南珠粉對皮膚光老化小鼠腸道菌群的調(diào)節(jié)作用

鄧亞勝,韓絲銀,黃 慧,梁天薇,鄭藝清,范燕萍,林 江

(廣西中醫(yī)藥大學(xué),廣西 南寧 530200)

皮膚光老化是指皮膚長期暴露于紫外線輻射下而出現(xiàn)的衰老性病變,其常發(fā)生于面部、頸部、前臂以及上胸部等光暴露部位[1-2]。皮膚光老化的典型病變特征為光暴露部位皮膚粗糙、干燥、松弛,皺紋增多以及彈性下降,皮膚色素異常,出現(xiàn)黑色或褐色斑點,毛細(xì)血管擴張,嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)各種皮膚良性或惡性腫瘤[3-5]。皮膚光老化不僅對患者造成嚴(yán)重的身體和心理上的負(fù)擔(dān),同時對其正常的社交與工作也產(chǎn)生了巨大的影響,本疾病已經(jīng)成為嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題[6]。皮膚微生物組的穩(wěn)定對于維持皮膚健康發(fā)揮著重要的作用,而紫外線輻射會影響皮膚微生物組的組成[7]。另外腸道菌群失調(diào)作為環(huán)境因素在皮膚光老化的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用[8-9],高度多樣化的腸道微生物群可能會影響皮膚的健康,稱為腸道-皮膚軸[10-11]?？诜屯庥靡嫔驯蛔C實可以通過調(diào)節(jié)皮膚微生物組和腸道-皮膚微生物相互作用等途徑來預(yù)防和治療皮膚光老化[12]。南珠即合浦珍珠,具有鎮(zhèn)靜安神、明目退翳、解毒生肌功效,近年來對其抗衰老、抗皮膚色斑、美白等作用進了深入研究[13]。本課題組前期研究證實南珠粉可降低光老化小鼠皮膚氧自由基(ROS)、丙二醛(MDA)含量及酪氨酸酶(TYR)活性和基質(zhì)金屬蛋白酶-1(MMP-1)表達(dá)量,提高超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)活性及Collagen I蛋白表達(dá)量[14]。南珠粉對皮膚光老化小鼠腸道菌群的調(diào)節(jié)作用尚不清楚,本研究擬在前期研究的基礎(chǔ)上從腸道菌群的角度探討南珠粉抗皮膚光老化的相關(guān)機制。

1 實驗材料與方法

1.1實驗動物 SPF級雌性ICR小鼠15只,6～8周齡,體重(30±2)g,購自湖南斯萊克景達(dá)實驗動物有限公司,許可證編號:SCXK(湘)2019-0004。常規(guī)條件飼養(yǎng),室溫(22±2)℃,濕度(50±10)%,自然采光。本實驗通過廣西中醫(yī)藥大學(xué)動物實驗倫理審核(DW20220505-063)。

1.2實驗藥物 南珠粉購自北海寶竹林海運中國北?？萍加邢薰?加入凡士林?jǐn)嚢杈鶆?制備為100 mg/g濃度的南珠粉膏劑。

1.3試劑與儀器 脫水機(武漢俊杰電子有限公司,型號:JJ-12J);包埋劑(武漢俊杰電子有限公司,型號:JB-P7);病理切片機(上海徠卡儀器有限公司,型號:RM2016);光學(xué)顯微鏡(日本Olympus公司,型號:BX53F);紫外微量分光光度計(美國Thermo Electron Corporation,型號:840-210600);-80 ℃超低溫冰箱(eppendorf公司,型號:CryoCube F570);高通量測序儀(美國Illumina公司,型號:NovaSeq6000);蘇木素染色液(美國Sigma公司,批號:G1120);伊紅Y(水溶性)染色劑(國藥集團化學(xué)試劑有限公司,批號:71014544);4%多聚甲醛通用型組織固定液(Biosharp,批號:69120900);無水乙醇(國藥集團化學(xué)試劑有限公司,批號:10009218);鹽酸(國藥集團化學(xué)試劑有限公司,批號:10011018);包埋石蠟(國藥集團化學(xué)試劑有限公司,批號:69019361);中性樹膠(國藥集團化學(xué)試劑有限公司,批號:10004160);糞便DNA提取試劑盒(德國TIANGEN公司,貨號:DP328-02);PCR擴增儀(德國ABI公司,型號:2720);酶標(biāo)儀(美國BioTek公司,型號:FLX800T);電泳儀(北京六一儀器廠,型號:DYY-6C);Agarose(美國Invitrogen公司,型號:75510-019);Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit(美國Invitrogen公司,型號:P7589);Marker(日本Takara公司,型號:DL2000)。

1.4實驗方法 將ICR小鼠隨機分為正常組、模型組、南珠粉組,每組5只。用電動剃須刀剃除各組小鼠背部4.0 cm×6.0 cm區(qū)域的毛發(fā),每日定時將9W的UVA和UVB紫外線燈管[飛利浦照明(中國)投資有限公司, UVA燈管光譜波364～366 nm,UVB燈管光譜波308～311 nm]置于模型組、南珠粉組小鼠背部暴露皮膚區(qū)域上方20 cm處,模擬太陽光源照射2 h,輻射范圍為60 cm×80 cm,UVA和UVB的日照射劑量約為13.5 J/cm2,連續(xù)處理8周;正常組不給予任何紫外線照射處理。小鼠背部裸露皮膚區(qū)毛發(fā)會持續(xù)生長,每周對各組小鼠進行剃毛處理,并記錄背部照射部位皮膚狀況。模型建立成功后,正常組、模型組小鼠均不予任何藥物處理,南珠粉組于背部裸露皮膚處涂抹100 mg/g的南珠粉膏劑,每日1次,持續(xù)4周。

1.5檢測指標(biāo)及方法

1.5.1皮膚外觀及皮膚組織病理形態(tài) 觀察造模結(jié)束后和干預(yù)4周后各組小鼠背部皮膚變化;干預(yù)4周后,收集各組小鼠新鮮糞便后麻醉處死,取1.0 cm×0.5 cm背部裸露照射區(qū)域皮膚組織,將皮膚組織浸于4%多聚甲醛溶液中固定,經(jīng)過脫水、包埋、切片處理后進行HE染色,光學(xué)顯微鏡下觀察皮膚組織病理形態(tài)。

1.5.2腸道菌群高通量測序及生物信息分析 小鼠糞便樣品16S rDNA檢測由上海派森諾生物科技有限公司完成。試驗過程中采用DNA提取試劑盒提取糞便樣本DNA,Nanodrop對DNA進行定量,并通過1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA,將質(zhì)控合格的DNA構(gòu)建文庫。對16S rRNA基因的V3-V4可變區(qū)域進行PCR擴增,PCR前序列引物為5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3’,后序列引物為5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’,擴增片段500 bp,98 ℃預(yù)變性2 min,變性15 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,72 ℃最終延伸5 min,10 ℃終止保存,25～30個循環(huán)。將PCR擴增產(chǎn)物磁珠純化回收,并對回收的產(chǎn)物進行熒光定量,根據(jù)熒光定量結(jié)果,按照每個樣本測序要求,對各樣本按相應(yīng)比例混合。使用TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit制備測序文庫。對完成構(gòu)建的文庫在生物分析儀(Agilent Bioanalyzer)上進行測序前質(zhì)檢,采用Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit在Promega QuantiFluor熒光定量系統(tǒng)上對文庫進行定量,Illumina NovaSeq 6000高通量測序平臺進行上機測序。對高通量的原始下機數(shù)據(jù)使用QIIME2軟件識別疑問序列,剔除不合格的序列。采用DAD2法進行去引物、質(zhì)量過濾、去噪、拼接和去嵌合體等步驟,質(zhì)控去重后產(chǎn)生ASVs(amplicon sequence variants)特征序列,去除低頻率ASV以減少假陽性結(jié)果。選用Greengenes數(shù)據(jù)庫對得到的ASVs特征序列進行物種分類學(xué)注釋,根據(jù)注釋結(jié)果運用R語言軟件(R.v4.1.2)、QIIME2軟件等進行測序結(jié)果的可視化分析。

1.6統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 26.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)分析,首先對計量資料進行正態(tài)分析和方差齊性檢驗,若兩者均符合,組間比較采用單因素方差分析;若不符合正態(tài)分布或方差齊性檢驗,采用非參數(shù)秩和檢驗;相關(guān)性采用Pearson相關(guān)性分析;P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1各組小鼠皮膚外觀 正常組小鼠皮膚光滑較薄,肉眼可觀察到皮下血管,皮膚呈肉色; 造模后模型組和南珠粉組小鼠皮膚出現(xiàn)松弛、皺紋、粗糙、紅斑等皮損變化,肉眼無法觀察到皮下血管; 干預(yù)4周后,南珠粉組小鼠皮膚皺紋消失,皮膚緊致、變薄,可見皮下血管,與正常組接近。見圖1。

圖1 正常組和皮膚光老化各組小鼠造模后和干預(yù)4周后皮膚外觀

2.2各組小鼠皮膚組織病理學(xué)形態(tài) 正常組小鼠皮膚表皮結(jié)構(gòu)緊密、較薄,具有明顯的真皮乳頭,真皮與表皮連接緊密,真皮網(wǎng)織層排列緊密均勻;模型組小鼠皮膚角質(zhì)層出現(xiàn)顯著角化不全和角化過度,表皮顯著增厚,可發(fā)現(xiàn)明顯增多的異常形的角質(zhì)形成細(xì)胞,真皮淺層可見到較為明顯的炎癥細(xì)胞浸潤,膠原纖維排列紊亂;南珠粉組小鼠真皮與表皮連接緊密,接近于正常組。見圖2。

圖2 正常組和皮膚光老化各組小鼠皮膚組織病理形態(tài)(HE 染色,×200)

2.3各組小鼠腸道菌群OTU分析 3組小鼠存在腸道菌群結(jié)構(gòu)上的差異,正常組腸道菌群物種豐富度明顯高于南珠粉組和模型組,南珠粉可增加皮膚光老化降低的菌群數(shù)量。OTU韋恩圖中重疊部分為共有的菌群,見圖3。

2.4各組小鼠腸道菌群Alpha多樣性分析

2.4.1腸道菌群Alpha多樣性指數(shù) Alpha 多樣性分析顯示(通過群落多樣性指數(shù)與群落豐度指數(shù)反映樣品的物種多樣性,其中Chao1指數(shù)和Observed species指數(shù)反映物種豐富度,Shannon和Simpson指數(shù)反映物種多樣性,Pielou’s evenness指數(shù)反映物種均勻度),模型組Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Observed species指數(shù)和Pielou’s evenness指數(shù)均明顯低于正常組(P均<0.05);南珠粉組Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou’s evenness指數(shù)均明顯高于模型組(P均<0.05),Chao1指數(shù)、Observed species指數(shù)與模型組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。提示南珠粉可有效增加腸道菌群豐度、多樣性和均勻度。見圖4。

圖3 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群總OTU數(shù)目

圖4 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群Alpha多樣性指數(shù)分組箱線圖

2.4.2腸道菌群物種多樣性曲線 當(dāng)樣本量達(dá)到6時,各個樣本稀釋曲線接近平坦,表明樣本量足夠大,測序已深度達(dá)標(biāo),即使增加樣本的數(shù)量,也很少有新的物種出現(xiàn),見圖5。

圖5 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群物種稀釋曲線

2.5各組小鼠腸道菌群Beta多樣性指數(shù)分析 采用PCoA分析(為主坐標(biāo)分析,是一種非約束性的數(shù)據(jù)降維分析方法,可最大限度反映距離矩陣中樣本差異距離,各組樣本之間的距離越近,組間的物種成分相似度越高),第一主成分PCoA1解釋組間64.9%的差異,第二主成分PCoA2解釋組間9.81%的差異;正常組與模型組相距最遠(yuǎn),差異較大,說明紫外線能改變小鼠的腸道菌群;南珠粉組介于正常組與模型組之間,且部分與正常組物種產(chǎn)生交集,見圖6。Anonsim相似性分析顯示,3組小鼠腸道菌群差異組間大于組內(nèi)(P=0.001),提示南珠粉可改善皮膚光老化小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)組成和菌群多樣性。

圖6 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群Beta多樣性分析

2.6各組小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)分析

2.6.1門水平物種組成分析 各組小鼠腸道菌群在門水平(Phylum)主要由厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)、疣微菌目門(Verrucomicrobiales)、放線菌門(Actinobacteria)、脫鐵桿菌門(Deferribacteres)、藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)、17志賀菌屬(TM7)、軟壁菌門(Tenericutes)等構(gòu)成,占比達(dá)到95%以上。對于相對豐度大于1%的門定義為優(yōu)勢物種,小鼠的腸道菌群群落結(jié)構(gòu)中,厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、疣微菌目門和放線菌門均為優(yōu)勢物種。與正常組相比,模型組擬桿菌門、疣微菌目門豐度降低,厚壁菌門豐度升高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05);與模型組相比,南珠粉組藍(lán)細(xì)菌門豐度明顯升高(P<0.05)。見圖7及圖8。

2.6.2屬水平物種組成分析 小鼠在腸道菌群屬水平上主要由乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、擬桿菌屬(Bacteroides)、紫單胞菌科(Odoribacter)、普雷沃氏菌屬(Prevotella)、Rikenella菌屬、顫螺旋菌屬(Oscillospira)等組成。與正常組相比,模型組unidentified_S24-7菌屬、瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、柄桿菌屬(Caulobacter)下調(diào), unclassified_Bacillaceae菌屬上調(diào),差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。與模型組相比,南珠粉組unidentified_S24-7菌屬、瘤胃球菌屬、柄桿菌屬上調(diào), unclassified_Bacillaceae菌屬下調(diào),差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。見圖9及圖10。

圖7 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群門水平物種相對豐度

圖8 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群門水平差異物種相對豐度

2.7各組小鼠腸道菌群LEfSe分析 模型組、正常組、南珠粉組均存在豐度差異明顯的物種。進化分支圖由內(nèi)至外輻射的圓圈代表了由門至屬(或種)的分類級別,不同顏色的區(qū)域代表不同的處理;圓圈表示從門到屬的系統(tǒng)發(fā)育水平,每個圓的直徑與該組的豐度成正比;空心節(jié)點代表組間差異不顯著的分類單元,而其他顏色的節(jié)點則表明這些分類單元體現(xiàn)出顯著的組間差異,且在該色所代表分組樣本中豐度較高;字母標(biāo)識了組間存在顯著差異的分類單元的名稱。LDA圖展示LDA score大于預(yù)設(shè)值的顯著差異物種,柱狀圖長短值代表LDA score,表示不同組間顯著差異物種的影響大小。LEfSe分析,疣微菌門(Verrucomicrobiales)、疣微菌綱(Verrucomicrobiae)、疣微菌目(Verrucomicrobia)、阿克曼氏菌屬(Akkermansia)、異桿菌屬(Allobaculum)、普雷沃氏菌屬(Paraprevotella)等物種在正常組富集,乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、葡萄球菌屬(Staphylococcus)、耐鹽咸海鮮球菌屬(Jeotaliococcus)、安德克氏菌屬(Adlercreutzia)、乳酸桿菌目(Lactobacillales)等物種在模型組富集,毛螺菌屬(Lachnospiraceae)、梭菌目(Clostridiales)、噬纖維菌目(Cytophagales)、炭疽芽孢桿菌綱(Cyophagia)、噬冷菌屬(Algoriphagus)、環(huán)狀菌科(Cyclobacteriaceae)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、丁酸菌屬(Butyricicoccus)等在南珠粉組富集。見圖11。

圖9 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群屬水平物種相對豐度

圖10 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群屬水平差異物種相對豐度

進化分支圖 (p: Phylum,c:Class,o:Order,f:Family,g:Genus)

LDA圖(LDA評分>2以及P值<0.05的菌群)

2.8各組小鼠腸道菌群環(huán)境因子關(guān)聯(lián)分析 根據(jù)前期實驗研究數(shù)據(jù)[14],將TYR活性、ROS含量、MDA含量、SOD活性、CAT活性作為環(huán)境因子,進行環(huán)境因子、樣本、菌群(屬分類水平總豐度排序前20的菌種)三者之間的RDA相關(guān)性分析(基于線性模型進行開展,可以直觀的觀察菌種與環(huán)境因子之間的關(guān)系,所夾角為銳角為正相關(guān),所夾角為鈍角為負(fù)相關(guān)),顯示SOD、CAT活性成正相關(guān),MDA、ROS、TYR相互之間呈正相關(guān), SOD、CAT與MDA、ROS、TYR之間呈負(fù)相關(guān);由樣品點向環(huán)境因子的箭頭做投影,根據(jù)投影點至原點的距離發(fā)現(xiàn)SOD、CAT活性對正常組影響最大,MDA、ROS、TYR對模型組和南珠粉組影響較大。分析環(huán)境因子與菌種之間的Spearman相關(guān)性系數(shù),通過顏色深淺變化反映兩者之間的正負(fù)關(guān)系,將獲得的數(shù)值矩陣通過Heatmap圖直觀展示,ROS、MDA活性及TYR含量與乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、葡萄球菌屬(Staphylococcus)呈正相關(guān)(P均<0.05),與阿克曼氏菌屬(Akkermansia)、普雷沃氏菌屬(Prevotella)、蘇黎世桿菌屬(Turicibacter)呈負(fù)相關(guān)(P均<0.05);SOD、CAT活性與阿克曼氏菌屬、普雷沃氏菌屬、蘇黎世桿菌屬呈正相關(guān)(P均<0.05),與乳酸桿菌屬、葡萄球菌屬呈負(fù)相關(guān)(P均<0.05)。見圖12。

2.9各組小鼠腸道菌群PICRUSt功能預(yù)測 采用PICRUSt2軟件分析3組腸道菌群潛在的代謝功能改變,KEGG的一級代謝通路可分為六大類別,包括代謝(Metabolism)、遺傳信息處理(Genetic Information Processing)、環(huán)境信息處理(Environmental Information Processing)、細(xì)胞進程(Cellular Processes)、生物體系統(tǒng)(Organismal Systems)和人類疾病(Human Diseases),小鼠腸道菌群在代謝、遺傳信息處理、人類疾病功能豐度相對較高。對小鼠腸道菌群的二級功能區(qū)進一步區(qū)分,3組樣本功能最顯著富集在氨基酸代謝、碳水化合物代謝、外來生物的降解和代謝、脂質(zhì)代謝、傳染病、復(fù)制和修復(fù)、轉(zhuǎn)錄、翻譯等功能通路。各組在代謝功能上部分存在顯著差異,南珠粉組在蛋白酶體、光合作用、青霉素和頭孢菌素的生物合成通路上較為顯著;正常組在光合作用、D-精氨酸和D-鳥氨酸的代謝、抗霍亂弧菌感染功能通路上較顯著;模型組在阿特拉津降解、青霉素和頭孢菌素的生物合成、氯環(huán)己烷和氯苯的降解功能通路上較為顯著。見圖13。

圖12 正常組和皮膚光老化各組小鼠腸道菌群環(huán)境因子影響的相關(guān)性分析

腸道菌群二級功能通路豐度

各組存在顯著差異的代謝通路

3 討 論

腸道菌群是一類生活在機體腸道中的微生物群落的總稱,腸道菌群的平衡與人類健康和疾病關(guān)系密切,是“皮-腸軸”和“腦-皮-腸軸”的一部分[15-17]。腸道菌群具有塑造免疫系統(tǒng)、防止病原體及其分解代謝物入侵和維持機體健康的屏障作用,腸道菌群的失調(diào)會導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生[18]。機體皮膚和腸道以及與外界相通的腔道存在大量的微生物群,其中皮膚約有1012個微生物細(xì)胞,腸道約有1014個微生物細(xì)胞[19-20]。許多皮膚疾病的產(chǎn)生都伴隨腸道菌群的改變,如銀屑病、痤瘡、特異性皮炎以及皮膚癌等[19,21-22]?，F(xiàn)有研究表明,腸道菌群具有抗氧化、抗皺、抗衰老作用,可以顯著改善紫外線引起的細(xì)胞和分子損傷[22-25]。益生菌是活性微生物,可以通過改變宿主菌群特定部分的微生物群組成對機體產(chǎn)生有益影響,益生菌正在成為減輕 UVR 對皮膚的破壞性影響的潛在治療手段。

本研究采用16S rDNA高通量測序研究了南珠粉對皮膚光老化小鼠腸道微生物群落的影響,結(jié)果OTU聚類分析、Alpha多樣性分析和Beta多樣性分析均證實南珠粉能夠在一定程度上提高腸道菌群的豐度及多樣性。門水平物種分析顯示,模型組擬桿菌門、疣微菌目門豐度較正常組低,厚壁菌門豐度較正常組高;南珠粉組藍(lán)細(xì)菌門豐度較明模型組高。擬桿菌門可維持腸道菌群內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài),厚壁菌門和擬桿菌門的比值在一定程度上能夠反映腸道菌群的紊亂程度。藍(lán)細(xì)菌門具有促進抗氧化劑產(chǎn)生、DNA 修復(fù)、蛋白質(zhì)再合成、紫外線吸收/屏蔽化合物的合成以及產(chǎn)生光保護化合物等作用[26-27],南珠粉可通過提高藍(lán)細(xì)菌門豐度增強皮膚光保護屏障功能。屬水平物種分析顯示,模型組瘤胃球菌屬相對豐度明顯降低。瘤胃菌屬是一種產(chǎn)丁酸鹽菌,其產(chǎn)生的丁酸鹽具有抑制炎癥反應(yīng)的作用[28],模型組瘤胃球菌屬相對豐度下調(diào)可能與皮膚光老化產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)相關(guān);南珠粉組瘤胃球菌屬相對豐度明顯上調(diào),提示南珠粉治療皮膚光老化可能與調(diào)節(jié)上述菌群相關(guān)。

基于課題組前期研究進行環(huán)境因子關(guān)聯(lián)分析,顯示ROS、MDA活性與TYR含量和乳酸桿菌屬、葡萄球菌屬呈正相關(guān),與阿克曼氏菌屬、普雷沃氏菌屬、蘇黎世桿菌屬呈負(fù)相關(guān);SOD、CAT活性與阿克曼氏菌屬、普雷沃氏菌屬、蘇黎世桿菌屬呈正相關(guān),與乳酸桿菌屬、葡萄球菌屬呈負(fù)相關(guān)。相關(guān)研究表明,乳酸桿菌屬可以抑制紫外線誘導(dǎo)的人真皮成纖維細(xì)胞中MMP-1的表達(dá),有效緩解紫外線造成的前膠原蛋白表達(dá)降低,可減少皮膚水分的流失,增加皮膚的彈性,具有顯著的抗皮膚光老化作用[29-30]。葡萄球菌屬可以產(chǎn)生多種抗菌蛋白和蛋白酶,保護皮膚免受病原體入侵并維持皮膚微生物群穩(wěn)態(tài)[31]。Keshari等[32]發(fā)現(xiàn)來自新一代外用益生菌表皮葡萄球菌屬的丁酸可以通過短鏈脂肪酸受體下調(diào)紫外線誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-6(IL-6)的表達(dá)。普雷沃氏菌屬可以激活Toll樣受體2,通過抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生Th17極化細(xì)胞因子,包括IL-23和IL-1;普氏菌屬介導(dǎo)的黏膜炎癥導(dǎo)致炎癥介質(zhì)、細(xì)菌和細(xì)菌產(chǎn)物的全身傳播,導(dǎo)致機體皮膚屏障功能降低[33]。阿克曼氏菌屬主要對消化系統(tǒng)起保護作用,同時可以增強宿主的免疫功能、新陳代謝和腸道屏障功能[34]。皮膚光老化可能導(dǎo)致腸道微環(huán)境和免疫反應(yīng)異常,南珠粉可能通過上調(diào)阿克曼氏菌屬豐度,改善腸道微環(huán)境和免疫反應(yīng)異常。蘇黎世桿菌屬是產(chǎn)丁酸的菌,丁酸是一種脂肪酸,具有調(diào)節(jié)腸道菌群、維持體液和電解質(zhì)平衡、抑制炎癥因子釋放、保護腸黏膜屏障和維持腸道免疫平衡等作用[35-36]。

PICRUSt功能預(yù)測分析表明,3組小鼠樣本功能集中富集在氨基酸代謝、碳水化合物代謝、外來生物的降解和代謝、脂質(zhì)代謝、傳染病、復(fù)制和修復(fù)、轉(zhuǎn)錄、翻譯等功能通路,其中氨基酸代謝、碳水化合物代謝、外來生物的降解和代謝、脂質(zhì)代謝等通路與皮膚光老化的發(fā)生密切相關(guān)[37-39],相關(guān)通路的代謝紊亂會引起小鼠腸道菌群的失調(diào)。

綜上所述,皮膚光老化小鼠在門、綱、目、科、屬等不同菌群分類水平上均存在微生物組成及相對豐度的變化,可以為皮膚光老化的診斷提供參考。南珠粉可通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)環(huán)境發(fā)揮抗皮膚光老化的作用。但16S rDNA高通量測序技術(shù)是一種半定量檢測,因此仍需要靶向微生物學(xué)或宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組及代謝組等不同組學(xué)技術(shù)相關(guān)的研究進一步闡明差異菌群,同時進行相關(guān)的機制研究并加以驗證,以進一步闡明南珠粉治療皮膚光老化的作用機制。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。