学术报告

本研究由Rituja Saxena、Parul Mittal、Cecile Clavaud、Darshan B. Dhakan、Nita Roy、Lionel Breton、Namita Misra及Vineet K. Sharma等人完成，主要研究机构包括印度科学教育与研究学院博帕尔分校（IISER Bhopal）宏基因组学与系统生物学实验室、欧莱雅研究与创新中心（法国）以及欧莱雅印度公司。该研究于2021年发表于Scientific Reports期刊（2021; 11:7220）。

一、研究背景与目的

头皮屑（dandruff）是一种全球范围内高发的复发性慢性头皮疾病，其特征为鳞屑性斑块和瘙痒，属于亚临床炎症状态。既往研究表明，头皮微生物组在头皮健康与疾病中发挥重要作用。健康头皮以Cutibacterium acnes（痤疮丙酸杆菌，旧称Propionibacterium acnes）和Staphylococcus epidermidis（表皮葡萄球菌）为主要细菌定植者，而头皮屑状态则常伴随表皮葡萄球菌丰度升高及Malassezia属真菌（尤其是Malassezia restricta和Malassezia globosa）比例失衡。本团队前期针对印度人群头皮微生物组的宏基因组研究发现，健康头皮中细菌来源的氨基酸、生物素及B族维生素合成代谢通路显著富集，提示共生菌群在维持头皮营养稳态中具有潜在功能。

椰子油在非洲和亚洲多国被广泛用于头皮保养，其主要成分月桂酸具有抗真菌活性，且长期外用可降低经表皮水分丢失（transepidermal water loss, TEWL）。然而，此前尚无研究系统评估椰子油对头皮微生物组的实际影响。因此，本研究旨在通过16周时间序列实验，从分类学和功能层面解析椰子油局部应用对健康及头皮屑个体头皮细菌和真菌微生物组的影响，并将其与头皮生理参数进行关联分析。

二、研究设计与方法

本研究采用了为期16周的前瞻性纵向设计，包括12周干预阶段和4周复发阶段。研究对象为140名印度女性（70名健康头皮、70名头皮屑患者），年龄介于20至45岁之间。基线期前4周统一使用中性洗发水以标准化头皮状况。干预阶段中，健康组和头皮屑组各约半数接受纯椰子油处理（每次10 mL头皮按摩20分钟后停留两小时，再用中性洗发水清洗，每周两次）；其余受试者仅接受中性洗发水清洗作为对照。复发阶段所有受试者均仅使用中性洗发水，每周两次，持续4周。样本采集分别在基线（t=1）、12周治疗结束时（t=2）及4周复发阶段结束时（t=3）进行，共获得约900份宏基因组样本。

DNA提取分为细菌和真菌两条独立流程：细菌DNA采用含Triton X-100的裂解缓冲液结合蛋白酶K消化；真菌DNA则采用山梨醇-EDTA-β-巯基乙醇裂解体系，并用Zymolyase-T20酶解细胞壁。随后分别对细菌16S rRNA V3高变区和真菌ITS1区域进行PCR扩增，并利用Illumina NextSeq 500平台进行150 bp双端测序。此外，从各时间点选取14名健康及14名头皮屑受试者进行鸟枪法宏基因组测序，以获取功能通路信息。

生物信息学分析中，扩增子数据采用QIIME v1.9进行闭合参考OTU聚类（97%相似度），细菌分类参考Greengenes数据库，真菌分类使用预先构建的自定义ITS1数据库。α多样性以Shannon指数和观测物种数评估。鸟枪法数据经质量过滤和去宿主污染后，分别使用SOAPdenovo进行组装，并用MetaGeneMark和AUGUSTUS进行基因预测。基因功能注释基于KEGG和eggNOG数据库比对完成。统计学分析主要采用Wilcoxon检验、重复测量方差分析（repeated measures ANOVA）及Spearman秩相关分析，并通过FDR校正控制多重比较误差。

三、主要研究结果

基线分析显示，头皮屑头皮的真菌α多样性显著高于健康头皮。健康头皮中M. globosa丰度（16.23%）显著高于头皮屑组（6.41%），而头皮屑组中未培养Malassezia（uncultured Malassezia）、Malassezia sp.及接近M. restricta的未知种显著富集，且这三类未特征化Malassezia亚群与头皮屑评分和瘙痒呈显著正相关，M. globosa则与这些参数呈负相关。细菌层面，表皮葡萄球菌在头皮屑组中显著富集（28.11% vs. 14.83%），C. acnes丰度无显著差异。

椰子油干预12周后，真菌群落发生显著变化：头皮屑组M. restricta丰度从33%降至26.55%（p=0.03），M. globosa在健康组（23.23%，p=0.02）和头皮屑组（9.74%，p≤0.001）均显著升高；M. restricta与M. globosa的比值在头皮屑组显著下降，趋向健康基线水平。中性洗发水组也出现M. globosa升高，但幅度低于椰子油组。值得注意的是，复发阶段后，头皮屑组的真菌群落变化未能持续，提示椰子油对头皮屑个体的真菌组影响可能较为有限，或该类人群中的真菌对月桂酸具有更高耐受性。

细菌微生物组对椰子油反应更为显著。健康头皮在椰子油干预后Shannon多样性显著增加，且加权UniFrac组内距离显著下降，表明群落结构趋于稳定。分类学上，健康组C. acnes丰度由24.42%升至45.29%（p≤0.0001），头皮屑组亦有升高；中性洗发水组C. acnes亦显著增加但幅度低于椰子油组。C. acnes与S. epidermidis的比值在椰子油干预后显著升高，提示椰子油有助于恢复健康样细菌群落平衡。差异倍数分析显示，Corynebacterium sp.在椰子油干预后呈现最大幅度的丰度变化（从不足5倍到超过20倍）。复发阶段后这些细菌群落变化基本得以维持。

功能层面，真菌宏基因组分析显示，椰子油干预后健康组和头皮屑组中N-聚糖生物合成（N-glycan biosynthesis）及细胞周期通路比例显著下降，且该效应仅在椰子油组观察到，在洗发水组未出现；组氨酸代谢通路虽在两组中均升高，但洗发水组同样出现，因而不能归因于椰子油。细菌功能分析表明，头皮屑组椰子油干预后生物素代谢通路丰度显著增加，与C. acnes和Propionibacterium sp.的丰度升高一致。进一步KEGG直系同源基因（KO）分析证实，生物素代谢和生物素转运通路相关KO在椰子油干预后相较洗发水组显著富集。

宿主生理参数与微生物组的相关分析表明，表皮葡萄球菌与头皮屑评分、TEWL及瘙痒呈显著正相关，C. acnes和Propionibacterium sp.与这些参数呈负相关；真菌中三类未特征化Malassezia亚群与头皮屑症状正相关，M. globosa负相关。椰子油干预后，健康组和头皮屑组的TEWL及头皮屑评分均有所下降。

四、结论与意义

本研究首次系统揭示了椰子油局部应用对头皮微生物组的调节效应。研究表明，椰子油能够促进与健康头皮相关的细菌类群（尤其是C. acnes和Propionibacterium sp.）富集，并通过增强生物素等关键维生素的微生物合成通路，间接维持头皮营养屏障。真菌层面，椰子油可降低M. restricta相对丰度并提高M. globosa比例，使真菌群落结构趋向健康状态，同时降低真菌致病相关通路。然而，真菌群落的改善在复发阶段未能持续，这提示针对头皮屑的管理可能需要更长期的干预或联合策略。

从科学价值来看，本研究为理解化妆品成分与皮肤微生物组互作提供了系统的实验证据，扩展了“通过调控微生物组促进头皮健康”这一研究范式的应用范围。从应用价值来看，该研究提示除传统抗真菌药物外，通过外用天然油脂调节头皮微生态、增强屏障功能可能成为头皮屑辅助管理的新策略。研究还强调，微生物组层面反映的效应可能先于临床改善出现，因此微生物组指标或许可作为评估护发产品长期功效的早期生物标志物。

五、研究亮点

本研究的亮点体现在多个维度。其一，研究设计具有独特的时间序列结构——包含基线期、干预期和复发期三个时间节点，能够同时评估干预的即时效应和停用后的持续性，增强了因果推断能力。其二，同时分析细菌和真菌两个界别，并结合扩增子与鸟枪法宏基因组测序，使研究能够在分类学与功能通路两个层面同时解读微生物组响应，这一双重层面分析在头皮微生态研究中较为少见。其三，该研究以140人的较大样本量为基础，显著高于此前多数头皮微生物组研究的样本规模，提高了统计效能和结论的可推广性。其四，研究将微生物组变化与宿主生理参数（TEWL、水合度、皮脂水平、头皮屑评分及瘙痒等）进行跨时间点的系统关联，较之单纯描述群落组成变化，更具生理学解释力。此外，研究中对未培养Malassezia亚群的细分处理——将其分为uncultured Malassezia、Malassezia sp.及接近M. restricta的物种——保留了该真菌类群内部的异质性信息，为后续探索头皮真菌的功能多样性提供了重要参考。这些特点共同构成了该研究在方法学和科学问题上的创新性贡献。