面部细菌种群，特别是痤疮丙酸杆菌，在青少年早期发生了最显著的变化，这使得这一时期成为引入预防痤疮的益生菌菌株的理想时机。
人体面部皮肤上的细菌种类和平衡强烈影响着痤疮和湿疹等状况。尽管通常可以发现两种主要的细菌物种，但理解它们之间的相互作用以及这些关系如何导致皮肤问题一直是一个挑战。
麻省理工学院的研究人员现在以比以往更详细的方式揭示了这些相互作用的动力学，阐明了新细菌菌株何时以及如何在面部皮肤上出现。他们的发现可能有助于指导开发新的痤疮治疗方法，并可能帮助优化这些治疗的时间。
研究人员发现，许多新的痤疮丙酸杆菌菌株（一种被认为与痤疮发展有关的物种）是在青少年早期获得的。但之后，这些种群的组成变得非常稳定，即使暴露于新的菌株也几乎没有变化。
Tami Lieberman教授表示，这表明这一过渡阶段可能是引入痤疮丙酸杆菌益生菌菌株的最佳窗口。Lieberman是麻省理工学院土木与环境工程系副教授，也是该研究的资深作者。
“我们发现了一些令人惊讶的动力学，这些动力学为我们设计益生菌疗法提供了见解，”Lieberman说。“如果我们有一种已知能预防痤疮的菌株，这些结果表明我们应该确保在向成年期过渡的早期应用它们，以便真正使它们定植。”
虽然痤疮丙酸杆菌被认为与痤疮的发展有关，但目前尚不清楚为什么有些人会发展出痤疮而其他人不会——可能是某些菌株更容易引起皮肤炎症，或者宿主免疫系统对细菌的反应存在差异。现在有可用的痤疮丙酸杆菌益生菌菌株，被认为可以帮助预防痤疮，但这些菌株的好处尚未得到证实。
除了痤疮丙酸杆菌外，面部上另一种主要的细菌是表皮葡萄球菌。这两种菌株共同构成了成人面部皮肤微生物组中约80%的菌株。这两种物种都存在不同的菌株或谱系，这些谱系仅由少数几个基因突变区分。然而，直到现在，研究人员还无法准确测量这种多样性或跟踪其随时间的变化。
了解这些动态的更多信息可以帮助研究人员回答一些关键问题，这些问题可能有助于他们开发新的痤疮益生菌治疗方法：新菌株在皮肤上建立自己有多容易？引入它们的最佳时间是什么时候？
为了研究这些种群的变化，研究人员必须测量单个细胞随时间的演变。为此，他们从波士顿地区一所学校的30名儿童及其27名家长那里获取了微生物样本。研究同一家庭成员使研究人员能够分析不同谱系在密切接触的人之间传播的可能性。
对于大约一半的个体，研究人员能够在多个时间点采集样本，而对于其余个体，只采集了一次样本。对于每个样本，他们分离出单个细胞并培养成菌落，然后对其基因组进行测序。
这使研究人员能够了解每个人身上的谱系数量、它们随时间的变化情况以及来自同一谱系的不同细胞的情况。从这些信息中，研究人员可以推断出这些谱系最近发生的情况以及它们在个人身上存在的时间。
总的来说，研究人员发现了总共89个痤疮丙酸杆菌谱系和78个表皮葡萄球菌谱系，每个人的微生物组中最多可找到每种菌株的11个谱系。之前的研究表明，每个人的面部皮肤微生物组中的这些细菌谱系在长时间内保持稳定，但麻省理工学院的研究团队发现这些种群实际上比以前认为的更具动态性。
“我们想知道这些社区是否真的稳定，以及是否有它们不稳定的时候，特别是在向成人皮肤样微生物组过渡期间是否会以更高的速率获得新的谱系，”Lieberman说。
在青少年早期，激素分泌增加导致皮肤油脂增多，这对细菌来说是一种良好的食物来源。此前的研究表明，在这段时间内，面部皮肤上的细菌密度增加了约10,000倍。在这项研究中，研究人员发现，虽然痤疮丙酸杆菌种群的组成往往在很长一段时间内保持非常稳定，但在青少年早期，更多的痤疮丙酸杆菌谱系出现了机会。
“对于痤疮丙酸杆菌，我们能够证明的是，人们确实在一生中获得了菌株，但非常罕见，”Lieberman说。“我们在青少年向更像成人的皮肤微生物组过渡时看到了最高的菌株流入率。”
这些发现表明，对于痤疮的局部益生菌治疗，最佳的应用时间是在青少年早期，这时有更多的机会让益生菌菌株定植。
在成年后期，生活在同一家庭的父母之间会有少量的痤疮丙酸杆菌菌株共享，但任何一个人的微生物组中的周转率仍然非常低，Lieberman说。
研究人员发现，表皮葡萄球菌的周转率远高于痤疮丙酸杆菌——每个表皮葡萄球菌菌株在面部的平均存活时间不到两年。然而，同一家庭成员之间共享的表皮葡萄球菌谱系重叠很少，这表明人与人之间的菌株传播并不是高周转率的原因。
“这表明有些东西阻止了人与人之间的同质化，”Lieberman说。“这可能是宿主遗传因素或宿主行为，或者是人们使用不同的护肤产品或保湿剂，或者是已经存在的细菌对新移民的主动限制。”
既然他们已经证明了新的痤疮丙酸杆菌菌株可以在青少年早期获得，研究人员希望研究这种获得的时间是否会影响免疫系统对它们的反应。他们还希望更多地了解为什么人们即使在与家庭成员密切接触并暴露于新的谱系时，仍能维持如此不同的微生物组种群。
“我们想了解为什么尽管有持续的可及性和高周转率，我们每个人都有独特的菌株群体，尤其是对于表皮葡萄球菌，”Lieberman说。“是什么驱动了表皮葡萄球菌的持续周转？这些新的定植对青春期的痤疮有什么影响？”
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