皮膚微生物體 (Microbiome of the Skin)
重點一覽
- 皮膚棲息多樣的共生 (commensal) 與致病 (pathogenic) 微生物，包含細菌、真菌、病毒。
- 微生物可作為共生互利者 (commensal symbionts)，也可作為病態共生菌 (pathobionts) 參與非感染性發炎疾病（異位性皮膚炎、乾癬）及腫瘤（默克爾細胞癌 Merkel cell carcinoma）。
研究方法：從培養到基因體學
- 培養法：傳統用於診斷感染；早期界定皮膚常駐菌如皮膚桿菌屬 (Cutibacterium，前稱 Propionibacterium)、馬拉色菌屬 (Malassezia，前稱 Pityrosporum)。
- 微生物體 (microbiome)：指某生態系中所有微生物、其基因體與環境條件；以 DNA 定序研究整個群落，可省略培養步驟，但無法區分死活、常駐或過渡 (transient)。
- 2008 年美國 NIH 啟動人類微生物體計畫 (Human Microbiome Project)，建立皮膚、腸道、口腔、陰道、鼻腔的參考資料庫。
定序方法
- 細菌：以 16S 核糖體 RNA (16S rRNA) 基因為標記（30S 核糖體次單元、演化保守），可不依賴培養即鑑定。
- 真菌（真菌體 mycobiome）：標記基因為 18S rRNA、28S rRNA 和（或）內轉錄間隔區 (ITS)；無統一標記基因，跨研究較難比較。
- 病毒（病毒體 virome）：研究最少，缺乏共通標記基因；多聚焦 DNA 病毒。
- 散彈槍式總體基因體定序 (shotgun metagenomic sequencing)：可同時定序多界並分析功能性遺傳潛能，但成本高、分析難，大量序列功能未知。
研究設計要點
- 皮膚為低微生物生物量 (low microbial biomass)，DNA 量少、極易受污染，須設陰性與陽性對照。
- 微生物體會依身體部位（腸、皮、口、鼻、陰道）而異；皮膚是細菌群落最多樣的部位。
- 採樣法：預沾濕拭子 (premoistened swab)、表淺刮取、切片、膠帶剝離、杯刷法 (cup scrub)。
- 機制研究仍需分離株（同種不同菌株如 MSSA vs MRSA 生物效應可不同）。
圖 16-1：進行皮膚微生物體研究的一般原則（研究設計、採集儲存、處理定序、分析）。
皮膚微生物體的組成
- 共生與致病菌並存：表皮葡萄球菌 (Staphylococcus epidermidis)、金黃色葡萄球菌 (S. aureus)、痤瘡皮膚桿菌 (Cutibacterium acnes)、棒狀桿菌屬 (Corynebacterium spp.)、綠膿桿菌 (Pseudomonas aeruginosa)。
- 巨觀與微觀皆多樣：毛囊、外分泌／頂泌汗腺、皮脂腺等微結構形成不同微環境，依潮濕 (moist)、乾燥 (dry)、皮脂 (sebaceous) 分類。
細菌群落基因體學
- 皮膚菌叢具部位特異性 (site specificity)，但微環境相似的部位（皮脂區、潮濕皺褶、乾燥平面）共有相似特徵。
- 高皮脂部位（前額、耳後皺褶）以 C. acnes 為主；屈側／潮濕皺褶（肘窩、腹股溝）以棒狀桿菌屬、葡萄球菌屬為主；乾燥平坦表面個體間變異最大。
- 雙側對稱部位菌叢高度相似（手部除外）；菌叢初次採樣後可穩定達 2 年，受宿主環境（含地理位置）影響。
- 新生兒皮膚出生前視為無菌，迅速取得菌；陰道分娩者類似母體陰道群落，剖腹產者類似母體皮膚群落；出生第二天即見部位特異性。
- 老年人研究較少，但可能與年輕者不同。
各皮膚疾病的微生物體（表 16-1）
- 異位性皮膚炎：發作皮膚 S. aureus 與 S. epidermidis 相對豐度增加（菌叢失衡 dysbiosis）、不同 S. aureus 純系菌株相關、真菌多樣性較高；因果關係未定。
- 乾癬：病灶細菌多樣性下降、變形菌門 (Proteobacteria) 相對豐度增加、真菌多樣性較高；特徵較不明確。
- 痤瘡：痤瘡個體與對照組 C. acnes 菌株不同；C. acnes 在痤瘡成因的角色仍未解決。
- 其他：糖尿病皮膚與傷口（細菌多樣性低）、原發性免疫缺乏症候群相關皮膚炎（麴菌屬 Aspergillus、念珠菌屬 Candida 增加）。
真菌群落基因體學
- 健康皮膚以馬拉色菌屬 (Malassezia) 為主（球形馬拉色菌 M. globosa、限制性馬拉色菌 M. restricta、合軸馬拉色菌 M. sympodialis），足部除外（以麴菌屬、隱球菌屬、附球菌屬、紅酵母屬等非馬拉色菌為主）。
- 部位差異：M. restricta 主導頭面部，M. globosa 主導軀幹。
- 馬拉色菌缺乏脂肪酸合成酶 (fatty synthase) 基因、脂質依賴 (lipid-dependent)，需脂質補充培養。
- 年齡差異：兒童移生頻率與豐度較低、真菌多樣性高；青春期後皮脂增加使馬拉色菌增多。成人 M. globosa 相對豐度較低、M. restricta 較高；兒童 M. restricta 相對豐度較高。
- 臨床對應：青春期後高馬拉色菌對應成人變色糠疹 (tinea versicolor)；青春期前非馬拉色菌真菌較多對應兒童頭癬 (tinea capitis)、體癬 (tinea corporis)。
圖 16-2：健康成人不同解剖區域的皮膚細菌與真菌群落多樣性低於健康兒童。
病毒群落基因體學
- 臨床相關病毒疾病：尋常疣 (verruca vulgaris，人類乳突病毒)、唇皰疹 (herpes labialis，單純皰疹病毒)、默克爾細胞癌 (默克爾細胞多瘤病毒)。
- 健康皮膚病毒體最常見 DNA 病毒：噬菌體 (bacteriophages)、乳突病毒、多瘤病毒、環狀病毒 (circoviruses)；噬菌體多與皮膚桿菌屬、葡萄球菌屬相關。
- 不同於細菌與真菌，病毒相對豐度在個體內與個體間差異大、隨時間波動，無明顯部位特異性。
結論
- 腸道微生物體研究（及糞便微生物移植 fecal microbiota transplantation 治療困難梭狀芽孢桿菌結腸炎的成功）推動了皮膚微生物體研究熱潮。
- 皮膚低生物量採樣困難，研究數量遠少於腸道。
- 系統性疾病（白斑、乾癬與乾癬性關節炎及心血管疾病、壞疽性膿皮症與發炎性腸道疾病）顯示腸道與皮膚菌叢可能互相影響遠端部位。
- 目前對「健康」皮膚微生物體的定義、以及微生物與健康／疾病的生物學連結仍有重大缺口，皮膚療法的應用仍需更多研究。