我们每个人身上都寄居着约100万亿个细菌。这些数量庞大的微生物约占我们体重的1%~3%,定居在我们的嘴巴、鼻子、生殖器、肠道以及我们的皮肤上。尽管我们对这些微小的“搭便车者”的作用知之甚微,但已经明确的是它们并不是“免费”寄居在我们身上的,很多在维持人体健康方面扮演着重要角色。甚至,初步证据表明,当清除某些特定细菌或改变其相对菌群数量时,会不经意间诱发某些疾病,从肥胖到哮喘。
明确这些微生物的特性及其作用是人类微生物组计划(the Human Microbiome Project)的目标。2009年6月,该计划的科学家们公布了一项对寄居在人体20个部位的皮肤微生物的调查结果。位于马里兰贝塞斯达的美国国家人类基因组研究院的皮肤微生物测序负责人Julie Segre表示,基于对10名健康志愿者的研究,本次调查得出了两项重要结果。首先,它揭示了健康皮肤上的微生物存在多样性。其次,它显示出,随着皮肤表面性状的改变——油性,如胸部;潮湿,如腋窝;干燥,如前臂,寄居的微生物菌落也会随之改变。(见“微生物群系地图”)
就像肠道内的微生物能给人体带来营养一样,皮肤上的微生物也有其作用——有些已进化得能吃掉死皮,有些将皮肤细胞产生的油脂转化为一种天然保湿物质,其他的则被认为可以抵御有害细菌及病毒的侵袭。过去几年,包括Segre在内的研究人员开始探索皮肤菌群的失衡是否会诱发银屑病和湿疹等皮肤病。
皮肤菌群与银屑病关系的研究
纽约大学Langone医学中心的微生物学家Martin Blaser大约在十年前因为患上了轻度银屑病,从而对银屑病开始感兴趣。作为一名传染性疾病的专科医生,Blaser非常了解皮肤的正常菌群,他想知道是否是这些微生物的变化诱发了他的疾病。他针对这些问题开展了调查,并于2007年发表了一篇关于寄生于人体前臂微生物的最早调查结果。2007年12月人类微生物组计划发布之后,他从美国国立卫生研究院(NIH)获得了资助,用于与他后来的同事——皮肤病学家Bruce Strober一起进一步研究微生物与银屑病之间的关系。
银屑病影响着全球约2%~3%的人群,其典型症状是出现红色、高于皮肤、脱屑、瘙痒的斑块。尽管Blaser的病情是轻度的,这种疾病还是让他变得虚弱。现就职于于法明顿康涅狄格大学的Strober认为,该疾病会严重影响患者的生活质量,可能使其变成“地球上最不幸的患者”。纽约的Blaser团队检测了银屑病患者皮损部位的微生物。Strober用湿棉签从斑块处取样,然后再从患者的健康皮肤上另取一个样本。他还从无银屑病症状的人体皮肤上取了微生物样本。
Blaser发现,银屑病斑块上的微生物种类比健康皮肤(不管是来自银屑病患者还是无这种疾病者身上)更加多样化。他还发现,银屑病皮肤和健康皮肤上都有主要门类的菌群,但比例不同。最引人注目是丙酸杆菌属细菌(Proprionibacterium)表现出显著优势:健康皮肤上最多、银屑病患者无皮损的皮肤呈中度水平、银屑病皮损处最少。
Strober认为,这是一项小样本研究,这些差异是否是银屑病的“原因、结果,或具关联性”还远未阐明。尽管他坦承这一课题正处于初级阶段,但他深信银屑病发病机制中存在微生物因素。其中一条线索来自同卵双胞胎银屑病患者,其中70%为两人均患银屑病。他解释道:“这证明环境因素在银屑病发病中也起到重要作用,而不全是遗传因素。”此外,至于哪个更重要,他认为银屑病的复发可能就是由于环境因素改变了皮肤微生物菌群的组成。
同时,Blaser已经延展了该研究。研究数据提示,没有一种微生物是只存在于银屑病皮损而健康皮肤上所没有的,因此,存在某个“罪魁祸首”微生物且需要被针对性清除的可能性不大。Blaser 感叹道:“事情正在变得越来越复杂了。”
微生物与银屑病之间的关系还未被证实。“现在还只是开始,”伦敦国王学院的皮肤免疫学及皮肤病学家Frank Nestle说。Nestle作为一项专门研究皮肤微生物(650万美元)的国际协作小组的成员,负责英国团队。该计划名为与皮肤过敏及自身免疫相关的微生物(Microbes in Allergy and Autoimmunity Related to the Skin,MAARS),旨在明确能够抵御过敏和自身免疫性疾病的微生物,以及触发这些疾病的致病菌。MAARS将致力于研究两种最普遍的慢性炎症性皮肤病:湿疹和银屑病。
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皮肤微生物与免疫
皮肤微生物组的研究落后于消化道微生物组。然而,有迹象表明,皮肤微生物对整体健康起着至关重要的作用。2012年,位于贝塞斯达的美国国立变态反应与感染性疾病研究所的免疫学家Yasmine Belkaid认为,皮肤上的微生物与机体能够产生有效的免疫应答之间存在联系。Belkaid发现,在无菌容器中长大的小鼠(皮肤、肠道以及任何部位都没有细菌)不能抗击寄生虫利什曼原虫(Leishmania major)。然而,如果无菌小鼠接种表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)——一种常见于鼠和人类的皮肤微生物,它们就可以战胜这种寄生虫。
Belkaid发现,表皮葡萄球菌会与皮肤中的T细胞相互作用,产生对免疫应答至关重要的炎症分子。“皮肤上的其他细菌可能也具有这种促免疫应答的效应,”Belkaid说,“但重点是皮肤微生物菌落与机体抵御有害菌的能力有关。”她补充道,“如果皮肤缺乏微生物会削弱免疫系统,那么破坏皮肤微生物可能会让人易感疾病这一观点也就不无道理了。”
细菌与疾病的微妙关系
在美国,超过15%的儿童和2%的成人患有湿疹,微生物与这种皮肤病相关的证据比与银屑病的更可靠。在过去30年内,工业化国家患湿疹的儿童翻了3倍,提示存在环境诱因。研究显示,90%以上的湿疹患者在病变和无病变皮肤上都有金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,简称金葡菌)。相反,这种微生物很少出现在健康人身上。Segre表示,与银屑病皮损相反的是,湿疹患处的细菌多样性远低于健康皮肤。而且,随着病情恶化,金葡菌通常将击败所有微生物菌群,占据绝对的统治地位。
已证实的湿疹治疗包括局部用抗生素、激素和用温和的漂白液沐浴。但是,银屑病则没有有效的抗菌治疗方案。这似乎是银屑病与细菌之间有关联的反证。然而,Blaser说,历史告诉我们不要那么快地否定一种观点。早期用抗生素治疗胃炎失败了,细菌这一致病原因由此被否定。直到Barry Marshall和Robin Warren在有炎症和溃疡的患者胃中发现幽门螺杆菌(Helicobacter pylori),才发展出靶向治疗手段,应用2、3种抗生素联合一种抑酸药来清除特定的细菌。
与Blaser对银屑病的想法相似,Segre表示,单一的金葡菌不可能导致湿疹。“我们应该改变那种一种细菌导致一种疾病的观念,”她说,“可能存在着多种模式。”Blaser和Segre猜测,类似湿疹和银屑病这样的疾病可能与皮肤微观“定居者”平衡改变有关。“挑战在于明确微生物组失衡与特定疾病之间是否存在因果关系,”Blaser说。
Blaser表示,未来的银屑病治疗可能会包括添加了特定细菌的软膏或霜,以拮抗其他有害菌的生长,或与免疫系统相互作用,增强其修复皮损的能力,保持皮肤健康。
结语
不管他们的研究最终会带来怎样的治疗方案,有一点是越来越明确的——抵御外界的第一道防线不是我们的皮肤,而是生活在皮肤上的微生物,是它们让我们的皮肤保持细嫩、柔韧、健康。
(作者:白蕊、王敏骏)
参考文献:《Nature》2012;492:s60-s61