皮肤微生物组在健康和疾病中扮演重要角色。研究人员现已证实,某些皮肤细菌能通过一种名为尿刊酸酶的酶代谢顺式尿刊酸(cis-urocanic acid),从而保护我们免受太阳紫外线(UV)辐射。这一机制使皮肤能够精细调节对紫外线辐射的反应。
该研究发表于 Elsevier 旗下的《Journal of Investigative Dermatology》杂志,其成果为皮肤微生物组重塑宿主免疫功能的能力提供了一个引人注目的案例。
研究背景
皮肤上栖息着一个由数百万微生物(包括细菌、真菌和病毒)组成的庞大生态系统。皮肤微生物组的组成高度独特且复杂,并因解剖部位不同而差异显著。共生微生物(即与宿主保持有益或中性关系、不会造成伤害的正常微生物群)会根据微环境中的资源调整代谢,以皮肤营养为食,并产生多种分子,影响其环境并与皮肤细胞相互作用。
首席研究员、法国里昂国际感染病学研究中心及奥地利格拉茨医科大学光皮肤病学研究组的 VijayKumar Patra 博士解释道:“迄今为止,已发现许多内外因素会影响皮肤微生物组的组成,包括种族、性别、年龄、激素水平、饮食和卫生习惯等个体参数,但环境因素以及职业、污染和气候的影响也至关重要。我们很早就知道紫外线辐射会调节针对皮肤表面环境抗原的免疫反应,而近年研究发现,皮肤微生物组也参与调控这些反应。令我们感兴趣的是,某些微生物可能主动参与甚至干扰紫外线效应。微生物代谢与宿主免疫之间的交叉点成为我们研究的核心。”
研究设计与发现
研究人员结合微生物组测序、免疫学检测、体外培养以及无菌小鼠模型(所有存在的微生物均被明确定义),研究了皮肤细菌如何响应 UVB 辐射(通常导致晒伤的紫外线类型)。他们发现,某些皮肤细菌通过尿刊酸酶特异性代谢顺式尿刊酸——这是皮肤角质层中主要紫外线吸收发色团反式尿刊酸(trans-urocanic acid)的光产物。与反式尿刊酸相比,顺式尿刊酸具有强效免疫调节特性。这种微生物代谢限制了顺式尿刊酸抑制免疫反应的能力,意味着皮肤细菌能精细调节皮肤对紫外线辐射的响应。
研究人员指出,防晒剂、顺式尿刊酸与微生物组在皮肤最表层的角质层中相互竞争,形成复杂的相互作用。
共同研究员、法国里昂国际感染病学研究中心的 Marc Vocanson 博士表示:“这是我们首次证明紫外线辐射、宿主源性分子与影响免疫功能的细菌行为之间存在直接代谢联系。随着微生物组研究和个性化医疗的关注度提升,理解这些微生物-宿主相互作用可能重塑我们对防晒、免疫疾病、皮肤癌乃至光疗等治疗的认知。”
共同研究员、奥地利格拉茨医科大学光皮肤病学研究组的 Peter Wolf 博士总结道:“这些发现为开发‘微生物组友好型’防晒产品打开了大门——我们不仅保护皮肤免受紫外线伤害,还需考虑暴露后常驻微生物如何改变免疫环境。未来,调节微生物代谢的局部治疗或可用于在临床有益时(如光疗)最小化、维持或增强紫外线诱导的免疫抑制。”
研究结论
该领域的知名专家、加州大学圣地亚哥分校及罗马圣加利亚诺皮肤病研究所 IRCCS 的 Anna Di Nardo 博士评论称:“这项关键研究表明,微生物群落并非环境压力的被动受害者,而是免疫反应的动态调节者,能够代谢紫外线诱导的皮肤产物(如顺式尿刊酸)。微生物代谢在调节紫外线耐受中的新角色,重塑了我们对皮肤屏障的理解——它不仅是结构性防护层,更是由微生物调控的代谢活跃界面。随着对紫外线暴露、皮肤老化和癌症的担忧加剧,深入理解这一机制将为治疗和预防提供新途径。”
期刊参考
Patra, V., et al. (2025). Urocanase-positive skin resident bacteria metabolize cis-urocanic acid and in turn reduce the immunosuppressive properties of UV radiation. Journal of Investigative Dermatology. doi.org/10.1016/j.jid.2025.03.035.
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