《Microbiology Spectrum》：Skin commensal bacterium Staphylococcus epidermidis CCSM0287 cell-free supernatant protects HaCaT cells from UVB irradiation-induced photodamage and improves skin barrier function
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中波紫外线（UVB）辐射是诱导氧化应激、炎症和皮肤屏障功能障碍的主要环境应激源。尽管表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）是一种有益的皮肤共生菌，但当前关于其抵御UVB诱导皮肤损伤的保护作用证据主要集中于参考菌株或少数单个代谢物。
中波紫外线（UVB）辐射是诱导氧化应激、炎症和皮肤屏障功能障碍的主要环境应激源。尽管表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）是一种有益的皮肤共生菌，但当前关于其抵御UVB诱导皮肤损伤的保护作用证据主要集中于参考菌株或少数单个代谢物。源自新分离皮肤共生菌株的后生元（postbiotics）的广泛光保护潜力仍表征不足。本研究探讨了从健康皮肤分离的多功能皮肤共生菌表皮葡萄球菌CCSM0287的无细胞上清液（SE 287-CFS）在UVB诱导的HaCaT细胞中的抗光损伤活性及潜在机制。SE 287-CFS显著降低了细胞内活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）和促炎细胞因子，同时增强了抗氧化酶活性和白细胞介素-10（IL-10）分泌。在机制上，SE 287-CFS抑制p65核转位并抑制ROS/MAPK/NF-κB信号通路激活。此外，SE 287-CFS增加跨上皮电阻（TEER）并促进角质形成细胞增殖和迁移，表明皮肤屏障功能改善。非靶向代谢组学结合相关性分析提示丁酸和己二酸主要与抗氧化和抗炎效应相关，其他有机酸包括琥珀酸、乙酸和丙酸可能有助于皮肤屏障修复。综上，本研究证明SE 287-CFS通过调节氧化应激、抑制炎症和改善皮肤屏障功能抵御UVB诱导的光损伤，并凸显了源自皮肤共生菌的后生元作为基于微生物组的皮肤光保护候选物的潜力。
研究背景与立项依据
皮肤作为抵御毒素、紫外线（UV）和病原侵袭的物理、化学及免疫屏障，其表面定植的微生物组尤其是表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）对维持皮肤稳态具有关键作用。中波紫外线（UVB，占紫外总辐射约5%）虽比例小，却最易损伤表皮与真皮，诱发晒伤、黑素形成、胶原流失、炎症性疾病、光老化及免疫抑制。现有抗UVB策略多依赖植物提取物、益生菌、后生元及细菌代谢物，但关于皮肤共生表皮葡萄球菌抗UVB光损伤的证据大多局限于参考株ATCC 12228及其单一产物（如丁酸、脂磷壁酸），新分离株来源后生元（postbiotics，指灭活微生物或其组分、代谢物等无细胞活性产物）的系统光保护表征与“代谢物—功能”关联仍不清楚。研究人员此前从健康面部皮肤分离保藏200余株表皮葡萄球菌（CCSM0287保藏于中国典型培养物保藏中心，编号CCTCC M2022779），其中CCSM0287无细胞上清液（SE 287-CFS）在DPPH清除与透明质酸酶抑制初筛中表现突出（中国专利ZL202210704624.6），故本研究以HaCaT人永生化角质形成细胞为模型，系统解析SE 287-CFS抗UVB光损伤效应及机制，论文发表于《Microbiology Spectrum》。
主要关键技术方法
研究人员构建UVB诱导HaCaT细胞损伤模型（311 nm灯，30 mJ/cm2为最优剂量），设NAC（N-乙酰半胱氨酸）阳性对照；以CCSM0287于TSB培养10 h后离心并经0.45 μm、0.22 μm过滤制得SE 287-CFS，按体积比1%–10%干预。采用CCK-8测活力，DCFH-DA探针测ROS，ELISA测NO及TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、COX-2、iNOS、IL-10，生化法测MDA、SOD、CAT、GSH；Western blot与免疫荧光检测MAPK（p38/JNK/ERK磷酸化）及NF-κB（p65/IκBα/IKKβ磷酸化、p65核转位）；Transwell测TEER评估屏障，划痕与EdU染色测迁移增殖；LC-MS非靶向代谢组学（Q-Exactive HF-X）结合Pearson相关分析锁定有机酸与表型关联。样本菌株来源于健康人脸部皮肤分离队列。
研究结果
效应浓度与时间确定：UVB 30 mJ/cm2使HaCaT活力显著下降并上调IL-6、TNF-α mRNA；SE 287-CFS在4%（vol/vol）干预18 h时恢复活力最优（近99%），选为后续条件，20 μmol/L NAC作阳性对照。
SE 287-CFS对UVB诱导ROS的影响：UVB使胞内ROS升至对照组5.82倍，4% SE 287-CFS降低67.08%，优于NAC（降23.73%），DCFH-DA荧光印证。
对MDA、SOD、CAT、GSH的影响：UVB令MDA升至12.93±0.32 nmol/mg蛋白，SOD、CAT、GSH耗竭；SE 287-CFS将MDA压至5.68±0.35，并回升三种抗氧化指标（SOD 71.41±6.78 U/mg蛋白等），重建氧化还原平衡。
NO与细胞因子分泌：UVB极显著升高NO、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、COX-2、iNOS，抑制IL-10；SE 287-CFS逆转上述趋势，NO降至22.55±3.67 μmol/L，IL-10回升至18.93±2.92 pg/mL。
抑制MAPK信号激活：Western blot显示UVB磷酸化p38、JNK、ERK，SE 287-CFS显著抑制三者磷酸化（p-JNK P<0.0001，p-p38 P=0.0001，p-ERK P=0.0194）。
抑制NF-κB信号激活：免疫荧光见UVB促p65入核，SE 287-CFS减少核荧光；WB证实其下调p-p65、p-IκBα、p-IKKβ，阻断IκBα降解与p65转位。
增强屏障与促角质细胞更新：SE 287-CFS下调UVB组促炎基因、上调IL-10 mRNA；TEER显著回升（P=0.0203）；EdU阳性率与划痕愈合率提升，证明促增殖迁移。
非靶向代谢组学：SE 287-CFS较TSB培养基鉴定1003种差异代谢物（217上、786下），以有机酸、肽类、碳水为主；相关分析示丁酸（butyric acid）、己二酸（adipic acid）与ROS/NO/促炎因子负关、与CAT/GSH/IL-10正关，主抗氧抗炎；琥珀酸、乙酸、丙酸、丙二酸、顺乌头酸、异柠檬酸、柠檬酸、辛酸、L-苹果酸与MDA/IL-8/COX-2负关、与SOD/TEER/EdU正关，主司屏障修复。
讨论与结论翻译
讨论指出，UVB经ROS爆发激活MAPK与NF-κB级联，SE 287-CFS通过抑制ROS/MAPK/NF-κB轴减轻氧化与炎症，其短链脂肪酸（SCFAs）等有机酸、寡肽及残留抗氧化酶（SOD 33.51±0.44 U/mL、GSH-PX 17.77±2.64 U/mL）可能协同起效；丁酸抗炎与既往ATCC 12228报道一致，但CCSM0287兼具乙酸、异戊酸、丁酸谱式且后生元整体效应更强。研究局限在2D HaCaT模型，代谢物因果需3D皮肤及体内验证。
结论：本研究证明SE 287-CFS通过调控ROS/MAPK/NF-κB信号通路缓解UVB诱导的氧化应激与炎症，并促进角质形成细胞增殖、迁移及TEER恢复，从而保护HaCaT细胞免遭UVB光损伤并改善皮肤屏障功能；结果拓展了皮肤共生菌后生元光保护潜力的认知，为筛选微生物组来源皮肤防护生物活性剂提供基础。
