随着人们对皮肤健康关注度的提高，研究皮肤微生物群落（即皮肤上的微生物群体）如何影响人体健康变得越来越重要。近期，一篇发表于 iMetaOmics 的文章《Culture dependent and independent approaches reveal the role of specific bacteria in human skin aging》为我们揭示了特定细菌在人类皮肤衰老过程中作用机制。本文将为您详细介绍该研究的主要发现及其意义。
文章信息
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期刊名称: iMetaOmics -
影响因子: 待更新，iMeta (IF: 23.7) 子刊，定位 IF > 10。 -
发表时间: 2024 年 9 月 10 日 -
原文链接 : https://doi.org/10.1002/imo2.26
研究方法
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使用 宏基因组测序 方法，精确分析细菌、真菌及病毒的组成。 -
在分析微生物对宿主细胞的影响时，采用 转录组测序（RNA-Seq） 技术分析细胞在不同细菌超 natant 刺激下的基因表达变化，阐明了微生物通过其代谢产物如何调控宿主细胞的生物学过程。 -
通过质谱（MS）和核磁共振（NMR）等 代谢组 技术，分析细菌培养释放的代谢物组成，结合转录组数据，研究肌肤的代谢变化与细胞功能之间的关系。
主要结果与亮点
衰老相关皮肤微生物组动态分析
借助宏基因组数据，文章揭示了与年龄和皮肤衰老表型相关的细菌动态变化，尤其是 Moraxella osloensis 和 Cutibacterium acnes 这两种微生物物种被识别为与衰老过程密切相关。
通过代谢组学的方法，本研究不仅揭示了微生物组的组成变化如何与皮肤衰老相关，还探讨了这些微生物通过其代谢产物调节宿主细胞活动的机制。这些结果为进一步理解微生物群体如何影响宿主生物学提供了重要线索，促进了微生物与宿主之间相互作用的深入探究，并可能在未来帮助开发出新的干预策略来改善皮肤衰老问题。
机理验证
研究者通过进一步的定量实时 PCR（qPCR）验证了 RNA-Seq 结果，确认特定基因（如基质金属蛋白酶，MMPs）的表达量变化，以支持他们的实验发现。Moraxella osloensis 可能通过调节胶原代谢和细胞衰老过程影响皮肤衰老。在体外实验中，应用从健康皮肤分离的 Moraxella osloensis 可显著上调与胶原降解相关的基因表现，尤其是在角质形成细胞和成纤维细胞中。
图形解读
图 1：研究工作流与相关性分析
概述整个实验设计，包括样本收集、数据分析流程及与微生物组成的相关性分析。
图 2：不同年龄组的细菌群落动态变化
显示年轻（20-35 岁）、中年（36-50 岁）与老年（50 岁以上）群体的细菌群落的多样性变化；年龄增加与细菌 Alpha 多样性轻微正相关；不同年龄组之间的 Beta 多样性存在显著差异。
图 3：细菌、真菌与皮肤表型参数的相关性
丰度前 20 的细菌与皮肤表型参数的相关性热图，显示 C. acnes 与皮肤健康特征相关，而 M. osloensis 则呈现出与衰老相关的负相关性。
图 4：老化与抗老化相关微生物物种的比较
展示了采用机器学习模型评估的皮肤年龄预测结果。比较不同组间微生物组成，观察到 M. osloensis 在衰老组中的丰度升高。
图 5：细菌对皮肤细胞基因表达的调节作用
细胞受到不同细菌超 natant 刺激后的 RNA-seq 分析结果；GO 富集分析结果显示与胶原代谢相关的基因显著上调。
结论
这项研究通过对面部微生物组的系统性分析，建立了微生物与皮肤衰老表型之间的联系，并指出了 M. osloensis 作为潜在的促衰老微生物，其通过调节胶原代谢机制参与皮肤衰老进程。这些发现不仅为理解表观衰老提供了新的视角，还有助于未来开发针对年龄相关皮肤问题的干预策略。
总结
利用 RNA-Seq 方法，研究者们得以深入探讨了特定皮肤微生物（特别是 Moraxella osloensis）如何通过其代谢产物影响宿主细胞的基因表达，特别是在胶原代谢和衰老相关转录因子方面的作用。这种以 RNA-Seq 为核心的方法，结合在体外的细胞模型，丰富了我们对微生物–宿主相互作用的理解。