2017-02-02
派(pai)森(sen)諾生(sheng)物(wu)(wu)與上海交(jiao)通大學(xue)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)代謝國家(jia)實(shi)(shi)驗室(shi)、上海系統生(sheng)物(wu)(wu)醫(yi)學(xue)教育部(bu)實(shi)(shi)驗室(shi)、花王（中國）研(yan)究開發中心以及(ji)上海市皮(pi)膚病醫(yi)院共(gong)同合作，在《Nature》旗下的《Scientific Reports》（影響因子5.578）發表(biao)論文，系統揭示(shi)了頭皮菌群、頭皮局部生理環境、人體表(biao)型(xing)與頭皮屑之間(jian)的互(hu)作關系。
【研究(jiu)背(bei)景】
頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)由毛(mao)囊(nang)皮(pi)(pi)(pi)(pi)脂(zhi)(zhi)腺和(he)汗腺覆蓋而成，頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)分泌(mi)的(de)(de)皮(pi)(pi)(pi)(pi)脂(zhi)(zhi)是一種由甘油三(san)酯、鯊烯、膽固(gu)醇和(he)多(duo)種酯類組成的(de)(de)復合物。皮(pi)(pi)(pi)(pi)脂(zhi)(zhi)腺的(de)(de)活性能(neng)影響皮(pi)(pi)(pi)(pi)脂(zhi)(zhi)的(de)(de)分泌(mi)，且與多(duo)種頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)脫落(luo)病有明顯的(de)(de)關聯性。頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)屑(xie)(xie)就是一種常(chang)見的(de)(de)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)脫落(luo)病，全球(qiu)將(jiang)近一半的(de)(de)人口都(dou)或多(duo)或少地受(shou)到頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)屑(xie)(xie)的(de)(de)困擾。雖然對于(yu)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)屑(xie)(xie)形成原因的(de)(de)研究(jiu)已長(chang)達(da)數(shu)十年(nian)，但尚未形成統一的(de)(de)理論觀(guan)點(dian)。同時(shi)，頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)也共生著多(duo)樣的(de)(de)微(wei)生物群(qun)落(luo)，包括細菌(jun)和(he)真(zhen)菌(jun)，皮(pi)(pi)(pi)(pi)脂(zhi)(zhi)是它(ta)們主要的(de)(de)營(ying)養來源。頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)微(wei)環(huan)境的(de)(de)改變(bian)（比如頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)屑(xie)(xie)等病變(bian)）也可(ke)能(neng)影響頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)菌(jun)群(qun)的(de)(de)生長(chang)。長(chang)期以來，對于(yu)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)皮(pi)(pi)(pi)(pi)屑(xie)(xie)相關微(wei)生物的(de)(de)研究(jiu)焦點(dian)都(dou)集中(zhong)在一種名為Malassezia的真菌(jun)屬(shu)中，但(dan)對頭(tou)皮菌(jun)群整體組成及(ji)其與頭(tou)皮屑等疾病關系尚有待于進(jin)一步探索。
【研究(jiu)目的】
頭皮屑(xie)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)是由多(duo)方面因素(su)共同作用而產生的(de)(de)(de)，這些(xie)因素(su)不僅包括人(ren)體(ti)自身的(de)(de)(de)生理狀態、人(ren)群特(te)定(ding)的(de)(de)(de)表型特(te)征(zheng)，頭皮菌群的(de)(de)(de)紊亂失調也(ye)是一個(ge)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)重要(yao)因素(su)。這項研(yan)究即著眼于上述三類因素(su)之(zhi)間(jian)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)互作關(guan)系(xi)(xi)，力圖系(xi)(xi)統性地闡釋頭皮屑(xie)產生的(de)(de)(de)根(gen)本原(yuan)因。
【研究方法】
這(zhe)項研究(jiu)從363例個體中篩選得(de)到(dao)59例(li)受試者的(de)170份輕微或中度頭皮屑樣(yang)本，通過ASFS得分值（Adherent scalp flaking scale）評估頭皮屑的嚴重等級，并采用(yong)Roche 454 FLX+焦磷酸高通(tong)量測序技術，分別對頭皮細菌的16S rRNA V1-V3可變區(qu)和頭皮真菌的ITS區序(xu)列(lie)進行測序(xu)分析。
表1 頭皮樣(yang)本基本信(xin)息
【分析內容與結(jie)果說(shuo)明】
1、頭皮(pi)菌群(qun)的組成(cheng)結構和(he)菌群(qun)成(cheng)員(yuan)之間的關(guan)聯網絡
通過焦(jiao)磷酸測序，共獲得1,042,946條細菌16S rRNA V1-V3可變區序列和599,004條(tiao)真(zhen)菌ITS區(qu)序列，在97%的序列(lie)相(xiang)似度下，分別歸并得到753和(he)378個OTU。細菌群(qun)落中，來自Actinobacteria門的Propionibacterium屬（63.3%）與來自Firmicutes門(men)的Staphylococcus屬（32.4%）優(you)勢，兩者的豐度總和達到細菌(jun)群(qun)落的95%之(zhi)多；
圖1 正常個體和頭皮屑(xie)人的頭皮菌群組成
研究(jiu)還發現(xian)，頭皮細菌(jun)和真菌(jun)群落成員之間的(de)豐(feng)度變化存在相互(hu)關(guan)聯，并以此構建了關(guan)聯網(wang)絡。其中，優勢細菌(jun)屬Propionibacterium和Staphylococcus互相呈(cheng)負相關，而來自Proteobacteria和Actinobacteria門的低豐(feng)度細(xi)菌(jun)則形(xing)成(cheng)(cheng)了正相(xiang)關的關聯(lian)網絡(luo)。此(ci)外，真(zhen)菌(jun)屬也形(xing)成(cheng)(cheng)了以M. restricta為中心(xin)的關(guan)聯網絡。
圖(tu)2 頭(tou)皮菌(jun)群成員之間的關聯網絡
注(zhu)：藍色代表負相關，紅色代表正相關
2、頭(tou)皮(pi)菌群與人體生理(li)狀態和人群表型(xing)特征的相互作用關系
通過RDA冗(rong)余分析(xi)（Redundancy analysis），發現共有35個關(guan)鍵細菌(jun)屬同(tong)頭皮屑的(de)嚴(yan)重程度顯著(zhu)相(xiang)關(guan)（P = 0.002），其中，包括Staphylococcus在內的33個(ge)屬同(tong)頭皮屑并的(de)嚴(yan)重程度正相關(guan)，但僅有兩個(ge)屬（Propionibacterium和Labrys）與其呈負相關。頭(tou)皮(pi)真(zhen)菌(jun)群落與頭(tou)皮(pi)屑的關聯性(xing)相對較弱(ruo)（P = 0.272）。
RDA分析還發(fa)現，頭皮細菌群(qun)(qun)落的組(zu)成結構也同年齡、性別(bie)等人群(qun)(qun)表型特(te)征和皮脂量、經皮失水量等人體(ti)生理指標呈現顯著(zhu)相關(guan)，優勢細菌屬Propionibacterium和Staphylococcus仍是其中(zhong)關聯最為密(mi)切(qie)的兩個細菌屬(shu)。相比之下，頭皮真菌群落僅僅體現出(chu)與性別相關的差異特征（P = 0.030）。
圖3 RDA冗余(yu)分(fen)析顯示頭皮菌(jun)群組成結構與頭皮屑嚴重程(cheng)度的相關性(xing)
表2 RDA冗(rong)余分析顯示頭皮(pi)菌群組成結構(gou)同(tong)人(ren)體(ti)生理狀態和人(ren)群表型特征的相互作用(yong)關系
3、頭皮(pi)屑與各影(ying)響因素間(jian)的(de)系統關系
綜合(he)以上分析結果，這(zhe)項研(yan)究系(xi)統性地展示了頭(tou)皮(pi)(pi)屑(xie)同諸(zhu)多(duo)影響因素（頭(tou)皮(pi)(pi)菌群(qun)(qun)(qun)、人(ren)體(ti)生理(li)狀(zhuang)態和人(ren)群(qun)(qun)(qun)表型(xing)特(te)征等）之間復雜的相互作用(yong)關系(xi)。雖然過往研(yan)究大多(duo)將聚(ju)焦于頭(tou)皮(pi)(pi)真菌優勢群(qun)(qun)(qun)落(luo)(luo)，但這(zhe)項研(yan)究卻(que)表明，頭(tou)皮(pi)(pi)細菌群(qun)(qun)(qun)落(luo)(luo)對于頭(tou)皮(pi)(pi)屑(xie)的影響程度可能更(geng)甚于頭(tou)皮(pi)(pi)真菌群(qun)(qun)(qun)落(luo)(luo)，不(bu)僅體(ti)現于優勢細菌如(ru)Propionibacterium和Staphylococcus，也(ye)體現在一些(xie)低豐度的微生物類群中。
圖4 頭(tou)皮屑同頭(tou)皮菌(jun)群、人(ren)體生理(li)狀態和人(ren)群表型(xing)特(te)征等因素之間可能的相互(hu)作用關系
【研究結論】
這(zhe)項研究表明(ming)頭(tou)皮(pi)屑的(de)發生很可(ke)能并非單一因(yin)素的(de)作用結果，而是由頭(tou)皮(pi)菌群和(he)人(ren)體自(zi)身的(de)諸多影響因(yin)素共同作用的(de)結果。這(zhe)項研究為降低頭(tou)皮(pi)屑的(de)困擾提供了新(xin)思路(lu)，如調(diao)節頭(tou)皮(pi)菌群中Propionibacterium和Staphylococcus兩種優勢(shi)細(xi)菌的組成(cheng)和平衡。
原文索引：
Zhijue Xu, Zongxiu Wang, Chao Yuan, Xiaoping Liu, Fang Yang, Ting Wang, Junling Wang, Kenji Manabe, Ou Qin, Xuemin Wang, Yan Zhang & Menghui Zhang. Dandruff is associated with the conjoined interactions between host and microorganisms. Scientific Reports. 6, 24877; doi:10.1038/srep24877 (2016).
