刘玮教授：以实验数据详解皮肤微生态的影响因素

8月17日，在聚美丽主办，福瑞达＆瑷尔博士、中国中西医结合学会皮肤性病专业委员会联合主办的第三届皮肤微生态大会上，前空军总医院皮肤病医院院长、中国医师协会皮肤科医师顾问刘玮教授以《皮肤微生态最新的研究解读》为主题，发表了演讲。

在演讲中，他分享了微生态失衡造成的皮肤问题、微生态调整与皮肤健康的最新研究，以及微生态研究成果在化妆品中的应用等内容。

    与微生态失衡有关的皮肤问题

从大生态紊乱失衡到微生态失衡，都会引起皮肤健康问题，很多皮肤疾病都与微生态失衡存在关联，比如痤疮、特应性皮炎或湿疹皮炎等。这类疾病在皮肤科的发病率都非常高，有20-30%的门诊病人都会患有这些皮肤病。

和微生态相关的皮肤问题还包括腋臭、头皮屑。腋臭问题严重影响了社交及心理健康；头皮屑问题也受到不少关注，其和微生态失衡之间存在着紧密联系。

下面是关于特异性皮炎或者湿疹皮炎的微生态组学分析图谱，在出现湿疹皮炎后，和健康皮肤的微生物族群分布图进行对比，蓝色部分占比变大，紫色和绿色部分变窄。从对比图中可以看出，不同菌种分布的变化，也能看到微生态失衡的基本概念[1]。

以头皮屑为例，和头皮屑关联最大的是马拉色菌。马拉色菌数量的增多导致头皮屑增加，所以市面上有很多针对马拉色菌的洗发产品。但是，只针对马拉色菌的去屑产品，也不能从根源解决头皮屑的问题。

下面这项研究比较全面的展现了头皮屑的病因。首先，是头皮屏障出现了问题，头皮代谢加速，导致产生头皮屑；其次是微生态失衡，其中不仅包括马拉色菌的增多，同时还有其他细菌，比如丙酸菌属、葡萄球菌数增加[2]。

同理可得，脂溢性皮炎导致出现化脓性丘疱疹、毛囊炎，这是微生态失衡的表现，而马拉色菌只是其中一部分。

因此，如果从马拉色菌单一的菌种出发，并不能很好地解决头皮问题。我们要有微生态平衡的意识，通过改善头皮微生态失衡，重建头皮屏障，从而更好地恢复头皮健康。

在开发头皮屑管理的精准方案过程中，需要从全方面考虑，根据不同产品配方需求，选择需要添加的成分。

    微生态调整和皮肤健康的最新研究

益生元、益生菌和后生元是皮肤微生态中常用的几个术语，以益生元为代表，β-葡聚糖（燕麦胶）是其中比较常见的一种成分，它的结构和葡萄糖差不多。

其实，人体内有很多物质，包括透明质酸等都属于黏多糖，有着类似调整皮肤微生态作用，并且在很多研究中得到了证实。

1）β-葡聚糖对微生物组的影响

从一个细菌培养实验来看，在表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌的细菌培养皿中加入β-葡聚糖，可以看到，作为正常皮肤寄生菌的葡萄球菌（蓝色部分）数量显著增加，但金黄色葡萄球菌（红色部分）的变化不大[3]。

这说明，β-葡聚糖这样生物性原料，能促进皮肤表面葡萄球菌生长，而不影响致病菌生长，这对于平衡皮肤微生态很有意义。

这项实验对不同细菌产生乳酸的能力进行了测试。皮肤表面的乳酸与皮肤pH值有关，其能够维持皮肤弱酸性环境，有利于皮肤健康；皮肤pH值升高则会破坏皮肤屏障，造成角质层损坏。

研究人员将β-葡聚糖在不同细菌培养中，对乳酸的影响进行了对比。结果表明，β-葡聚糖能够显著增加乳酸杆菌的数量，促进乳酸杆菌的生长和繁殖。

另外，他们针对干性皮肤，在保湿霜中添加1%的β-葡聚糖，结果显示，它能显著增加干性皮肤PH值，通过影响皮肤表面的微生物生长代谢，改变皮肤PH值。

2）β-葡聚糖在特应性皮炎中的作用

在研究特应性皮炎的实验中，将添加1%β-葡聚糖的保湿霜和标准保湿产品对照，观察β-葡聚糖对特应性皮炎的影响。

左侧图是特应性皮炎部位的结果，右侧是健康皮肤部位的结果。从红蓝线对比可以看出，在pH值基线的变化上，添加β-葡聚糖的保湿霜始终能够保持弱酸性的环境[1]。

下图是关于皮肤屏障功能的相关研究，通过透皮水分流失这一指标，能够判断皮肤屏障功能是否健全。

结果显示，β-葡聚糖使得透皮水分流失明显减少，从而改善屏障功能。此外，在皮肤水分含量的相关试验中发现，β-葡聚糖能够显著提高皮肤保湿能力。因此，在特应性皮炎的治疗中，保湿霜能够起到辅助治疗的作用。

特应性皮炎主要临床特点是皮肤搔痒。统计学结果显示，1%β-葡聚糖使瘙痒程度明显下降，说明β-葡聚糖能够缓解特应性皮炎造成的皮肤搔痒症状。

在微生态物组学分析试验中，1%β-葡聚糖（左图）和普通产品（右图）对比发现，使用β-葡聚糖后，皮肤表面微生物菌群的丰度显著提升。这项实验说明，某些化妆品原料，比如生物发酵类原料，可以增加皮肤的正常寄生菌丰度和生长指数。

3）空气污染、紫外辐射对微生态的影响

上述实验都是针对益生元原料的相关临床试验。最新的研究表明，空气污染、紫外辐射对微生物也存在一些影响。

据我了解，国内有部分研究团队曾进行过空气污染和皮肤微生态的相关研究，其中主要包括复旦大学、北京大学，以及空军总医院的研究团队。

此外，浙江大学2020年的一项研究也证明了空气污染可以改变皮肤微生物组成。他们选择运河地区作为非污染的地方，杭州作为污染地区进行对照实验，比较两个地区人群的微生物组成分布。

结果发现，污染地区和非污染地区的人群微生物组存在显著差别，下图为这项研究中的微生物组群鉴定结果[4]。

他们还研究了空气污染环境下，面部和身体部位微生物组群发生的变化。结果表明，暴露在外的面部皮肤更容易受到PM2.5、PM10这些污染颗粒的影响。于是，他们结合数据展现了空气质量指数和微生物组丰度、多样性的相关性，两者之间存在正相关。

空气污染还能够改变面部微生物的代谢方式，比如无氧酵解、糖酸代谢等。研究发现，高污染组中，微生物组功能多与饱和脂肪酸的代谢有关；低污染组中，主要涉及的是与DNA修复或线粒体DNA复制相关的脱氧核糖核酸代谢途径。

空军总医院的研发团队曾研究过皮肤病与微生物组群紊乱、空气污染之间的相关性。以皮炎为研究对象，包括特应性皮炎、湿疹、荨麻疹，这些都是由过敏引起的症状，在皮肤科门诊中的发病率占据30%甚至更高。

2014年左右，我们的研究团队定位于空气污染严重的北京，通过数学模型计算，根据一年内的空气污染指数和门诊病人数量进行统计分析，研究这三种疾病和空气污染的关系。从曲线图中可以看出，空气污染能够增加湿疹皮炎、荨麻疹、其他过敏性皮肤病的发病率[5]。

痤疮病人是门诊皮肤科患者中数量比较大的一个群体，在我院门诊皮肤科每天2千多流量中大约13%是痤疮病人。我们基于7-8万例痤疮病人的大样本，研究痤疮和空气污染的关系。结果显示，空气污染能够通过改变皮肤的微生态平衡，微生物生长出现紊乱，促使痤疮发病率增加[6-7]。

此外，紫外线辐射也会影响到皮肤微生态，2018年的一项研究中，发现紫外线辐射会影响基因的表达，并导致皮肤表面的菌群发生改变，比如，蓝细菌、梭杆菌和疣状杆菌增加；乳酸菌和假单胞菌数量明显减少[8]。

微生态对皮肤炎症、皮肤免疫系统能够产生影响。2019年的一篇研究论文表明，皮肤微生物在细胞应答紫外线反应中发挥关键作用[9]。

这项研究中还发现，皮肤微生物可以介导UV诱导的免疫抑制。紫外线会引起皮肤免疫抑制作用，这种免疫抑制作用与皮肤表面正常的微生物组群有关联；皮肤表面微生物组受到破坏时，紫外线引起的免疫抑制作用也会受到解除，导致皮肤炎症加剧。

皮肤炎症是一张复杂的网络，能够影响到很多皮肤反应，甚至和皮肤衰老也存在很大的关联。而皮肤微生态在炎症调节中，也发挥了至关重要的作用。

    基于微生物组学的精准护肤策略

如何把微生态的研究结果，应用到化妆品开发当中？

首先，让更多人认识到微生态的价值和意义，认识到化妆品原料对皮肤微生态的调节作用，才能合理地应用在化妆品品牌当中。

当前，皮肤微生态的专家共识即将面世，其汇聚了行业中的理论性指导意见，将发表在相关杂志上，这是非常有必要的。在这份共识的基础上，再由品牌推动形成团标，从而进一步加快皮肤微生态的研究和应用进展。

微生态护肤都是基于理论研究进行产品设计，但目前该领域的品牌数量并不多，我们希望能够有更多推进皮肤微生态研究进展的新品牌出现。

比如，基于紫外线会导致DNA损伤、引起皮肤炎症，并影响到皮肤微生态等相关的理论，品牌可以在合规的宣传下，尝试在防晒产品中融入微生态护肤的概念。

此外，从微生物学、遗传学，到基因组学、蛋白组学，可介入到产品开发中的理论还有很多。

对于品牌来说，需要明确环境因素对皮肤健康的作用、中国人群特定皮肤特征遗传结构，然后构建表型网络、解析皮肤的生物机理，最后根据特定的靶点选择原料、设计配方。最终推向化妆品市场的产品，必定是为消费者服务、为人民带来利益的。

参考文献：
[1] Kimberly Caponeundefinedet al . Presented at the 76th Annual Society for Investigative Dermatology (SID) Meetingundefined Portlandundefined ORundefined April 26-29undefined 2017 Vipawee Sundefined et al. PRACTICAL DERMATOLOGY 2020undefined 58-59
[2] Xu Z undefined  Wang Z undefined  Yuan C undefined et al. Dandruff is associated with the conjoined interactions between host and microorganisms[J]. Repundefined 2016undefined 6:24877.
[3] Fang L W undefined  Tierney N K undefined  Hauschild J undefined et al. Prebiotic Colloidal Oat Supports the Growth of Cutaneous Commensal Bacteria Including S. epidermidis and Enhances the Production of Lactic Acid[J]. Clinicalundefined Cosmetic and Investigational Dermatologyundefined 2021.
[4] Wu Y undefined  Wang Z undefined  Zhang Y undefined et al. Microbiome in Healthy Women Between Two Districts With Different Air Quality Index[J]. Frontiers in Microbiologyundefined 2020undefined 11.
[5] Wang Xu-ying*undefined LvHong-meiundefined LIU Weiundefined et a. Effects of ambient mean temperature on daily outpatient visits for eczema in Beijing：a time series study. J Environ Healthundefined 2015undefined 32(1):505-508
[6] Jean Krutmannundefined Dominique Moyalundefined Wei Liu. Pollution and acne: is there a link?Clin Cosm Invest Dermatol 2017:10 199–204
[7] Wei Liu a Xiaochuan Pan b Andrea Vierkter d Qun Guo b Xuying Wang b Qiaowei Wang a Sophie Seité f  Dominique Moyal f Tamara Schikowski d Jean Krutmann dundefined A Time-Series Study of the Effect of Air Pollution on Outpatient Visits for Acne Vulgaris in BeijingSkin Pharmacol Physiol 2018;31:107–113
[8] Burns E M undefined  Ahmed H undefined  Isedeh P N undefined et al. Ultraviolet radiationundefined both UVA and UVBundefined influences the composition of the skin microbiome[J]. Experimental Dermatologyundefined 2018undefined 28(2).
[9] Patra V undefined  Wagner K undefined  Arulampalam V undefined et al. Skin microbiome modulates the effect of UV on cellular response and immune function[J]. iScienceundefined 2019undefined 15:211-222.

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