长痘总怪这种细菌？其实它可以让你的皮肤更健康……

导读

你还在为脸上暴痘而烦恼吗？是否还在「责怪」可恶的致病痤疮丙酸杆菌？根据最近的一项研究结果，痤疮丙酸杆菌中的特定菌株可以促进皮肤健康，我们真的错怪他们太久了！

2021 年 10 月 27 日，来自日本大阪市立大学人类生命科学研究所的Eriko Kage-Nakadai团队在Microbiology Spectrum期刊上发表了题名为Nonpathogenic Cutibacterium acnes Confers Host Resistance against Staphylococcus aureus的研究性论文，揭示了在人类皮肤中发现的痤疮丙酸杆菌的核糖型 (RT) 菌株与秀丽隐杆线虫寿命之间的相关性。

与人类皮肤痤疮相关的菌株 RT4 和 RT8 缩短了线虫的寿命，而主要存在于健康人类皮肤中的 RT6 菌株则没有此效果。此外，还发现与健康皮肤相关的痤疮丙酸杆菌的 RT6 菌株提高了秀丽隐杆线虫对病原体――金黄色葡萄球菌的抵抗力。

图片来源：Microbiology Spectrum

研究背景

痤疮，俗称痘痘，是激素、皮肤油脂和细菌之间的相互作用引起毛囊（毛发生长的皮肤毛孔）发炎导致的。通常，毛囊被皮脂堵塞后会导致存在于毛囊中的痤疮丙酸杆菌（Cutibacterium acnes）过度生长，皮脂分解物可进一步刺激皮肤，随后的炎症会导致称为痤疮或者痘痘的皮肤肿块，更深的炎症则产生囊肿甚至是脓肿。

痤疮丙酸杆菌是人类皮肤上最常见的细菌之一，是一种已知的会导致痤疮的细菌。基因测序的最新进展表明，细菌菌株之间遗传背景的差异可能导致其在皮肤中的不同作用。尽管大量研究已经描述了痤疮丙酸杆菌菌株的致病特性，但尚未对其有益方面进行表征。

研究内容

各种痤疮丙酸杆菌菌株对线虫寿命的影响

为了检测具有不同遗传背景的痤疮丙酸杆菌菌株对秀丽隐杆线虫寿命的影响，研究者检测了一系列痤疮丙酸杆菌菌株，即 ATCC 6919、HL063PA1、SK137、HL038PA1、HL110PA1、HL030PA2、HL030PA2PA1 和 HL110PA4。

值得注意的是，ATCC 6919、SK137、HL038PA1 和 HL110PA1 喂养的线虫的寿命显著短于大肠杆菌 OP50 喂养的线虫。相比之下，饲喂其他痤疮丙酸杆菌菌株的线虫的寿命与对照线虫的寿命没有显著差异。前一类菌株，即缩短线虫寿命的菌株，被定义为致病性菌株，而后一类菌株被定义为非致病性菌株。

图片来源：Microbiology Spectrum

非致病性痤疮丙酸杆菌上调「防御革兰氏阳性菌」相关的基因

为了表征线虫中被致病性或非致病性痤疮丙酸杆菌菌株激活的基因，研究者进行了 RNA 测序。

SK137 和 HL110PA4 分别作为代表性的致病菌株和非致病菌株，大肠杆菌 OP50 作为对照。结果显示，与大肠杆菌 OP50 喂养组中的基因表达相比，SK137 喂养组中共有 493 个基因的表达增加。在 Gene Ontology（GO）富集分析中，排名最高的是「与角质层发育相关的胶原蛋白和角质层蜕皮周期」相关基因。

接着，将其相关的 11 个基因（bli-1、dpy-2、dpy-3、dpy-4、dpy-5、dpy-7、dpy-10、dpy-13、dpy-17、rol-6、sqt-1、sqt-3）通过实时 PCR 评估，其中 dpy-13 没有被实时 PCR 检测到，因此被排除在外。

在 11 个基因中，致病菌株 SK137 喂养组中 bli-1 和 dpy-17 的 mRNA 表达水平显著高于对照组。相比之下，喂食非致病菌株 HL110PA4 组中有 248 个基因的表达水平增加，其中lys-5 和 clec-172 的表达水平在 HL110PA4 喂养组中显著高于对照组。

非致病性痤疮丙酸杆菌 HL110PA4 具有金黄色葡萄球菌抗性

由于非致病性痤疮丙酸杆菌 HL110PA4 诱导的基因表达，参与了革兰氏阳性菌的防御过程。金黄色葡萄球菌是一种革兰氏阳性病原体，是一类常寄生于人类皮肤表面的微生物。当皮肤屏障受到破坏时，容易引起金黄色葡萄球菌感染，在皮肤表面出现小的丘疹或者脓疱。

接下来，研究者检测了痤疮丙酸杆菌 HL110PA4 对宿主金黄色葡萄球菌的耐药性影响。实验结果显示，与金黄色葡萄球菌感染的对照相比，饲喂痤疮丙酸杆菌 HL110PA4 的线虫的存活时间延长。表明 HL110PA4 具有抵抗金黄色葡萄球菌感染的能力。

图片来源：Microbiology Spectrum

非致病性痤疮丙酸杆菌 HL110PA4 以 TIR-1 和 p38 MAPK 通路依赖性方式延长金黄色葡萄球菌感染后线虫的寿命

在线虫的固有免疫中，胰岛素/胰岛素样生长因子 1（IGF-1）信号通路和 p38 MAPK 通路发挥了核心作用。为了研究这两个信号通路在抵御金黄色球菌感染中的参与作用，参与者们评估了多种功能缺失突变体线虫的存活情况。其中包括 daf-16/FOXO、skn-1/Nrf2、tir-1/SARM1、nsy-1/ MAPKKK、sek-1/MAPKK 和 pmk-1/p38 MAPK 功能缺失突变。

结果发现，感染金黄色葡萄球菌后，饲喂非致病性痤疮丙酸杆菌菌株的 daf-16 和 skn-1 突变体的存活时间明显长于对照组中的突变体。相比之下，在金黄色葡萄球菌感染的 tir-1、nsy-1、sek-1 或 pmk-1 突变体中，饲喂非致病性痤疮丙酸杆菌未能改善存活时间。上述结果表明，金黄色葡萄球菌感染线虫存活时间的延长取决于 tir-1、nsy-1、sek-1 和 pmk-1，而不取决于 daf-16 和 skn-1 的功能。

图片来源：Microbiology Spectrum

痤疮丙酸杆菌不直接抑制金黄色葡萄球菌的生长

研究者进行了圆片扩散法以确定痤疮丙酸杆菌是否分泌抑制金黄色葡萄球菌的抗微生物分子，例如细菌素和次级代谢物。结果显示非致病性痤疮丙酸杆菌的无细胞上清液并不能抑制金黄色葡萄球菌的生长。

由于已知几种细菌仅在另一种竞争微生物存在时才会产生抗微生物分子，因此研究者检测了从痤疮丙酸杆菌和金黄色葡萄球菌的混合培养物中制备的无细胞上清液的效果。然而，依然没有观察到对金黄色葡萄球菌的抑制作用。

此外，研究者观察到大肠杆菌 OP50 和 HL110PA4 痤疮丙酸杆菌喂养的线虫中，金黄色葡萄球菌细胞数量没有差异。也就是说，HL110PA4 痤疮丙酸杆菌对金黄色葡萄球菌具有抵抗能力，但不会减少感染细菌细胞的数量。

图片来源：Microbiology Spectrum

总结

本文使用秀丽隐杆线虫，研究了从人体皮肤中分离出的几种痤疮丙酸杆菌菌株的生物学效应。结果表明核糖型（RT）4 和 8 菌株，在经常患有痤疮的个体皮肤中检测到，并缩短了线虫的寿命，而在没有痤疮的人的皮肤上经常检测到的 RT6 菌株则不会缩短线虫的寿命。

「痤疮丙酸杆菌很可能通过抑制金黄色葡萄球菌等常见病原体侵入皮肤组织来维持皮肤健康」，该研究的作者Ayano Tsuru说，「我们没有使用哺乳动物，而是用秀丽隐杆线虫进行了探索，这是一种 1 毫米长的线虫，具有神经系统、肌肉和消化道等基本动物部分，以及相当于人类皮肤的体表屏障」。

这是一项非常令人振奋的研究成果。未来，这种特定的痤疮丙酸杆菌菌株也许可以作为「益生菌」，发挥治疗痤疮的作用。

题图来源：站酷海洛

参考文献

1. Ayano Tsuru, Yumi Hamazaki, Shuta Tomida, Mohammad Shaokat Ali, Tomomi Komura, Yoshikazu Nishikawa, Eriko Kage-Nakadai. Nonpathogenic Cutibacterium acnes Confers Host Resistance against Staphylococcus aureus. Microbiology Spectrum, 2021; DOI: 10.1128/Spectrum.00562-21

题图来源：自制