensis) ,人葡萄球菌(S. hominis),表皮葡萄球菌(S. epidermidis)和痤疮杆菌(P. aes)。
1. 路邓葡萄球菌(S. lugdunensis)会制造一种抗生素(Lugdunin)抑制金黄色葡萄球菌生长,更重要的是,经过长期的治疗,尽管经过好几代演化,金黄色葡萄球菌并没有发展出对抗lugdunin的抗药方式,跟传统的抗生素有很大的不同,可见,天然衍生的物质比抗生素更能有效抑制病原菌。
2. 人葡萄球菌( S. hominis)会制造一种抗生素(Lantibioitcs),此抗生素能和皮肤所分泌的抗菌胜肽(LL-37)一起作用,抑制金黄色葡萄球菌生长,同时也发现,异位性皮肤炎患者中缺乏能制造出lantibioitcs的菌株,尤其是遭受金黄色葡萄球菌反复感染的患者。
3. 表皮葡萄球菌(S. epidermidis)借由制造serine protease glutamyl endopeptidase (Esp),此物质可以抑制金黄色葡萄球菌生物膜的形成。
4. 痤疮杆菌(P. aes)可以制造一种小分子Coproporphyrin III,此物质可使金黄色葡萄球菌聚集和帮助其生物膜生成。
5. 有一个研究发现,当金黄色葡萄球菌和一种常在菌-棒状杆菌(Corynebacterium striatum)接触时,会改变其行为,从致病菌变成常在菌(Virulent to Commensal)。这种能改变金黄色葡萄球菌行为的方法,也开启了另一种治疗的方式,希望能借由改变细菌的行为而非摧毁致病菌来治疗疾病。
皮肤菌丛 影响皮肤免疫
除了菌丛间相互作用外,皮肤菌丛其实也会和人体,也就是宿主作用。
角质细胞会分泌抗菌胜肽,这是我们对抗微生物最主要的武器。
虽然有些抗菌胜肽是持续表现,但有些抗菌胜肽是由一些特定的微生物所控制,例如:表皮葡萄球菌(S. epidermidis)能促使角质细胞分泌抗菌胜肽,这样的菌丛对于皮肤是有益处的。
现在越来越多研究证实,***生菌本来就存在皮肤表面,而且是先天性免疫(innate immune system)的一部份。
表皮葡萄球菌(S. epidermidis)可以调节先天性免疫发炎反应,可以诱发抗原呈现细胞(APC)产生一种细胞激素(IL-10)来抑制发炎,也可增加T细胞聚集到皮肤来,影响T细胞成熟。
同时,宿主的免疫反应也会影响微生物菌丛。
目前证据认为 皮肤菌丛对于教育和帮助免疫系统的成熟都扮演重要角色,不管是先天性或后天性免疫系统都是。
结论 皮肤不是无菌 也不能无菌 菌丛影响免疫
皮肤并非我们原先所想是一个无菌的环境,相反的,皮肤菌丛相当丰富而且扮演重要角色。
皮肤常在菌丛可以相互影响,也可以影响人体的免疫反应。
常在菌丛可以抑制致病菌丛的生殖,减少皮肤疾病产生,维持皮肤菌丛平衡对于皮肤正常生理功能是相当重要的。
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