太阳模拟紫外线（UVB+UVA）辐射对皮肤微生物组影响的探索性研究：剂量依赖性调控与动态变化

《Photochemistry and Photobiology》：Effects of solar-simulated (UVB plus UVA) radiation on the skin microbiome: An exploratory study

本研究首次采用流式细胞术（FC）纵向监测人体背部皮肤微生物组对模拟太阳紫外线（UVR）的动态响应。结果显示亚红斑量（0.5-1.0 MED）照射30分钟即可引发微生物群落结构改变，且呈现剂量依赖性趋势。尽管24小时出现部分恢复，但4天后出现新的菌群波动，提示紫外线对皮肤微生态存在持续调控作用。该研究为紫外线-微生物-宿主相互作用机制提供了临床证据，并验证了FlowSoFine?分析平台在微生物组快速筛查中的应用价值。

　　

引言

作为人体与外界环境交互的屏障器官，皮肤为多样化微生物群落提供了复杂的生态位。皮肤微生物组通过宿主-微生物相互作用机制，在免疫调节、病原体防御和表皮稳态维持中发挥关键作用。近年来研究表明，紫外线辐射（UVR）作为重要的环境应激源，不仅影响皮肤免疫和致癌过程，更能直接调控微生物群落结构。然而关于紫外线照射后微生物组的剂量-时间效应关系仍缺乏系统研究，这主要受限于传统测序方法的高成本与耗时特性。流式细胞术（FC）作为一种新兴的微生物组快速分析工具，可通过侧向散射（SSC）和DNA信号区分表型不同的细菌亚群，虽无法实现物种级分辨率，但能有效捕捉群落水平的动态变化。本研究旨在建立FC纵向筛查方法，探索模拟太阳辐射（UVB+UVA）对皮肤微生物组的即时与中期影响。

材料与方法

本研究采用探索性单中心体内试验设计，招募30名22-45岁健康高加索男性志愿者（个体类型角ITA°介于29.91°-40.95°）。通过太阳能模拟器测定个体最小红斑量（iMED）平均值为58.00±0.018 mJ/cm²，随后在背部划定区域进行0.5/0.7/1.0 MED的紫外线照射（UVB与UVA剂量比为1:41）。分别在照射后30分钟、24小时和96小时采集照射区与对照区皮肤拭子，最终获得324份样本（3份因技术问题缺失）。样本经Midori Green DNA染色后，通过FlowSoFine?平台进行流式细胞数据分析，采用Bray-Curtis距离计算群落差异，并通过非度量多维标度（NMDS）可视化。针对纵向数据特点，使用限制性置换设计的PERMANOVA进行统计学检验（置换次数5000），显著性阈值设定为<0.05并进行Holm多重检验校正。

结果与讨论

研究结果显示，所有剂量水平的紫外线照射均在30分钟内引发微生物组组成的显著改变，且这种变化在亚红斑剂量（0.5-0.7 MED）下即已显现。NMDS图谱显示照射组与对照组群落结构存在明显分离，而T-score热图分析进一步揭示不同紫外线剂量诱导的微生物变化存在空间分布差异。特别值得注意的是，1.0 MED照射后4天的微生物组成与0.5 MED组出现统计学显著差异（p=0.019），表明紫外线对微生物组的影响具有剂量依赖性特征。

时间动态分析显示，照射24小时后微生物组出现部分恢复，但与基线相比仍存在差异。至96小时时间点，新的微生物变化模式开始显现，提示群落水平对紫外线应激存在延迟响应。值得注意的是，对照区域微生物组在4天观察期内也呈现波动性（基线vs终点p=0.032），这种不稳定性可能源于自然变异、邻近照射区的微生物迁移，或采样位置细微差异（第4天采样点较基线略微下移）等因素的干扰。

与既往研究对比发现，Patra等2019年报道的紫外线照射后蓝藻门细菌增加现象可能与本研究结果存在关联，但其使用的紫外线剂量（UVA 22-47 J/cm²，UVB 100-350 mJ/cm²）显著高于本研究。2023年的假期日照研究显示变形菌门减少可在28天内恢复，而季节性比较研究则提示核心微生物组对环境紫外线暴露具有韧性。这些发现共同说明皮肤微生物组对紫外线应激存在动态平衡机制，其中低丰度类群可能更具响应敏感性。

从机制层面看，皮肤常驻微生物可能通过抗氧化应激保护（如过氧化氢酶产生）、免疫调节（如顺式尿刊酸代谢）等途径参与紫外线响应。近期研究证实，消除皮肤微生物可恢复日光性荨麻疹的细胞因子产生，而特定紫外线滤剂能保护乳酸杆菌等共生菌活性，这些发现为微生物靶向光防护策略提供了理论依据。

研究局限性

本研究存在若干局限性：样本量较小且仅包含男性志愿者，解剖部位单一限制结果普适性；第4天采样位置偏移可能引入空间变异；照射区与对照区邻近存在微生物交叉污染风险；流式细胞术缺乏物种分辨率无法进行功能机制阐释。未来需要更大样本量的多中心研究，结合稳定纵向采样和宏基因组学方法进行验证与拓展。

结论

本研究证实即使是亚红斑量的模拟太阳紫外线辐射也能快速改变皮肤微生物组平衡，且这种影响呈现剂量依赖性模式。鉴于日常生活中的紫外线暴露多以亚红斑水平为主，该发现具有重要临床意义。研究同时验证了流式细胞术作为微生物组快速筛查工具的实用性，其能够有效识别关键暴露参数，为后续精准靶向研究（如16S rRNA测序）提供优化方案。紫外线引起的微生物组紊乱的功能性后果及其对皮肤疾病易感性的影响，仍需通过结合微生物代谢组学与宿主免疫应答的整合分析来深入探索。