近期，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病研究所姚煦教授團(tuán)隊、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院李巍教授團(tuán)隊及香港城市大學(xué)董立新教授團(tuán)隊合作在Cell Host & Microbe（IF=20.6）上發(fā)表題為“Multi-omics Signatures Reveal Genomic and Functional Heterogeneity of Cutibacterium acnes in Normal and Diseased Skin."（多組學(xué)特征揭示正常和患病皮膚中痤瘡丙酸桿菌的基因組和功能異質(zhì)性）的研究，利用從健康皮膚、濕疹（AD）和痤瘡患者皮膚分離的痤瘡丙酸桿菌（Cutibacterium acnes, C. acnes）菌株進(jìn)行了全基因組測序、轉(zhuǎn)錄組測序、代謝組測序以及功能研究，首-次從單菌株層面揭示了C. acnes的基因和功能異質(zhì)性。

欣博盛生物非常榮幸能夠作為供應(yīng)商為該項研究提供高品質(zhì)ELISA試劑盒，為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研探索貢獻(xiàn)一份力量。

引用產(chǎn)品

該項研究中，使用了欣博盛生物（NeoBioscience Technology Co, Ltd）的Mouse IgE, IL-4, IL-6, IL-13 and IL-33 ELISA Kits，用于檢測小鼠血樣中相關(guān)指標(biāo)的含量。

研究詳情

肌膚微生態(tài)（skin microbiome）是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，由分布在皮膚表面和毛囊皮脂腺的微生物群落組成，它們參與皮膚穩(wěn)態(tài)的維持，也參與許多皮膚疾病的形成和發(fā)展。痤瘡丙酸桿菌（C. acnes）是青春期以來人類皮膚微生物群中最-豐-富的細(xì)菌，C. acnes通過增強皮膚屏障功能，調(diào)節(jié)皮膚pH值，抵抗金黃色葡萄球菌（S. aureus）定植，并且參與調(diào)節(jié)先天和適應(yīng)性免疫，在皮膚穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。

然而，C. acnes最為人所知的特性是它在尋常性痤瘡（簡稱“痤瘡"）中的致病作用。C. acnes在青春期前數(shù)量相對較少，在青春期皮脂腺成熟后成為最主要的皮膚共生細(xì)菌，利用皮脂衍生的三酰甘油作為主要能量來源，分泌短鏈脂肪酸（SCFAs），主要是丙酸鹽，形成皮膚表面的酸性環(huán)境，病理過程仍有待闡明。此外，C. acnes也被認(rèn)為在特應(yīng)性皮炎（AD，又稱濕疹）中起作用。C. acnes在健康皮膚中表現(xiàn)出亞種和菌株水平的異質(zhì)性，這可能是其有益功能所必需的。值得注意的是，某些菌株可促進(jìn)AD患者的皮膚炎癥和/或破壞屏障功能，這表明菌株水平的異質(zhì)性對微生物的功能很重要。據(jù)報道，健康皮膚的C. acnes誘導(dǎo)外周血單核細(xì)胞產(chǎn)生IL-10，而痤瘡皮膚C. acnes誘導(dǎo)干擾素-γ和IL-17的表達(dá)。然而，C. acnes在健康和患病皮膚不同部位的多樣性和功能尚未得到詳細(xì)研究。

（機理模式圖，圖源自Cell Host & Microbe）

研究團(tuán)隊從健康人、AD和痤瘡患者的面部、肘窩、前臂和足底部位分離培養(yǎng)了1234株C. acnes菌株并獲得了其基因組，發(fā)現(xiàn)健康皮膚和濕疹皮膚的C. acnes亞群多樣性更高，且分別具有優(yōu)勢亞群；痤瘡患者各部位的C. acnes亞群多樣性降低，其優(yōu)勢亞群與既往報道的痤瘡毒力亞群一致。此外，研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)個體和皮膚部位是影響C. acnes基因組異質(zhì)性的主要因素。C. acnes具有開放性泛基因組，能量代謝、氨基酸代謝通路在AD和痤瘡來源的C. acnes附屬基因組中差異富集。

通過C. acnes基因組與公共數(shù)據(jù)庫中的C. acnes和表皮葡萄球菌（S. epidermidis）基因組的整合分析，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，C. acnes與S. epidermidis在多種代謝相關(guān)模塊上存在明顯的差異，包括脂肪酸合成及能量代謝等。C. acnes基因組的可移動遺傳元件、毒力因子和耐藥基因均明顯減少，提示C. acnes基因組更穩(wěn)定，攜帶更少的抗性基因。

研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)基因組異質(zhì)性低的個體中，C. acnes的水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）顯著減少，附屬基因組中代謝相關(guān)基因的水平轉(zhuǎn)移可能有助于C. acnes適應(yīng)不同的生態(tài)位。C. acnes附屬基因組與核心基因組相比，正向選擇基因數(shù)量顯著增加。正向選擇壓力在特定生態(tài)位（濕疹患者的肘窩和痤瘡患者的面部）顯著增高，且具有與部位相適應(yīng)的代謝基因差異富集。水平基因轉(zhuǎn)移和選擇壓力共同塑造了不同疾病、不同個體以及不同皮膚部位的基因組特征。

為了在菌株水平上表征基因表達(dá)和生物學(xué)特性，研究團(tuán)隊從每個個體和皮膚部位隨機選擇1株C. acnes菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組、代謝組分析，數(shù)據(jù)顯示了疾病、個體皮膚部位對C. acnes基因表達(dá)的影響。脂質(zhì)利用相關(guān)基因在濕疹患者來源C. acnes轉(zhuǎn)錄組中低表達(dá)，痤瘡患者來源的C. acnes具有更活躍的能量代謝途徑，并相對缺乏抗氧化應(yīng)激相關(guān)基因的表達(dá)。高皮脂環(huán)境（high-sebum concentrations）培養(yǎng)下的C. acnes具有獨-特的轉(zhuǎn)錄組特征，增加了C. acnes對角質(zhì)形成細(xì)胞的毒性及促炎效應(yīng)。此外，濕疹和痤瘡來源的C. acnes代謝組的比較揭示了C. acnes在不同皮膚狀態(tài)下脂質(zhì)利用模式的差異；濕疹來源的C. acnes代謝組中肌肽水平顯著增高，并可以緩解濕疹模型小鼠的皮膚炎癥，降低炎癥因子的表達(dá)。這些結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)钠ぶ瑵舛群虲. acnes的富集可能是其保護(hù)作用的先決條件。

綜上所述，研究團(tuán)隊通過全基因組、代謝組和轉(zhuǎn)錄組整合分析以及體內(nèi)外實驗，揭示了遺傳多樣性、生態(tài)位和基因表達(dá)模式在塑造C. acnes菌株水平功能差異中的復(fù)雜相互作用。通過深入地了解宿主和皮膚微生物群之間的復(fù)雜關(guān)系，有望能找到增強皮膚健康和改善皮膚病管理的靶點，也為將來探索C. acnes的臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)文獻(xiàn)

Yu T, Xu X, Liu Y, et al. Multi-omics signatures reveal genomic and functional heterogeneity of Cutibacterium acnes in normal and diseased skin[J]. Cell Host & Microbe, 2024.

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