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皮膚菌群

皮膚菌群（英語：Skin flora）也稱為皮膚微生物群（英語：Skin microbiota），通常是指存在於人類皮膚上的微生物群落。

描繪人體和佔主導地位的細菌

其中佔大多數的是細菌，人體皮膚上約有1000種細菌，分別來自19個門。[1][2]大多數存在於表皮的表層和毛囊的上部。

皮膚菌群通常是非致病性的，並且是偏利共生（對宿主無害）或互惠共生的（雙方獲益）。細菌可以提供的好處包括通過競爭營養、分泌化學物質或刺激皮膚的免疫系統以防止短暫的致病生物在皮膚表面定殖。[3]然而，常駐微生物也可能引起皮膚病並進入血液系統，造成危及生命的疾病，尤其是在免疫抑制人群中。[3]

一種主要的非人類皮膚菌群是蛙壺菌（Batrachochytrium dendrobatidis），這是一種壺菌和非菌絲游動孢子真菌，可引起壺菌病。這種傳染病被認為是導致兩棲動物種群減少的原因。[4]

物種種類

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細菌

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表皮葡萄球菌的掃描電子顯微鏡圖像。它是人類皮膚上存在的大約一千種細菌之一。雖然通常不致病，但它會導致免疫功能低下的人發生皮膚感染，甚至危及生命的疾病。
 
人類微生物組計劃研究的20個皮膚位點的生態學

通過使用16S核糖體RNA直接從遺傳物質中識別皮膚樣本上存在的細菌種類，對皮膚細菌物種數量的估計發生了根本性的改變。以前，這種鑑定依賴於微生物培養，而許多種類的細菌不會在微生物培養中生長，因此對科學界來說是隱藏的。[1]

以往基於培養的研究認為表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌是主導物種。然而，16S核糖體RNA研究發現，這兩個物種雖然常見，但也僅占皮膚細菌的5%。[5]皮膚多樣性提供給細菌豐富多樣的棲息地。大多細菌都數來自四個門，即放線菌門（51.8%）、厚壁菌門（24.4%）、假單胞菌門（16.5%）和擬桿菌門（6.3%）。[來源請求]

皮膚有三個主要的生態區：皮脂腺、濕潤和乾燥。丙酸桿菌和葡萄球菌是皮脂腺區的主要菌種。在身體潮濕的地方，棒狀桿菌和葡萄球菌佔主導地位。而在身體乾燥的地方存在多種物種，但β-變形菌和黃桿菌佔主導地位。在生態學上，皮脂腺區域的物種豐富度高於潮濕和乾燥區域。人與人之間物種相似度最低的區域是手指間隙、腳趾間隙、腋窩和臍帶殘端。而最相似的是鼻孔旁邊、鼻孔內部和背部。[1]

研究最為充分的皮膚微生物的頻率[3]
生物名稱 觀察 致病性
表皮葡萄球菌 常見的 偶爾是致病的
金黃色葡萄球菌 不常見 通常是致病的
沃氏葡萄球菌 不常見 偶爾是致病的
化膿性鏈球菌 不常見 通常是致病的
緩症鏈球菌 頻繁 偶爾是致病的
痤瘡丙酸桿菌 頻繁 偶爾是致病的
棒狀桿菌屬的物種 頻繁 偶爾是致病的
乙酸鈣不動桿菌 頻繁 偶爾是致病的
綠膿桿菌 不常見 偶爾是致病的

真菌

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一項對100名年輕人腳趾間區域的研究發現了14種不同的真菌。這些包括酵母菌，例如白色念珠菌、深紅酵母和皮狀絲孢酵母；皮癬菌真菌，例如石膏樣小孢子菌和紅色毛癬菌；非皮癬菌真菌，例如黑根霉、皮狀絲孢酵母、鐮孢菌、短柄帚霉、彎孢、鏈格孢菌、擬青黴、黃麴黴和青黴菌物種。[6]

美國馬里蘭州貝塞斯達的國家人類基因組研究所進行了一項研究，調查了人體14個不同位置的皮膚真菌的DNA。這些位置分別是耳道、眉毛之間、後腦勺、耳後、腳跟、腳趾甲、腳趾之間、前臂、背部、腹股溝、鼻孔、胸部、手掌和肘窩。研究表明，人體各個部位的真菌種類繁多，其中最豐富的棲息地是腳跟，那裏有大約80種真菌。相比之下，腳趾甲上有大約60種物種，而腳趾之間有40種物種。其他富含真菌的區域包括手掌、前臂和肘窩內，其真菌物種數在18到32種之間。頭部和軀幹各有2到10種。[7]

臍帶的微生物組

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肚臍是身體的一個部位。肚臍很少暴露於紫外線、肥皂或身體分泌物（肚臍不產生任何分泌物或油脂）[8][9]，由於它是一個幾乎不受干擾的細菌群落[10]，所以它是研究皮膚微生物組的一個很好的部位。[11]肚臍是人體的潮濕微生物組（濕度和溫度都很高）[12][13]，含有大量細菌[14]，尤其是棒狀桿菌[15]和葡萄球菌[13]等喜歡潮濕環境的細菌。

肚臍生物多樣性項目於2011年初在北卡羅來納州立大學啟動，最初有兩組志願者，分別由35名志願者和25名志願者組成。[10]志願者被分配了無菌棉簽，並被要求將棉簽插入他們的肚臍中，將棉簽旋轉三圈，然後將棉簽放在裝有0.5毫升10%磷酸鹽緩衝液的小瓶中返回給研究人員。[16][10]由Jiri Hulcr領導的北卡羅來納州立大學的研究人員[17]隨後在培養物中培養樣本，直到細菌菌落大到可以拍照，然後將這些照片發佈在肚臍生物多樣性項目的網站上（志願者獲得樣本編號，以便他們可以在線查看自己的樣本）。[16]然後使用16S核糖體RNA文庫對這些樣本進行分析，以便識別在培養物中生長不良的菌株。[10]

北卡羅來納州立大學的研究人員發現，雖然很難預測肚臍微生物組中的每一種細菌菌株，但他們可以預測哪些菌株會普遍存在，而哪些菌株會非常罕見。[10]結果發現，肚臍微生物組僅包含幾種常見的細菌，即葡萄球菌、棒狀桿菌、放線菌、真細菌和芽孢桿菌，以及許多不同類型的稀有細菌。[10]在志願者的肚臍內還發現了其他類型的稀有生物，包括三種古細菌，其中兩種是在一名自稱多年未洗澡的志願者身上發現的。[10]

在這個項目的志願者的肚臍中，葡萄球菌和棒狀桿菌是最常見的細菌類型，這些類型的細菌在更大規模的皮膚微生物組研究中[18]（肚臍生物多樣性項目是其中一部分）也被發現是皮膚微生物組中最常見的細菌類型。[10]在這些更大規模的研究中發現，女性的皮膚微生物組中通常有更多的葡萄球菌[18]（通常是表皮葡萄球菌）[16]，而男性的皮膚微生物組中則有更多的棒狀桿菌。[18]

根據北卡羅來納州立大學的肚臍生物多樣性項目[10]，在肚臍和周圍區域發現了兩種類型的微生物。短暫性細菌（不繁殖的細菌）[12]構成了肚臍中發現的大部分生物，估計在95%的研究參與者中發現了1400多種不同的菌株。[19]

肚臍生物多樣性項目正在進行中，現在已經從500多人身上取了樣本。[10]該項目的設計旨在反駁一個錯誤觀念，即即細菌總是對人類有害的[20]，而人類正在與細菌作戰。[21]實際上，即使對人體無益[22]，大多數細菌菌株也是無害的。[13]該項目的另一個目標是培養公眾對微生物學的興趣。[17]與人體微生物組計劃協作，肚臍生物多樣性項目還研究人類微生物組與年齡、性別、種族、地點[17]和整體健康等因素之間的聯繫。[23]

與宿主的關係

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皮膚微生物群落可以是偏利共生的、互利共生的或病原體。通常情況下，它們可以是三者兼備，具體取決於人體免疫系統的強弱。[3]對腸道和肺部免疫系統的研究表明，微生物群落有助於免疫系統的發育，但目前對於皮膚是否也是如此的研究仍在起步階段。[3]綠膿桿菌是一種可以轉化為病原體並引起疾病的互利共生細菌的例子。如果它進入循環系統，就會導致骨骼、關節、胃腸道和呼吸系統感染，而且它還可能引起皮炎。然而，綠膿桿菌也會產生抗微生物物質，例如假單胞菌酸（已被商業開發，例如莫匹羅星），可用於對抗葡萄球菌和鏈球菌感染。綠膿桿菌還會產生抑制克魯斯氏念珠菌、白色念珠菌、光滑假絲酵母、釀酒酵母和煙麴黴等真菌生長的物質。[24]它還可以抑制幽門螺桿菌的生長。[25]它的抗菌作用如此重要，以至於人們注意到通過口服或局部使用抗生素去除皮膚中的綠膿桿菌，反而可能會導致異常的酵母菌定植和感染。[3]

另一個細菌方面的問題是體味的生成。汗液本身是無味的，但是一些細菌可以消耗它並產生副產品，這些副產品可能會被人類認為是惡臭的（例如，與蒼蠅相反，蒼蠅可能會覺得這些氣味有吸引力）。以下是一些例子：

皮膚防禦

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抗微生物肽

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皮膚會產生抗微生物肽，例如控制皮膚微生物增殖的抗菌肽。抗菌肽不僅可以直接減少微生物數量，而且還能引起細胞因子的分泌，從而誘發炎症、血管生成和再上皮化。例如，特應性皮炎等病症與抗菌肽產生的抑制有關。[28]而玫瑰痤瘡則是由於抗菌肽的異常處理而引起的炎症。銀屑病與由抗菌肽產生的自身DNA有關，它導致了自身炎症。控制抗菌肽的一個主要因素是膽鈣化醇。[29]

酸度

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皮膚的表層自然呈酸性（pH值4至4.5），這是由於汗液中的乳酸和皮膚細菌分泌的乳酸所致。[30]在這種pH值下，共生菌如葡萄球菌、微球菌、棒狀桿菌和丙酸桿菌可以生長，但瞬時細菌不會生長，例如革蘭氏陰性菌（如埃希氏菌和假單胞菌）或革蘭氏陽性菌（如金黃色葡萄球菌）。[30]影響病原菌生長的另一個因素是皮膚分泌的抗菌物質在酸性條件下會得到增強。而在鹼性條件下，細菌不再附着在皮膚上，更容易脫落。據觀察，皮膚在鹼性條件下也會腫脹並張開，使得細菌可以更輕易地移動到表面。[30]

免疫系統

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如果被激活，皮膚中的免疫系統會產生針對皮膚癬菌（皮膚真菌）等微生物的細胞介導免疫力。[31]其中一種反應是增加角質層更新，從而使真菌從皮膚表面脫落。皮膚真菌，例如紅色毛癬菌，已經進化出創造物質以限制對它們的免疫反應。[31]皮膚脫落是控制皮膚表面菌群積聚的一般手段。[來源請求]

皮膚疾病

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微生物在特應性皮炎[32]、酒渣鼻、銀屑病[33]和痤瘡等非感染性皮膚病中發揮作用[34]受損的皮膚會導致非致病菌變成致病菌。[35]皮膚上物種的多樣性與皮炎的後期發展有關。[36]

尋常痤瘡

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尋常痤瘡是一種常見的皮膚病，其特徵是毛囊皮脂腺產生過多的皮脂和皮膚發炎。[37]受影響的區域通常被痤瘡丙酸桿菌定殖（即使在沒有痤瘡的人中也是共生微生物群的一員）。[38]高比例的痤瘡丙酸桿菌與痤瘡有關，但只有某些菌株與痤瘡密切相關，而其他菌株則與健康皮膚有關。痤瘡丙酸桿菌的相對數量在患有痤瘡和沒有痤瘡的人群之間是相似的。[37][38]

目前的治療方法包括局部和全身性抗菌藥物，可導致丙酸桿菌的定植或活性減少。[39]潛在的益生菌治療包括使用表皮葡萄球菌來抑制丙酸桿菌的生長。表皮葡萄球菌會產生琥珀酸，已被證明可以抑制痤瘡丙酸桿菌的生長。[40]植物乳桿菌也被證明可以起到抗炎作用，並在局部應用時改善皮膚的抗菌性能。植物乳桿菌也被證明可有效減少痤瘡病變的大小。[41]

特應性皮炎

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患有特應性皮炎的個體在病變和非病變皮膚中都表現出金黃色葡萄球菌數量的增加。[38]特應性皮炎的發作與金黃色葡萄球菌定植導致的低細菌多樣性有關，經過標準治療後，細菌多樣性會增加。[來源請求]

目前的治療包括局部或全身性使用抗生素、皮質類固醇和稀釋漂白浴的組合。[42]潛在的益生菌治療包括使用皮膚共生細菌（表皮葡萄球菌）來抑制金黃色葡萄球菌的生長。在特應性皮炎發作期間，表皮葡萄球菌的種群數量已被證明會增加，以試圖控制金黃色葡萄球菌種群。[38][42]

嬰兒腸道微生物多樣性低與特應性皮炎風險增加有關。[43]患有特應性濕疹的嬰兒具有低水平的擬桿菌和高水平的桿菌。擬桿菌具有抗炎特性，這是對抗皮炎所必需的。 [43]

尋常型銀屑病

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尋常型銀屑病通常會影響較乾燥的皮膚部位，例如肘部和膝蓋。與皮脂腺部位相比，皮膚的乾燥區域往往具有較高的微生物多樣性和較少的種群數量。[39]一項使用拭子取樣技術的研究表明，富含芽孢桿菌（主要是鏈球菌和葡萄球菌）和放線菌（主要是棒狀桿菌和丙酸桿菌）的區域與銀屑病有關。[44]而另一項使用活組織檢查的研究將增加的桿菌和放線菌水平與健康的皮膚聯繫起來。而另一項使用活組織檢查的研究則將芽孢桿菌和放線菌的水平增加與健康的皮膚聯繫起來。[45]然而，大多數研究表明，受銀屑病影響的個體在受影響區域的微生物多樣性較低。

銀屑病的治療包括使用外用藥物、光療和全身藥物。[46]目前關於皮膚微生物群落在銀屑病中的作用的研究不一致，因此沒有潛在的益生菌治療方法。

酒糟鼻

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酒糟鼻通常與皮膚的皮脂腺部位有關。皮蟎毛囊蠕形蟎會產生脂肪酶，使它們能夠將皮脂用作食物來源，因此它們對皮脂腺部位具有很高的親和力。儘管它是共生皮膚微生物群的一部分，但與健康個體相比，患有酒糟鼻的患者毛囊蠕形蟎數量有所增加，這表明其具有致病性。[47]

奧萊龍島海恩德里克斯氏菌是一種與蠕形蟎相關微生物，通常不存在於皮膚共生微生物群中，但它可以啟動炎症通路，其啟動機制與酒糟鼻患者相似。[38]表皮葡萄球菌種群也曾從酒糟鼻患者的膿疱中分離出來。然而，它們可能被蠕形蟎轉移到有利於生長的區域，因為蠕形蟎已證明可以在面部周圍傳播細菌。[48]

目前的治療方法包括局部和口服抗生素以及激光治療。[49]由於目前的研究尚未顯示蠕形蟎對酒糟鼻影響的明確機制，因此沒有潛在的益生菌治療方法。

臨床

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受感染的設備

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皮膚微生物是受感染的醫療設備（例如醫用導管）的潛在來源。[50]

衛生學

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人類皮膚是許多細菌和真菌物種的宿主，其中一些已知是有害的，一些已知是有益的，但絕大多數未經研究。菌和使用殺菌和殺真菌肥皂將不可避免地導致細真菌種群對所使用的化學品產生耐藥性。

傳染性

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皮膚菌群不容易在人與人之間傳播。30秒的適度摩擦和乾燥的手接觸會導致只有0.07%的天然手部菌群從裸體轉移，而戴手套則會導致更高的轉移比例。[51]

移動

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最有效（減少60%至80%）的抗微生物洗滌劑是使用乙醇、異丙醇和正丙醇。高濃度（95％）乙醇對病毒影響最大，而細菌則更容易被正丙醇影響。[52]

不含藥物的肥皂不是很有效，以下數據進行了說明。醫護人員使用非藥物液體肥皂洗手一次，洗手時間為30秒。而學生或技術人員進行了20次洗手。[53]

兩個醫院組的皮膚菌群，以每毫升的菌落形成單位表示。
群體和手部皮膚狀況 未洗過 洗過
醫護人員身體健康 3.47 3.15
醫護人員受傷 3.33 3.29
學生或技術人員健康 4.39 3.54
學生或技術人員受傷 4.58 4.43

洗手的一個重要用途是防止引起醫院獲得性感染的抗生素耐藥性皮膚菌群的傳播，例如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌。雖然這些菌群由於抗生素而產生了抗藥性，但沒有證據表明推薦的消毒藥水在洗手時會選擇抗生素抗性生物。[54]然而，許多微生物菌株對抗菌皂中使用的某些物質（例如三氯生）具有抗藥性。[54]

一項調查發現，在牙醫診所的洗手盤中，所有肥皂都有其自己的菌群，並且平均有兩到五種不同的微生物屬，使用頻率更高的肥皂甚至具有更多種類的菌群。[55]對公共廁所中的肥皂進行的另一項調查發現了更多的菌群。[56]還有一項研究發現，非常乾燥的肥皂不會被感染，而所有浸泡在水池中的肥皂都被感染了。[57]然而，對被特殊感染的肥皂的研究發現，肥皂菌群不會傳播到手上。[58]

受損的皮膚

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反覆清洗皮膚會破壞保護性外層並導致水分經表皮流失。這可以表現為皮膚粗糙、乾燥、瘙癢、由微生物和過敏原穿透角膜層引發的皮炎和紅腫。戴手套反而會導致更多問題，因為它會產生有利於微生物生長的潮濕環境，並且還含有乳膠和滑石粉等刺激物。[59]

洗手會損傷皮膚，因為皮膚頂層的角質層由15至20層角蛋白盤、角質細胞組成，每層角質細胞都被一層可以用酒精和清潔劑去除的皮膚脂質薄膜包裹。[60]

破損的皮膚表面廣泛裂紋、普遍發紅或偶爾出血，這種皮膚更常被人葡萄球菌定植，並且這些細菌更可能對甲氧西林具有耐藥性。[59]雖然這與更強的抗生素耐藥性無關，但破損的皮膚也更容易被金黃色葡萄球菌、革蘭氏陰性菌、腸球菌和念珠菌定植。[59]

與其他菌群的比較

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皮膚菌群與腸道菌群不同，腸道菌群主要是芽孢桿菌和擬桿菌。[61]腸道研究中未發現人與人之間存在低水平差異。然而，腸道菌群和皮膚菌群都缺乏土壤菌群中的多樣性。[1]

參見

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參考文獻

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