对人类皮肤微生物组的研究发现与年龄相关的古菌丰富

事实证明，你的皮肤正在爬行单细胞微生物 - 它们不仅仅是细菌。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和格拉茨医科大学的一项研究发现，皮肤微生物组还含有古细菌，一种极度喜爱的微生物，其数量随年龄而变化。

研究人员对从1至75岁的人类志愿者采集的样本进行了遗传和化学分析。他们发现古生物(发音为ar-KEY-uh)在12岁以下和60岁以上的受试者中最为丰富。他们的研究表明已发表在科学报告的一篇题为“人类年龄和皮肤生理学形态多样性和皮肤古细菌丰度”的文章中。

“皮肤微生物组通常以细菌为主，”伯克利同步加速器红外结构生物学(BSISB)项目主任，该论文的高级作者Hoi-Ying Holman说。“大多数科学注意力都集中在细菌上，因为它更容易被发现。根据文献，六年前我们甚至都不知道人类皮肤上存在古细菌。现在我们发现它们是核心的一部分微生物组，是人体皮肤的重要参与者。“

该研究由霍尔曼，伯克利实验室博士后研究员Giovanni Birarda(现为意大利Elettra Sincrotrone Trieste科学家)，加州大学伯克利分校博士后亚历山大·普罗布斯特(现为德国杜伊斯堡 - 埃森大学副教授)和克里斯汀共同完成。 Moissl-Eichinger，该研究的通讯作者。Moissl-Eichinger和她的团队在奥地利格拉茨医科大学和德国雷根斯堡大学分析了皮肤微生物组的遗传特征。

除了年龄的影响，他们发现性别不是一个因素，但皮肤干燥的人有更多的古细菌。“在干燥的皮肤条件下，古菌对清理过程可能很重要，”Moissl-Eichinger说。“我们的遗传分析结果(基于DNA的定量PCR和新一代测序)以及红外光谱成像结果使我们能够将较低水平的皮脂[皮脂腺的油性分泌]联系起来，从而减少皮肤水分随着古菌签名的增加。“

比皮肤更深

直到20世纪70年代，科学家才意识到不同的古细菌是如何与细菌结合的，它们成为生命树上的一个独立分支 - 三个分支是细菌，古细菌和真核(包括所有的植物和动物)。古菌常见于极端环境中，如温泉和南极冰。如今已知古生物存在于沉积物和地下的地下，但它们最近才在人体肠道中被发现并与人类微生物组相连。

霍尔曼的重点是开发同步加速器红外光谱技术，以研究生物或生态系统。使用伯克利实验室的高级光源(ALS)，这是世界上最亮的红外光源之一，霍尔曼集团开发了一种快速无标签的方法来筛选细胞，并立即判断它们是细菌还是古细菌。

“微生物分析的挑战是速度，通量和样品完整性，”她说。“我们花了数年时间开发这种技术，如果没有ALS的独特资源，我们就无法做到这一点。”

但缺乏对皮肤古菌的研究不仅仅是因为技术限制。研究人员断言，先前研究中抽样中缺乏年龄差异也是一个因素。“采样标准和方法很重要，”霍尔曼说。“我们发现中年人类受试者的古细菌较少;因此，其他皮肤微生物组研究中忽略了古菌的特征。”

从宇航员到古细菌

这项研究源于美国宇航局和欧洲航天局的行星保护项目。“我们正在检查航天器及其洁净室是否存在古细菌，因为它们在太空探索期间被怀疑是可能的关键污染物 - 某些产甲烷古菌，即所谓的产甲烷菌，可能在火星上存活，”Moissl-Eichinger说过。“我们没有发现许多来自产甲烷菌的特征，但我们发现了大量的Thaumarchaeota，这是一种与氧气共存的非常不同类型的古菌。”

起初人们认为Thaumarchaeota来自外面，但在医院和其他洁净室中找到它们后，研究人员怀疑它们来自人体皮肤。因此，他们对13名志愿者进行了一项试点研究，发现他们的皮肤上都有这些古菌。

作为当前研究的后续研究，他们对51名志愿者进行了测试，并决定在不同年龄段进行大范围测试，以测试古菌特征的年龄依赖性。从胸部区域取样。各年龄组古菌丰度的变化具有统计学意义和意外。“令人惊讶的是，”霍尔曼说。“中年人和老年人之间有五到八倍的差异 - 这很多。”

在人类健康中的作用仍然是个问题

他们的研究集中在Thaumarchaeota，这是古生物的许多门之一，因为在试点研究中发现了其他的很少的证据。霍尔曼说：“我们知道，Thaumarchaeota应该是一种氨氧化微生物，氨是汗液的主要成分，这意味着它们可能在氮转化和皮肤健康方面发挥作用。”

与格拉茨医科大学的彼得·沃尔夫合作，该团队还将古菌丰度与皮肤干燥相关联，因为中年人皮脂水平较高，因此皮肤湿润程度高于老年人。

到目前为止，大多数古菌都是有益的，而不是对人类健康有害。它们对于降低皮肤pH或保持低水平可能是重要的，并且较低的pH与较低的感染易感性相关。

“检测到的古菌可能与皮肤的氮转换有关，并且能够降低皮肤的pH值，支持病原体的抑制，”Moissl-Eichinger说。“具有相同容量的细菌已被用作皮肤益生菌，可能改善皮肤水分，减少体味。然而，Thaumarchaeota的临床意义尚不清楚，有待进一步研究。”

霍尔曼列出了与Moissl-Eichinger未来研究的几种调查途径。“我们想研究人类皮肤古菌的生理作用以及它们与环境古菌的区别，”她说。“我们想知道他们喜欢在人体内还是在人体内的哪些部位。我们也想知道他们是否可能参与致病过程，例如神经性皮炎或牛皮癣。到目前为止，几乎没有证据表明古细菌的致病性“。