皮肤表观生理学
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第二节 皮肤微生态的生理功能

正常菌群具有较强的自身稳定性,能阻止外籍菌的定植。在正常情况下,微生物与微生物之间、微生物与宿主之间保持动态的微生态平衡。

一、参与皮肤组织代谢

皮脂腺分泌脂质,由微生物参加代谢形成一层乳化脂质膜,这些脂质膜含有游离脂肪酸,又称为酸膜,它可以中和沾染在皮肤上的碱性物质,抑制外籍菌(过路菌)、真菌等致病微生物生长,故皮肤正常菌群的第一功能是重要的保护作用。

二、营养作用

随着时间的推移,皮肤具有自我更新的能力,人们肉眼可以看到的是皮屑,这就是表皮细胞由活性、饱满的角质细胞逐渐转化为无活性的扁平细胞,细胞器消失,逐渐角质化。这些角质化并且脱落的细胞,崩解为磷脂、氨基酸等,既可供细菌生长也可供细胞吸收。重要的是,崩解的大分子成分,皮肤无法吸收,往往需要在皮肤微生物的作用下降解,变成小分子物质,以营养皮肤。皮肤细胞及间质含水量占人体总含水量的1/4,约1250~1300mL,内含糖和电解质(如钾、钠、钙等),这些也是皮肤菌群良好的培养基,可促进其生长。而皮肤微生物分解磷脂、固醇类、角质蛋白也可使皮肤细胞吸收并促进细胞生长、延缓老化和减少皱纹产生。

三、免疫作用

人体皮肤作为抵御外来病原体侵害的第一道防线,通过多种机制主动或被动地保护宿主皮肤。这种自我保护其中一个重要机制就是表皮固有的分泌抗菌肽。抗菌肽是细胞或微生物体内诱导而产生的一类具有广谱抗菌活性的碱性多肽物质,作为免疫防御的主要因子,各个器官的多种细胞均可产生。人体皮肤可分泌抗菌肽的细胞主要是角质形成细胞、肥大细胞、中性粒细胞和皮脂腺细胞。

皮肤共生菌可通过调节抗菌肽的生成,从而调控皮肤受损后的炎症反应及参与局部免疫防御。抗菌肽对病原体有直接抗菌功能,同时可以刺激炎症细胞聚集和细胞因子的释放。生理条件下,正常人体皮肤中的角质形成细胞维持抗菌肽的基础分泌,发挥持续抑菌作用;在炎症触发时,由白细胞发挥主要的抗菌功能。近期研究表明,在共生菌存在的皮肤区域,皮脂腺腺体也可以通过调节抗菌肽的生成,从而调控皮肤受损后的炎症反应及参与局部免疫防御。

皮肤正常共生菌还可以通过直接分泌或诱导机体自身生成抗菌肽,抑制病原微生物的繁殖。表皮葡萄球菌是健康人群皮肤正常共生菌群的主要组成者,不但抵御潜在的致病微生物,还可抑制已存在的条件致病菌的过度繁殖。有研究表明,表皮葡萄球菌的抗菌肽对宿主有益,且与角质细胞之间存在互惠关系。皮肤受伤后,受损细胞释放RNA,可刺激角质形成细胞释放炎症因子而形成炎症,表皮葡萄球菌释放的一种称为脂磷壁酸的小分子,不但可抑制角质细胞释放炎症因子,还能抑制角质细胞触发的炎症反应。因此,表皮葡萄球菌通过分泌外源性抗菌肽直接或间接增强宿主固有的抗菌肽作用,加强皮肤固有免疫防御功能。

皮肤固有免疫系统联合皮肤微生物群是人体抵御致病微生物和机会致病菌的屏障。故此值得主要地,单纯地使用抑菌剂、杀菌剂来治疗痤疮、特应性皮炎等疾病,这可能会影响由有益菌构成的体内稳态,虽然可带来疾病的短期改善,但长期来看,会增加有害菌的致病风险。因此恢复和维护正常的微生物群落对保持皮肤健康和治疗菌群失调相关皮肤问题具有重要意义。

四、自净作用

皮肤菌群中常驻菌丙酸杆菌和共生菌表皮葡萄球菌等分解皮脂形成游离脂肪酸,使皮肤表面处于偏酸性状态即酸性乳化脂膜,可以拮抗许多过路菌群的定植、生长和繁殖,如金黄色葡萄球菌、链球菌。因此,皮肤微生物对皮肤自净起着重要作用。

五、屏障作用

正常微生物菌群是皮肤抵御外来病原菌感染的因素之一,也属于皮肤屏障功能的一部分。有层次并且有序地定植在皮肤上的微生物群,犹如一层生物膜,不仅对机体裸露的表皮起了占位保护作用,而且直接影响定植抗力的建立(形成),使外袭致病菌无法立足于机体的表面(图2-3)。皮肤的常驻菌,即微生态系中优势种群使之形成和谐的微生态社会(微群落或微生态系),彼此相互依赖、相互制约形成一个相互稳定、相互和谐的生物屏障,保护着机体的健康。

图2-3 皮肤微生态屏障作用