2017-02-02
派森諾生物與上海交通大學微生物代謝國家實驗室、上海系統生物醫學教育部實驗室、花王（中國）研究開發中心以及上海市皮膚病醫院共同合作，在《Nature》旗下的《Scientific Reports》（影響因子5.578）發表論文，系統揭示了頭皮菌群、頭皮局部生理環境、人體表型與頭皮屑之間的互作關系。
【研究背景】
頭皮由毛囊皮脂腺和汗腺覆蓋而成，頭皮分泌的皮脂是一種由甘油三酯、鯊烯、膽固醇和多種酯類組成的復合物。皮脂腺的活性能影響皮脂的分泌，且與多種頭皮脫落病有明顯的關聯性。頭皮屑就是一種常見的頭皮脫落病，全球將近一半的人口都或多或少地受到頭皮屑的困擾。雖然對于頭皮屑形成原因的研究已長達數十年，但尚未形成統一的理論觀點。同時，頭皮也共生著多樣的微生物群落，包括細菌和真菌，皮脂是它們主要的營養來源。頭皮微環境的改變（比如頭皮屑等病變）也可能影響頭皮菌群的生長。長期以來，對于頭皮屑相關微生物的研究焦點都集中在一種名為Malassezia的真菌屬中，但對頭皮菌群整體組成及其與頭皮屑等疾病關系尚有待于進一步探索。
【研究目的】
頭皮屑可能是由多方面因素共同作用而產生的，這些因素不僅包括人體自身的生理狀態、人群特定的表型特征，頭皮菌群的紊亂失調也是一個可能的重要因素。這項研究即著眼于上述三類因素之間可能的互作關系，力圖系統性地闡釋頭皮屑產生的根本原因。
【研究方法】
這項研究從363例個體中篩選得到59例受試者的170份輕微或中度頭皮屑樣本，通過ASFS得分值（Adherent scalp flaking scale）評估頭皮屑的嚴重等級，并采用Roche 454 FLX+焦磷酸高通量測序技術，分別對頭皮細菌的16S rRNA V1-V3可變區和頭皮真菌的ITS區序列進行測序分析。
表1 頭皮樣本基本信息
【分析內容與結果說明】
1、頭皮菌群的組成結構和菌群成員之間的關聯網絡
通過焦磷酸測序，共獲得1,042,946條細菌16S rRNA V1-V3可變區序列和599,004條真菌ITS區序列，在97%的序列相似度下，分別歸并得到753和378個OTU。細菌群落中，來自Actinobacteria門的Propionibacterium屬（63.3%）與來自Firmicutes門的Staphylococcus屬（32.4%）優勢，兩者的豐度總和達到細菌群落的95%之多；
圖1 正常個體和頭皮屑人的頭皮菌群組成
研究還發現，頭皮細菌和真菌群落成員之間的豐度變化存在相互關聯，并以此構建了關聯網絡。其中，優勢細菌屬Propionibacterium和Staphylococcus互相呈負相關，而來自Proteobacteria和Actinobacteria門的低豐度細菌則形成了正相關的關聯網絡。此外，真菌屬也形成了以M. restricta為中心的關聯網絡。
圖2 頭皮菌群成員之間的關聯網絡
注：藍色代表負相關，紅色代表正相關
2、頭皮菌群與人體生理狀態和人群表型特征的相互作用關系
通過RDA冗余分析（Redundancy analysis），發現共有35個關鍵細菌屬同頭皮屑的嚴重程度顯著相關（P = 0.002），其中，包括Staphylococcus在內的33個屬同頭皮屑并的嚴重程度正相關，但僅有兩個屬（Propionibacterium和Labrys）與其呈負相關。頭皮真菌群落與頭皮屑的關聯性相對較弱（P = 0.272）。
RDA分析還發現，頭皮細菌群落的組成結構也同年齡、性別等人群表型特征和皮脂量、經皮失水量等人體生理指標呈現顯著相關，優勢細菌屬Propionibacterium和Staphylococcus仍是其中關聯最為密切的兩個細菌屬。相比之下，頭皮真菌群落僅僅體現出與性別相關的差異特征（P = 0.030）。
圖3 RDA冗余分析顯示頭皮菌群組成結構與頭皮屑嚴重程度的相關性
表2 RDA冗余分析顯示頭皮菌群組成結構同人體生理狀態和人群表型特征的相互作用關系
3、頭皮屑與各影響因素間的系統關系
綜合以上分析結果，這項研究系統性地展示了頭皮屑同諸多影響因素（頭皮菌群、人體生理狀態和人群表型特征等）之間復雜的相互作用關系。雖然過往研究大多將聚焦于頭皮真菌優勢群落，但這項研究卻表明，頭皮細菌群落對于頭皮屑的影響程度可能更甚于頭皮真菌群落，不僅體現于優勢細菌如Propionibacterium和Staphylococcus，也體現在一些低豐度的微生物類群中。
圖4 頭皮屑同頭皮菌群、人體生理狀態和人群表型特征等因素之間可能的相互作用關系
【研究結論】
這項研究表明頭皮屑的發生很可能并非單一因素的作用結果，而是由頭皮菌群和人體自身的諸多影響因素共同作用的結果。這項研究為降低頭皮屑的困擾提供了新思路，如調節頭皮菌群中Propionibacterium和Staphylococcus兩種優勢細菌的組成和平衡。
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).
