皮肤微生态与 清洁剂
人体皮肤是一个复杂的生态系统,具有各种微环境条件,因此,皮肤微生物群落非常多样且复杂。 皮肤结构,如毛囊、皮脂腺、小汗腺
人体皮肤是一个复杂的生态系统,具有各种微环境条件,因此,皮肤微生物群落非常多样且复杂。 皮肤结构,如毛囊、皮脂腺、小汗腺和顶泌汗腺,以及表皮下皮肤隔室,提供了独特的生物生态位,被其自身独特的皮肤微生物群所占据。 目前的认识是,这些皮肤微生物大多是无害的或共生的生物体,在抑制病原微生物的定植或调节先天和适应性免疫系统方面发挥着重要作用。微生物组的破坏会导致炎症、刺激、皮肤干燥、瘙痒、皮炎,甚至会加重一些皮肤病。
清洁剂与微生物组
清洁需要在皮肤卫生和角质层屏障损伤之间取得微妙的平衡。清洁行为是水、洗涤剂和皮肤之间复杂的物理和化学相互作用。产品可以通过改变其化学环境来塑造特定的皮肤微生物群落。
在清洁过程中,会形成胶束,外部亲水基团围绕着内部亲脂性口袋。这些胶束可以包围油性物质,如皮脂,将油分散在水中以便去除和冲洗。清洁剂能有效维持皮肤卫生和健康的生物膜,但可能会导致皮肤屏障损伤,使湿疹性皮肤病恶化。这是因为表面活性剂无法区分需要去除的亲脂性皮肤碎屑和维持屏障所需的亲脂性细胞间脂质。
导致屏障损伤的化学肥皂成分是羧基头部基团的高电荷密度,这会促进与蛋白质的强烈结合。这一特性确保了出色的清洁和蛋白质碎屑的去除,但会损害角质层蛋白质、使酶变性,并改变角质形成细胞的保水能力。
屏障损伤也受清洁剂 pH 值的影响。例如,肥皂通常具有 10 - 11 的碱性 pH 值,会导致皮肤蛋白质肿胀和脂质双层的电离。因此,pH 值在 5 - 7 之间、更偏酸性至中性的合成洗涤剂可将屏障损伤降至最低,是皮肤病患者的首选清洁剂。高 pH 值会导致角质层肿胀,使肥皂不必要地更深地渗透到皮肤中,可能会引起刺激和瘙痒。肥皂还会与角质层蛋白质结合,进一步导致皮肤肿胀和过度水合。洗涤完成后,多余的水分蒸发,导致皮肤紧绷和干燥,因为肥皂的结合降低了皮肤蛋白质的保水能力。清洁剂往往过于刺激,会导致皮肤过度干燥,进而导致皮脂腺过度补偿,最终使皮肤表面油脂增多。然后,清洁剂会破坏角质层,进而扰乱有益共生细菌生长的环境。
角质形成细胞通过模式识别受体(PRRs),如 Toll 样受体(TLRs)、甘露糖受体和核苷酸结合寡聚化结构域样(NOD 样)受体,持续对定植在皮肤表面的微生物群进行采样。这些受体识别病原体相关分子模式(PAMPs),包括鞭毛蛋白和核酸,以及革兰氏阴性细菌的脂多糖、革兰氏阳性细菌的肽聚糖和脂磷壁酸,以及真菌细胞壁的甘露聚糖和酵母聚糖。PAMPs 激活角质形成细胞 PRRs 会立即启动先天免疫反应,导致抗菌肽(AMPs)、细胞因子和趋化因子的分泌。尽管皮肤不断暴露于大量微生物中,但它能够区分无害的共生微生物和有害的致病微生物。
角质层是支持复杂生态系统的一层,即生态层。皮肤屏障的结构和功能对人类健康至关重要。众所周知,宿主与细菌种群之间存在平衡的相互作用,这种相互作用不断受到宿主内在因素以及环境和其他外在因素的影响。微生物群落组成的持续失衡,即生态失调,是几种皮肤病的特征,如湿疹、过敏、头皮屑或痤疮。然而,由于皮肤微生物群组成存在巨大的个体间和个体内差异,健康的微生物群取决于特定的皮肤部位。
Fitz - Gibbon 等人在 2013 年进行的一项调查 强调,并非整个物种,而是某些痤疮丙酸杆菌菌株被证明与痤疮的发生有关,而其他菌株则无关。
几项研究表明,微生物多样性是健康皮肤的必要条件。例如,AD 患者中约 90% 的病例主要是金黄色葡萄球菌定植,这种失衡与皮肤微生物群多样性的丧失有关。这表明,金黄色葡萄球菌定植增加的生态失调是加剧 AD 发病机制的一个重要因素。
根据皮肤部位的不同,某些细菌是共生的或致病的。生态失调状态是一些慢性炎症性皮肤病如银屑病、玫瑰痤疮或痤疮的典型特征。当皮肤屏障在疾病状态或受伤时减弱,皮肤 pH 值升高,水分流失急剧增加。还会出现皮肤脱屑和角质形成细胞凋亡。所有这些变化都伴随着持续的炎症,涉及免疫细胞,如朗格汉斯细胞、树突状表皮 T 细胞(DETC)、中性粒细胞、巨噬细胞和肥大细胞。有趣的是,越来越明显的是,微生物群组成受到这些生化和生物物理变化的影响,导致微生物多样性降低,病原菌定植增加,如前所述,金黄色葡萄球菌在 AD 等皮肤病中形成生物膜。
全球公认,共生细菌在特定条件下可能会变成致病菌。表皮葡萄球菌被广泛归类为对皮肤健康有益的细菌。已知它通过产生丝氨酸蛋白酶谷氨酰内肽酶(Esp)抑制金黄色葡萄球菌生物膜的形成,还能刺激角质形成细胞产生抗菌肽,从而杀死金黄色葡萄球菌。然而,尽管有这些多种有益功能,表皮葡萄球菌仍被归类为与导管和其他医疗植入物相关的医院感染中最重要的病原体之一。然而,环境压力和其他因素会导致我们皮肤微生物从共生转变为致病,导致炎症、瘙痒、脱屑以及我们皮肤与微生物群之间失衡的其他临床症状。
了解皮肤微生物组和化学的时间变化对于测试个人习惯的改变是否会影响人类皮肤生态系统以及可能影响宿主健康至关重要。《生物医学中心生物学》杂志上的一项研究 表明,当卫生习惯改变时,皮肤微生物组会发生改变,但这种改变取决于产品的使用和身体部位。肠道微生物组对饮食变化的反应因个体而异,皮肤的反应也是因人而异。
Bouslimani 等人最近进行的一项研究 评估了个人护理产品对皮肤微生物和分子组成的影响。主要发现如下:1. 与个人皮肤和卫生产品相关的分子在首次使用后数周内仍残留在皮肤上,尽管经常洗澡。2. 使用美容产品后,分子和细菌多样性发生了改变。一些美容产品成分可能促进或抑制特定细菌的生长:例如,保湿剂的脂质成分可以提供营养,促进亲脂性细菌如葡萄球菌和丙酸杆菌(痤疮丙酸杆菌)的生长。
由于皮肤解剖结构的区域差异,皮肤表面在地形上有所不同,根据基于培养的研究,这些区域已知支持不同的微生物群落。皮肤的一些区域部分封闭,如腹股沟、腋窝和脚趾间。这些区域温度和湿度较高,有利于在潮湿条件下生长的微生物(例如,革兰氏阴性杆菌、棒状杆菌和金黄色葡萄球菌)的生长。皮脂腺的密度是另一个影响皮肤微生物群的因素,这取决于区域。皮脂腺密度高的区域,如面部、胸部和背部,有利于亲脂性微生物(例如,丙酸杆菌属和马拉色菌属)的生长。因此,根据患者的皮肤状况(油性与干性等)和皮肤部位,治疗将取决于针对何种细菌以及选择何种合适的清洁剂以不破坏共生细菌。
各种类型的皮肤病和所谓的 “敏感皮肤” 被认为与皮肤屏障功能障碍有关。这可能是由于多种情况,如 AD、老年性瘙痒、湿疹、过敏性接触性皮炎和化妆品不耐受综合征。一款配方良好的敏感皮肤面霜可以增强屏障修复,增加皮肤的保水能力,并优化愈合。
在一项研究中,对于大量有敏感皮肤的女性参与者,一种添加了疏水改性聚合物(HMPs)到表面活性剂中的温和香氛泡沫清洁剂,形成了一种功能、美观且温和的聚合物 / 表面活性剂复合物,其效果与皮肤科医生推荐的领先的无香、温和、非泡沫清洁剂一样有效。HMPs 与表面活性剂的疏水尾部相互作用,形成更大的表面活性剂结构,不易穿透角质层。HMPs 的结合还降低了清洁过程中形成的胶束中的表面活性剂浓度,减少了蛋白质损伤。最后,HMPs 有助于增加泡沫形成,这是消费者喜欢的清洁剂特性。这种方法基本上通过降低皮肤渗透性来提高清洁剂的温和性。
数据表明,在甘油、二甲硅油和凡士林载体中,神经酰胺 PC - 104、棕榈酰胺 MEA、甘草次酸和葡萄籽提取物的专利组合在减轻儿童和成人轻至中度 AD 及其他类型瘙痒性皮肤病(如老年性瘙痒、化妆品不耐受综合征)的症状和体征方面是有效的。
因此,仅仅在清洁剂中添加神经酰胺、脂肪酸、胆固醇和 / 或甘油三酯,希望补充清洁过程中去除的部分细胞间脂质成分,可能只是部分有帮助。这种方法的问题在于清洁剂与皮肤的接触时间短。清洁剂应在皮肤上停留尽可能短的时间,以尽量减少角质层蛋白质损伤;然而,这种短接触时间不允许成分渗透并留在皮肤中。
此外,由于神经酰胺可以从清洁剂中渗透到角质层,那么表面活性剂也可能导致加速的屏障损伤。因此,不仅选择合适的清洁剂至关重要,而且清洁后使用合适的保湿剂修复表皮也很重要。有一些试验 使用槐糖脂作为清洁剂,槐糖脂是一种发酵产生的糖脂,在临床试验中可防止白色念珠菌的过度生长,它也是一种由细菌、酵母和真菌产生的生物表面活性剂。其他公司正在将益生元添加到他们的护肤品中。益生元是细菌的营养物质,有助于为皮肤微生物组创造健康的环境。
开发能够保持或恢复微生物群自然、个体平衡的卫生和 / 或美容产品,不仅为治疗皮肤病的皮肤科医生,也为设计护肤清洁剂和保湿剂以改善个体皮肤微生物组的科学家提供了新的机会。此外,在建议或开出处方治疗之前对个体的皮肤微生物组进行皮肤采样,可能是定制护肤的未来发展方向。
资料来源
Schommer NN, Gallo RL. Structure and function of the human skin microbiome. Trends Microbiol. 2013;21(12):660-668. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24238601 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4744460/. doi: 10.1016/j.tim.2013.10.001.
2. Grice EA, Segre JA. The skin microbiome. Nature Reviews Microbiology. 2011;9(4):244-253. https://doi.org/10.1038/nrmicro2537. doi: 10.1038/nrmicro2537.
3. Draelos ZD. The science behind skin care: Cleansers. J Cosmet Dermatol. 2018;17(1):8-14. doi: 10.1111/jocd.12469 [doi].
4. Draelos ZD. The effect of a daily facial cleanser for normal to oily skin on the skin barrier of subjects with acne. Cutis. 2006;78(1 Suppl):34-40.
5. Braff MH, Bardan A, Nizet V, Gallo RL. Cutaneous defense mechanisms by antimicrobial peptides. J Invest Dermatol. 2005;125(1):9-13. \https://doi.org/10.1111/j.0022-202X.2004.23587.x\. doi: 10.1111/j.0022-202X.2004.23587.x.
6. Bouslimani A, da Silva R, Kosciolek T, et al. The impact of skin care products on skin chemistry and microbiome dynamics. BMC Biology. 2019;17(1):47. https://doi.org/10.1186/s12915-019-0660-6. doi: 10.1186/s12915-019-0660-6.
7. Sfriso R, Egert M, Gempeler M, Voegeli R, Campiche R. Revealing the secret life of skin with the microbiome you never walk alone. Int J Cosmet Sci. 2019;n/a. https://doi.org/10.1111/ics.12594. doi: 10.1111/ics.12594.
8. Fitz-Gibbon S, Tomida S, Chiu B, et al. Propionibacterium acnes strain populations in the human skin microbiome associated with acne. J Invest Dermatol. 2013;133(9):2152-2160. https://doi.org/10.1038/jid.2013.21. doi: 10.1038/jid.2013.21.
9. Nakatsuji T, Chen TH, Narala S, et al. Antimicrobials from human skin commensal bacteria protect against staphylococcus aureus and are deficient in atopic dermatitis. Science translational medicine. 2017;9(378):eaah4680. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28228596 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5600545/. doi: 10.1126/scitranslmed.aah4680.
10. Iwase T, Uehara Y, Shinji H, et al. Staphylococcus epidermidis esp inhibits staphylococcus aureus biofilm formation and nasal colonization. Nature. 2010;465(7296):346-349. https://doi.org/10.1038/nature09074. doi: 10.1038/nature09074.
11. Grice EA, Segre JA. The human microbiome: Our second genome. Annual review of genomics and human genetics. 2012;13:151-170. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22703178 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3518434/. doi: 10.1146/annurev-genom-090711-163814.
12. Dréno B, Araviiskaia E, Berardesca E, et al. Microbiome in healthy skin, update for dermatologists. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2016;30(12):2038-2047. https://doi.org/10.1111/jdv.13965. doi: 10.1111/jdv.13965.
13. Draelos ZD, Raymond I. The efficacy of a ceramide-based cream in mild-to-moderate atopic dermatitis. The Journal of clinical and aesthetic dermatology. 2018;11(5):30-32. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29785236 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5955631/.
14. Valotteau C, Baccile N, Humblot V, et al. Nanoscale antiadhesion properties of sophorolipid-coated surfaces against pathogenic bacteria. Nanoscale Horizons. 2019;4. doi: 10.1039/c9nh00006b.
15. Kong HH, Oh J, Deming C, et al. Temporal shifts in the skin microbiome associated with disease flares and treatment in children with atopic dermatitis. Genome Res. 2012;22(5):850-859. doi: 10.1101/gr.131029.111 [doi].
16. Lee HJ, Jeong SE, Lee S, Kim S, Han H, Jeon CO. Effects of cosmetics on the skin microbiome of facial cheeks with different hydration levels. MicrobiologyOpen. 2018;7(2):e00557. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29193830 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5911989/. doi: 10.1002/mbo3.557.
17. Strugar TL, Kuo A, Seite S, Lin M, Lio P. Connecting the dots: From skin barrier dysfunction to allergic sensitization, and the role of moisturizers in repairing the skin barrier. J Drugs Dermatol. 2019;18(6):581. doi: S1545961619P0581X [pii].
18. Knight R, Ley RE, Raes J, Grice EA. Expanding the scope and scale of microbiome research. Genome Biol. 2019;20(1):191. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31488207 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6729039/. doi: 10.1186/s13059-019-1804-2.
19. Draelos ZD, Fowler J, Larsen WG, Hornby S, Walters RM, Appa Y. Tolerance of fragranced and fragrance-free facial cleansers in adults with clinically sensitive skin. Cutis. 2015;96(4):269-274. doi: NJ_0C00306C [pii].
20. Draelos ZD. Cosmeceuticals for rosacea. Clin Dermatol. 2017;35(2):213-217. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0738081X16302784. doi: https://doi.org/10.1016/j.clindermatol.2016.10.017.
21. Draelos ZD. Cosmeceuticals: What’s real, what’s not. Dermatol Clin. 2019;37(1):107-115. doi: S0733-8635(18)31092-1 [pii].
22. Draelos ZD. Cosmeceuticals for rosacea. Clin Dermatol. 2017;35(2):213-217. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0738081X16302784. doi: https://doi.org/10.1016/j.clindermatol.2016.10.017.
23. Ellis SR, Nguyen M, Vaughn AR, et al. The skin and gut microbiome and its role in common dermatologic conditions. Microorganisms. 2019;7(11):10.3390/microorganisms7110550. doi: E550 [pii].
24. Two AM, Nakatsuji T, Kotol PF, et al. The cutaneous microbiome and aspects of skin antimicrobial defense system resist acute treatment with topical skin cleansers. J Invest Dermatol. 2016;136(10):1950-1954. https://doi.org/10.1016/j.jid.2016.06.612. doi: 10.1016/j.jid.2016.06.612.
25. Yang J, Tsukimi T, Yoshikawa M, et al. Cutibacterium acnes (propionibacterium acnes) 16S rRNA genotyping of microbial samples from possessions contributes to owner identification. mSystems. 2019;4(6):594. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31771975 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6880042/. doi: 10.1128/mSystems.00594-19.
26. Meisel JS, Sfyroera G, Bartow-McKenney C, et al. Commensal microbiota modulate gene expression in the skin. Microbiome. 2018;6(1):20. https://doi.org/10.1186/s40168-018-0404-9. doi: 10.1186/s40168-018-0404-9.
27. Grice EA, Dawson TL. Host–microbe interactions: Malassezia and human skin. Curr Opin Microbiol. 2017;40:81-87. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369527416301874. doi: https://doi.org/10.1016/j.mib.2017.10.024.
28. SanMiguel AJ, Meisel JS, Horwinski J, Zheng Q, Grice EA. Topical antimicrobial treatments can elicit shifts to resident skin bacterial communities and reduce colonization by staphylococcus aureus competitors. Antimicrob Agents Chemother. 2017;61(9):774. http://aac.asm.org/content/61/9/e00774-17.abstract. doi: 10.1128/AAC.00774-17.
29. Findley K, Williams DR, Grice EA, Bonham VL. Health disparities and the microbiome. Trends Microbiol. 2016;24(11):847-850. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27712950 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5695575/. doi: 10.1016/j.tim.2016.08.001.
30. Tang S, Yang J. Dual effects of alpha-hydroxy acids on the skin. Molecules. 2018;23:863. doi: 10.3390/molecules23040863.