韓 陽 李曉東

沈陽醫(yī)學(xué)院附屬中心醫(yī)院，沈陽，110000

人體皮膚表面存在多種微生物群落(包括細(xì)菌、真菌、病毒、節(jié)肢動物、古生物等)，它們與人體相互依存、相互影響，在皮膚結(jié)構(gòu)功能中發(fā)揮重要作用。皮膚表面定植的細(xì)菌以浮游狀態(tài)或生物膜狀態(tài)存在。以往研究發(fā)現(xiàn)，皮膚疾病的發(fā)生與細(xì)菌定植比例及菌群多樣性的改變密切相關(guān)。近期一些研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌生物膜的存在可能與痤瘡、特應(yīng)性皮炎等多種皮膚疾病相關(guān)[1]，但這些研究多關(guān)注于單種皮膚疾病中的細(xì)菌生物膜。本文現(xiàn)對細(xì)菌生物膜相關(guān)皮膚疾病進(jìn)行歸納，綜述如下。

1 細(xì)菌生物膜

細(xì)菌生物膜是細(xì)菌在生長過程中，為適應(yīng)環(huán)境而附著在有生命或無生命的材料表面，由細(xì)菌本身及其分泌的胞外多聚物共同組成的細(xì)菌群體。細(xì)菌生物膜的主要成分為水、細(xì)菌和生物大分子(包括多糖、核酸、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等物質(zhì))。

細(xì)菌生物膜可存在于人體皮膚表面及體內(nèi)。隨著醫(yī)學(xué)發(fā)展，越來越多的醫(yī)療器械、人造器官等植入物被用于治療各種疾病，而細(xì)菌生物膜可依附在植入物上，引發(fā)細(xì)菌生物膜相關(guān)的感染。除此之外，細(xì)菌生物膜也可引發(fā)非植入物相關(guān)的感染，如慢性阻塞性肺疾病、先天性心內(nèi)膜炎、慢性中耳炎、體表創(chuàng)面感染等。體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，相比于細(xì)菌浮游狀態(tài)，細(xì)菌生物膜具有更強的耐藥性，生物膜中細(xì)菌的最低抑菌濃度和最低殺菌濃度均遠(yuǎn)高于浮游細(xì)菌，細(xì)菌生物膜對宿主的免疫防御能力更強。因此，細(xì)菌生物膜更易引發(fā)疾病，且很難被清除[2]。

2 與細(xì)菌生物膜相關(guān)的皮膚疾病

生物膜與皮膚疾病密切相關(guān)，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌生物膜參與多種皮膚疾病的發(fā)生與發(fā)展。下面逐一闡述：

2.1 痤瘡 痤瘡(acne)是一種常見的發(fā)生于毛囊皮脂腺的慢性炎癥性皮膚病。痤瘡的發(fā)病機制復(fù)雜。研究發(fā)現(xiàn)，痤瘡丙酸桿菌在痤瘡發(fā)病機制中起到重要作用。痤瘡丙酸桿菌(Cutibacterium acnes)是一種革蘭氏陽性厭氧菌芽孢桿菌，為皮膚常駐菌之一，能促進(jìn)皮脂腺導(dǎo)管細(xì)胞角化及皮脂腺分泌，并誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，促使痤瘡發(fā)生及加重[3]。近期研究發(fā)現(xiàn)痤瘡丙酸桿菌形成的生物膜參與痤瘡的發(fā)病。Jahns等[4]應(yīng)用熒光顯微鏡觀察到，尋常型痤瘡患者皮脂腺腺泡中生物膜明顯多于健康對照組。也有研究發(fā)現(xiàn)中、重度痤瘡分離出的痤瘡丙酸桿菌形成生物膜的能力更強[5]。體外研究發(fā)現(xiàn)，痤瘡丙酸桿菌生物膜比痤瘡丙酸桿菌耐藥性強，并產(chǎn)生更多的脂酶，加重痤瘡炎癥反應(yīng)。在痤瘡治療時，痤瘡丙酸桿菌生物膜可為菌體提供物理屏障，使藥物較難接觸到痤瘡丙酸桿菌。同時，生物膜的存在會提升痤瘡丙酸桿菌耐藥性，使痤瘡的抗菌素治療更加困難[6]。

2.2 特應(yīng)性皮炎 特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis, AD)是一種常見的慢性皮膚病，以復(fù)發(fā)性、瘙癢性、炎性皮損為特點[7]。越來越多的研究表明皮膚微生物可參與AD發(fā)病。有研究發(fā)現(xiàn)，90%的AD患者會感染金黃色葡萄球菌，而在健康人群中約為5%～20%[8]。金黃色葡萄球菌的菌落可以釋放毒素和酶類物質(zhì)損傷皮膚，并可誘導(dǎo)釋放白細(xì)胞介素。因此，金黃色葡萄球菌在AD病變的發(fā)展過程中被認(rèn)為是一種重要的環(huán)境致病因子[9]。金黃色葡萄球菌具有形成生物膜的傾向，其生物膜在AD發(fā)病過程中也發(fā)揮重要作用[10]。應(yīng)用共聚焦顯微鏡可觀察到AD皮損表面存在金黃色葡萄球菌生物膜。Katsuyama等[11]發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌生物膜增長速度較快且能夠提高金黃色葡萄球菌的耐藥性。Allen等[10]對40例AD患者的皮膚進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)所有樣本都含有多重耐藥并具有生物膜形成能力的金黃色葡萄球菌。此外，金黃色葡萄球菌生物膜已被發(fā)現(xiàn)在AD皮膚的外分泌管中定植，通過顯微組織鏡檢發(fā)現(xiàn)其可阻塞外分泌腺，這種由生物膜誘導(dǎo)的外分泌腺阻塞可以誘發(fā)炎癥、瘙癢，最終導(dǎo)致AD皮損形成。金黃色葡萄球菌生物膜可通過參與機體免疫反應(yīng)導(dǎo)致AD病程慢性、遷延。其原因一方面是金黃色葡萄球菌生物膜的存在可保護(hù)細(xì)菌免受天然免疫細(xì)胞(尤其是巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)損傷[12]；另一方面金黃色葡萄球菌生物膜可分泌特定蛋白(如α毒素、LukA和LukB等)，抑制巨噬細(xì)胞的吞噬作用[13]，上述途徑有助于細(xì)菌免疫逃逸，導(dǎo)致AD復(fù)發(fā)、難以治療。

金黃色葡萄球菌生物膜可直接作用于角質(zhì)形成細(xì)胞加重AD病情。研究發(fā)現(xiàn)，金黃色葡萄球菌生物膜提取物可誘導(dǎo)IL-6的分泌，導(dǎo)致角蛋白1和10以及絲聚合蛋白等重要分化標(biāo)記表達(dá)減少[14]，進(jìn)而影響角質(zhì)形成細(xì)胞的最終分化[15]。也有研究發(fā)現(xiàn)，暴露于金黃色葡萄球菌生物膜的角質(zhì)形成細(xì)胞在3 h后即喪失生存能力并發(fā)生凋亡，而暴露于浮游培養(yǎng)金黃色葡萄球菌的角質(zhì)形成細(xì)胞3 h后與暴露于對照組的角質(zhì)形成細(xì)胞類似[16]。雖然細(xì)菌生物膜誘導(dǎo)凋亡機制尚未研究清楚，但金黃色葡萄球菌生物膜誘發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡這一現(xiàn)象十分重要，因為上皮細(xì)胞損傷會釋放dsRNA，從而啟動TLR3-3介導(dǎo)的胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP)分泌[17]。TSLP的分泌會導(dǎo)致強烈的瘙癢反應(yīng)[18]，由瘙癢誘發(fā)的反復(fù)搔抓會加劇皮膚的剝離，加重AD。

2.3 皮膚創(chuàng)傷 皮膚是人體最大的器官，可保護(hù)體內(nèi)組織免受內(nèi)源微生物(皮膚菌群)和外源微生物的侵襲。然而，在皮膚損傷的情況下，微生物可以避開宿主的第一道防線，粘附在皮下軟組織上，增殖并形成生物膜。創(chuàng)傷部位微生物可在短時間內(nèi)形成生物膜。Kanno等[19]應(yīng)用大鼠創(chuàng)傷模型在體外模擬生物膜的形成時，發(fā)現(xiàn)最短在8 h內(nèi)即可觀察到創(chuàng)傷部位形成生物膜。

創(chuàng)傷可分為急性和慢性，急性和慢性傷口都能為細(xì)菌生物膜的生長提供適宜的環(huán)境條件，其中慢性創(chuàng)口中細(xì)菌生物膜發(fā)現(xiàn)率更高[20]。James等[21]通過電鏡掃描研究發(fā)現(xiàn)，60%的慢性創(chuàng)傷中存在生物膜，而這一比例在急性創(chuàng)傷中只有6%。通過體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)傷中形成細(xì)菌生物膜的主要致病微生物為葡萄球菌、銅綠假單胞菌和腸球菌。Han等[22]利用RNA測序研究在慢性傷口中鑒定出17種可形成生物膜的微生物。

細(xì)菌生物膜是延遲傷口愈合的主要因素，生物膜為細(xì)菌生存創(chuàng)造一個良好環(huán)境，使細(xì)菌提升對外界環(huán)境變化的耐受力。同時，細(xì)菌生物膜的存在會損傷創(chuàng)傷部位的免疫反應(yīng)，延緩上皮化，并阻礙肉芽組織生長[21]。許多病原體能夠附著在生物膜上，而細(xì)菌生物膜圍繞在聚合基質(zhì)周圍形成緊密包塊，這種結(jié)構(gòu)特點有助于病原體躲避抗生素的作用[23]。細(xì)菌生物膜的形成還能促進(jìn)微生物交流、增強微生物毒性、加速分解營養(yǎng)并幫助微生物的傳代與發(fā)展[24]。

2.4 真皮填充 用于醫(yī)療美容的填充物可以修容、治療疤痕、平滑皺紋等，填充治療涉及注射異物凝膠進(jìn)入真皮或皮下組織[25]，填充之后局部可能會出現(xiàn)多種副作用，主要表現(xiàn)為紅斑和輕度柔軟的結(jié)節(jié)[26]。這些紅斑、結(jié)節(jié)處細(xì)菌培養(yǎng)通常為陰性，因此被認(rèn)為與炎癥、非感染性的因素相關(guān)，常用類固醇、抗組胺藥和非甾體抗炎藥(NSAIDs)來治療。近期研究發(fā)現(xiàn)，這些副作用與細(xì)菌生物膜的存在相關(guān)。Alhede等[27]應(yīng)用小鼠模型研究真皮填充物和生物膜的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)僅有很小量細(xì)菌存在，真皮填充凝膠可促進(jìn)細(xì)菌生物膜的形成。此外，他們還報道了廣譜抗生素能夠在填充后24 h內(nèi)緩解上述副作用，但抗生素的作用于注射后72 h減弱。同時，應(yīng)用低劑量的類固醇，對感染的病程無治療作用，而大劑量的激素治療有很多副作用。

Christensen等[25]對54例應(yīng)用聚丙烯酰胺凝膠填充后產(chǎn)生副作用的患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，注射5年后98%后遺癥患者仍可檢測到低致病性的常駐菌群(如表皮葡萄球菌和痤瘡丙酸桿菌)形成的生物膜相關(guān)感染，而無癥狀的術(shù)后患者沒有任何生物膜感染的征象。Saththianathan等[28]在體外研究發(fā)現(xiàn)所有類型的真皮填充劑都能夠促進(jìn)表皮葡萄球菌生物膜的增殖。Wang等[29]測試了三種常見的皮膚濕巾成分(乙醇、氯己定和聚維酮碘)對金黃色葡萄球菌的影響，發(fā)現(xiàn)均可輕微減少生物膜的形成。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)隨著注射針頭直徑的增大，真皮細(xì)菌遷移增多，而注射深度越深，真皮細(xì)菌遷移越少。連續(xù)縫合與間斷縫合的細(xì)菌遷移率一樣，而扇形注射技術(shù)導(dǎo)致遷移率增高。

2.5 其他皮膚疾病 化膿性汗腺炎(Hidradenitis suppurativa, HS)是一種頂泌汗腺慢性化膿性炎癥，主要發(fā)生于腋窩、外生殖器及肛周等部位，如治療不及時病程反復(fù)，易出現(xiàn)疼痛性的膿腫和瘺道，該病確切發(fā)病機制仍不清楚, 而皮損處定植的細(xì)菌生物膜可能參與該病炎癥的發(fā)生[30]。有研究報道，在HS患者中表皮葡萄球菌致病性增加，主要表現(xiàn)為耐藥性增強、產(chǎn)生更多的生物膜以及生物膜耐藥性升高等。研究發(fā)現(xiàn)在26例HS患者中有16例可檢測到表皮葡萄球菌定植，共鑒定出27種不同的表皮葡萄球菌，其中有24種是強生物膜產(chǎn)生者[31]。Ring等[32]研究42例HS患者發(fā)現(xiàn)，67%的慢性皮損處存在生物膜，主要存在于竇道或漏斗內(nèi)。

痱子是一組有小汗管破壞的外泌汗腺疾病。痱子皮損處活檢可觀察到汗管阻塞。Mowad等[33]發(fā)現(xiàn)將具有形成生物膜能力的葡萄球菌接種到前臂，會誘發(fā)痱子，而非生物膜形成的葡萄球菌無這種反應(yīng)。因此研究者認(rèn)為細(xì)菌生物膜可參與痱子發(fā)病，其原因可能為生物膜阻塞汗腺分泌汗液從而誘發(fā)痱子。

在膿皰瘡和癤病中可檢測到金黃色葡萄球菌生物膜的存在，在非大皰性膿皰瘡皮損中可發(fā)現(xiàn)化膿性鏈球菌和金黃色葡萄球菌生物膜[34]。

3 結(jié)語

細(xì)菌生物膜已成為皮膚疾病致病因素中重要成員之一。越來越多的研究證實，細(xì)菌生物膜在皮膚疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，但目前有關(guān)細(xì)菌生物膜與皮膚疾病相關(guān)性的研究才剛剛起步。進(jìn)一步探索更多常見皮膚病(如病毒性皮膚病、細(xì)菌性皮膚病、皮炎濕疹等)中細(xì)菌生物膜，對了解相關(guān)皮膚病發(fā)病過程至關(guān)重要。在不久的將來，關(guān)于對細(xì)菌在皮膚病中發(fā)揮作用的認(rèn)識，很可能因細(xì)菌生物膜的深入研究被不斷刷新。針對生物膜的治療可能改變宿主反應(yīng)和細(xì)菌對抗生素的耐藥性，以細(xì)菌生物膜為靶點來治療可能成為新興熱點，為皮膚疾病的治療提供一個新的思路。