涂抹防晒霜24小时后，人体皮肤的微生物群仍然保持不变

皮肤微生物群与矿物防晒霜的相互作用研究表明，短期使用含二氧化钛或氧化锌的防晒霜未显著改变皮肤微生物多样性或核心菌群组成，证实其微生物安全性。

　　
### 矿物防晒霜对皮肤微生物群的影响研究解读

#### 研究背景与意义
皮肤作为人体最大的器官，其表面栖居着由细菌、古菌和真菌构成的复杂微生物群落，这一群落被称为皮肤微生物组。研究表明，皮肤微生物组在维持皮肤屏障功能、抵御病原体入侵、调节免疫反应及抵御紫外线（UVR）伤害等方面发挥关键作用。例如，某些菌群可通过代谢产物抑制病原菌生长，或直接参与皮肤脂质合成以保护皮肤屏障。然而，随着防晒产品使用率上升，关于其成分对微生物群影响的争议持续存在。部分研究指出，化妆品中的防腐剂可能抑制皮肤菌群活性，但关于防晒剂（尤其是广谱矿物防晒剂）的长期影响仍缺乏数据支撑。

#### 研究目标与方法
本研究聚焦于两种常见矿物防晒剂——二氧化钛（TiO?）和氧化锌（ZnO）——对皮肤微生物群的影响。实验设计包含两个核心部分：
1. **体外实验**：选取皮肤微生物群中的5种代表性细菌（表皮葡萄球菌、头状葡萄球菌、 hominis葡萄球菌、黄色微球菌和结核双球菌），模拟皮肤接触防晒剂后的短期暴露（2小时），通过平板计数法评估细菌存活率。
2. **体内实验**：招募20名健康志愿者，在手臂上随机划分四个区域分别接受：TiO?防晒霜（A组）、ZnO防晒霜（B组）、无防晒剂对照组（C组）及空白对照（D组）。皮肤取样时间点包括：预处理（T0）、首次防晒后1小时（T1）、6小时（T6）和24小时（T24）。样本DNA通过提取后进行16S rRNA V4区测序，利用nf-core/ampliseq生物信息学流程完成数据清洗、多样性分析和物种注释。

#### 关键发现
**1. 体外实验：无显著毒性效应**
对上述5种常见皮肤菌群进行2小时接触实验，结果显示所有菌株的存活率与无菌缓冲液对照组无统计学差异（p值均>0.05）。例如，表皮葡萄球菌在TiO?和ZnO处理组中的对数菌落数（log CFU/mL）分别为3.2±0.4和3.1±0.3，与缓冲液对照组（3.1±0.5）无显著差异（p=0.92）。这一结果提示，矿物防晒剂在短期接触下未对主流皮肤菌群产生毒性作用。

**2. 体内实验：微生物群稳定性显著**
通过16S测序分析发现，应用防晒剂后：
- **α多样性（物种丰富度）**：Shannon指数在T0（基线）、T1、T6和T24时间点均无统计学差异（p=0.87）。例如，某志愿者T0时平均Shannon指数为3.8，T24时波动至4.1，差异未达显著水平。
- **β多样性（群落结构差异）**：PERMANOVA分析显示，不同处理组（A/B/C/D）间的微生物组成在任意时间点均无显著差异（p>0.05）。PCoA可视化进一步证实，所有处理组样本在三维坐标中分布均匀，未形成聚类特征。
- **群落结构特征**：研究识别出11个核心皮肤菌群（如葡萄球菌属、微球菌属、痤疮丙酸杆菌等），其相对丰度在实验周期内保持稳定。例如，核心菌种Cutibacterium acnes在T0时平均丰度为22.5%，T24时波动至21.8%，未达显著变化阈值（p>0.05）。

**3. 差异丰度分析：低丰度物种的短暂波动**
尽管主流菌群稳定，但通过DESeq2差异分析发现，50个低丰度物种（平均检测频率<10%）的相对丰度出现显著变化（p≤0.01）。典型变化包括：
- **丰度上升**：Pedobacter（log2 FC=1.16）、Moraxella（1.25）、Aeromicrobium（1.28）
- **丰度下降**：Bacillus_A（-2.53）、Lachnoanaerobaculum（-1.66）、Abiotrophia（-3.22）
值得注意的是，所有显著变化的物种均属于低频菌群（<10%样本检出率），且其中38%的物种（如Glutamicibacter、Friedmanniella）在口腔或肠道微生物组中更为常见，提示其可能属于环境引入的 transient菌群。

#### 研究讨论
**1. 与现有研究的对比**
此前有研究指出，某些化学防晒剂（如氧苯酮）可能通过光降解产生自由基，间接抑制皮肤菌群活性。而本研究的防晒剂为纯矿物成分（无化学滤光剂），且实验周期短（24小时），结果显示矿物防晒剂对主流菌群无负面影响。这与2019年Funk等人的发现一致，其研究指出无防腐剂配方产品对皮肤菌群影响较小。

**2. 潜在机制解析**
- **物理屏障效应**：TiO?和ZnO的纳米颗粒结构可能形成物理屏障，隔离紫外线对微生物的损伤。例如，ZnO的宽谱吸收特性可中和UVA产生的活性氧（ROS），从而间接保护菌群。
- **化学惰性**：矿物防晒剂化学性质稳定，在皮肤表面形成致密层，避免与菌群代谢产物直接接触。相比之下，化学防晒剂可能通过光解产物（如氧苯酮降解物）干扰菌群代谢。
- **环境适应性**：皮肤微生物群具有高度适应性，研究表明其可在48小时内从环境暴露中恢复（Wong et al., 2020）。本研究的24小时观察窗口可能不足以捕捉长期变化，但已排除短期扰动。

**3. 研究局限性**
- **样本量限制**：仅20名志愿者参与，可能影响结果的外推性。建议后续扩大样本量至100例以上。
- **单次应用评估**：研究仅评估单次应用效果，而实际使用中需每日多次补涂。动物模型缺失可能导致长期生态效应评估不足。
- **紫外线屏蔽验证**：未检测紫外线暴露本身对微生物群的影响，但通过组间比较可推测防晒剂的应用抵消了UVR的潜在扰动作用。

#### 实际应用价值
本研究为消费者提供了关键参考：在推荐的防晒剂使用量（2 mg/cm2）和频率（每2小时补涂）下，矿物防晒霜不会导致主流皮肤菌群（如Staphylococcus、Cutibacterium等）的组成或多样性发生显著改变。这一结论与2021年FDA发布的指南相呼应，该指南建议优先选择物理防晒剂，因其对皮肤生态系统的潜在风险较低。

#### 未来研究方向
1. **长期暴露研究**：设计6个月以上的追踪实验，观察矿物防晒剂对皮肤菌群结构的累积效应。
2. **多组学整合**：结合代谢组学（如短链脂肪酸检测）和转录组学，解析防晒剂如何通过代谢途径影响菌群功能。
3. **紫外线协同效应**：开展对照实验，比较直接紫外线暴露与防晒剂应用后的菌群变化差异。
4. **个体化差异分析**：利用机器学习模型，探索遗传背景（如TLR2基因多态性）对防晒剂敏感性的影响。

#### 结论
本研究首次系统验证了矿物防晒剂对皮肤微生物群的安全性，为防晒产品的微生物友好性设计提供了理论依据。未来需结合多维度组学数据和长期随访研究，进一步明确不同防晒剂成分（如纳米颗粒尺寸、载体油配方）与菌群互作的分子机制，从而推动更精准的防晒产品开发。