人類的汗液本身是無味的，但是細(xì)菌在其中的生長和分解，就會使人產(chǎn)生體味。體味產(chǎn)生的機制在成年人中已經(jīng)得到廣泛研究，但對于兒童和青少年卻鮮為人知。這是由于兒童和青少年的頂泌腺和皮脂腺還未成熟，因此汗液成分也和成年人有所差別。
本研究基于兩個不同年齡段的個體：兒童（5-9歲）和青少年（15-18歲）；以及三個身體部位：腋下、頸部和頭部（頭皮中部）（圖1a）。受試者在兩個時間點進行評估：淋浴后1小時、以及進行7小時休息后運動以產(chǎn)生汗水。本文整合了此類180個樣本，并對它們的微生物組及代謝進行了分析。
圖1a：研究樣本分組、樣本數(shù)量和收集時間
結(jié)果 01
身體不同部位會產(chǎn)生不同氣味
正如預(yù)期，兒童和青少年運動后腋下部位的氣味強度顯著增高，且青少年的腋下氣味強度高于兒童（圖1b）。此外，頸部和頭部區(qū)域的氣味強度也有所增加，且均低于腋下。
圖1b：不同時間點和不同身體部位的氣味強度
在氣味特征方面，腋下和頸部分別在中、高氣味強度范圍內(nèi)有酸味和硫味（圖1c），而頭部主要是油膩的氣味，也就是說，身體的不同部位可能具有不同的微生物代謝導(dǎo)致不同體味。
圖1c: 不同氣味特征及其強度與身體部位之間關(guān)系
結(jié)果 02
不同年齡段的皮膚微生物學(xué)特征及其與體味的關(guān)系
對以上所有個體的不同部位和時間點的皮膚微生物樣本進行全基因組測序，測序結(jié)果表明，細(xì)菌主要存在于腋下，真核生物在兒童頭部相對富集，而頸部的病毒相對比例較高，該結(jié)果表明了這些微生物獨特的生態(tài)位（圖2a）。
盡管青少年和兒童的微生物群之間存在明顯的差異，但在細(xì)菌種和屬水平上，每個身體部位也出現(xiàn)了特定的微生物群特征。例如，人型葡萄球菌是腋下最豐富的細(xì)菌種類，但在兒童與青少年之間仍有顯著差異。這些差異與青春期頂泌腺的活動變化相關(guān)，可以作為兒童和青少年間體味特征差異的基礎(chǔ)。
圖2a: 在屬和種水平上，不同部位皮膚微生物的相對豐度（>0.1%）
對不同身體部位的皮膚微生物組與年齡、性別和采樣時間點變化之間進行分析，進一步說明了氣味強度與年齡、采樣時間和皮膚微生物組之間息息相關(guān)（圖2b）。在腋下和頸部，氣味強度與采樣時間相關(guān)性較高，與性別相關(guān)性較低，但頭部卻與性別有更強的關(guān)聯(lián)。頭部的微生物組成也是獨特的，因為它在運動前后似乎沒有明顯變化后，可能是由于淋浴對頭皮微生物群的影響有限，因為微生物存在于毛囊中，使得頭皮微生物群落具有更好的穩(wěn)定性和恢復(fù)力。
圖2b: CAP說明氣味強度、年齡、采樣時間和皮膚微生物群之間關(guān)聯(lián)的強度
結(jié)果 03
葡萄球菌與氣味強度密切相關(guān)
氣味強度與人型葡萄球菌（Staphylococcus hominis）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、貪婪丙酸桿菌（Cutibacterium avidum）的相對豐度呈顯著正相關(guān)，在腋下，表皮葡萄球菌與體味的聯(lián)系最強，而在頸部，主要影響體味的則是人型葡萄球菌。貪婪丙酸桿菌與濃烈體味（特別是腋下）有著高度相關(guān)性。
此外，氣味強度與辛氏不動桿菌（Acinetobacter schindleri）、丙酸桿菌（Cutibacterium）呈顯著負(fù)相關(guān)，這可能是由于與葡萄球菌物種之間的競爭?？偟膩碚f，這些分析結(jié)果表明了不同微生物與體味的不同關(guān)聯(lián)，關(guān)鍵微生物物種在不同個體、部位、年齡段和時間點之間的分布，可能導(dǎo)致了它們在氣味產(chǎn)生中起到了不同的作用。
結(jié)果 04
異戊酸和乙酸的生成是兒童和青少年體味產(chǎn)生的途徑
作者從受試者中收集汗液以識別在兒童和青少年中可能存在差異的氣味前體（汗腺、皮脂腺分泌物等）。分析表明，在兒童和青少年中，乳酸是最豐富的前體，其次是甘油（在青少年中更為豐富）、異亮氨酸和亮氨酸。將匯集的汗液孵育24小時，并測量體味相關(guān)分子的產(chǎn)生。結(jié)果表明，兒童和青少年表現(xiàn)出相似的GCMS和GC-O圖譜，但青少年具有更豐富的乙酸和異戊酸。這兩種強力氣味劑具有酸性氣味特征，表明在我們的受試者中觀察到的“酸臭”主要是由于這兩種氣味。
對代謝途徑分析表明，表皮葡萄球菌中丙酮酸代謝和分支鏈氨基酸代謝途徑富集了與體味顯著正相關(guān)的基因，這與我們的分類學(xué)分析一致（圖3a）。源自表皮葡萄球菌的酶參與了多種代謝途徑，導(dǎo)致酸味相關(guān)的乙酸和異戊酸的產(chǎn)生。而乳酸和甘油在糖酵解途徑中轉(zhuǎn)化為丙酮酸，在丙酮酸鹽存在下，負(fù)責(zé)合成和降解亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸以產(chǎn)生支鏈脂肪酸異戊酸的酶與體味顯著相關(guān)（圖3b，c）。
在另外一個獨立的途徑中，乙酸和酸性氣味的產(chǎn)生過程中參與丙酮酸脂族羧酸鹽氧化降解為乙酰輔酶A的酶在表皮葡萄球菌中與體味相關(guān)(圖3d)。這些結(jié)果與先前報道的體外研究結(jié)果一致（James AG et,al. 2004）。
圖3: 與腋下產(chǎn)生酸味的化合物有關(guān)的通路和酶。
之前的研究結(jié)果表明，3-Methyl-3-sulfanylhexanol (3M3SH), 3-methyl-2-hexenoic acid (3M2H), 和3-methyl-3-hydroxy-hexanoic acid (HMHA) 是造成成年人腋臭的主要原因，而生產(chǎn)3M3SH的過程就是導(dǎo)致身體硫味的產(chǎn)生。先前的體外實驗已經(jīng)證實人型葡萄球菌能夠產(chǎn)生3MS3H，而本文的宏基因組結(jié)果表明，表皮葡萄球菌菌株也能產(chǎn)生3M3SH。由于表皮葡萄球菌是從亞洲人中分離的，這可能就是亞洲人也會產(chǎn)生腋臭的原因。
此外，本研究中并沒有檢測到3M2H和HMHA的存在，也就是說，雖然這些分子在成人體味的產(chǎn)生中的起到關(guān)鍵作用，但它們可能不是兒童與青少年體味產(chǎn)生的主要驅(qū)動力。
為了測試葡萄球菌種類與酸味特征的關(guān)系，作者在從參與研究的受試者獲得的無菌汗液中培養(yǎng)分離物，并分析測量了各種體味化合物的產(chǎn)生。結(jié)果表明，表皮葡萄球菌在產(chǎn)生乙酸、異戊酸和3M3SH中起到主要作用，這也解釋了亞洲兒童和青少年中酸味和硫味的體味是怎樣產(chǎn)生的。
小結(jié)
本文結(jié)果表明，在不同年齡段，身體的不同部位會產(chǎn)生不同的味道，這是由于微生物的作用。兒童與青少年的體味強度與人型葡萄球菌、表皮葡萄球菌、貪婪丙酸桿菌的相對豐度呈顯著正相關(guān)，與辛氏不動桿菌、丙酸桿菌呈顯著負(fù)相關(guān)。代謝途徑分析表明，富含表皮葡萄球菌（青少年腋下）產(chǎn)生的異戊酸和乙酸（酸味）、人型葡萄球菌(兒童脖子)的酶、以及葡萄球菌(青少年腋下)產(chǎn)生的硫均與氣味強度相關(guān)，這與觀察到的兒童和青少年的氣味特征有很好的一致性。
此外，有人還在汗液和人工汗液上做了培養(yǎng)實驗，實驗證實了人型葡萄球菌和表皮葡萄球菌具有獨立產(chǎn)生獨特氣味的能力。這些結(jié)果顯示了皮膚宏基因組學(xué)在研究宿主-微生物共代謝相互作用、識別兒童和青少年汗液產(chǎn)生氣味的不同途徑，其結(jié)果可以用于干預(yù)治療的關(guān)鍵酶學(xué)。
參考文獻：
