尊重你的共生小夥伴:腸道菌與人體健康

因為很多傳染病都是由微生物引起,許多人一聽到細菌病毒就嚇得皮皮挫(你是不是反射性的想去洗手了呢?),然而,並不是所有的微生物都是人類的敵人,例如我們知道多喝含有益菌的優酪乳或乳酸飲料可以改變腸內菌相,腸內益菌能保你身體健康並改善體質,但體內微生物對人體的影響或許遠超我們的想像。正常情況下人體內有許多微生物存在,一般認為這些微生物數量雖多,與人體自身的細胞相比也僅佔少數,但很多人不知道的是:人體內的微生物成分其實比人體自身細胞還要多。以往人們認為生物體的表現型皆是由生物體自身的基因所控制,很少將其連結至共生的微生物群,直到生態學中總體基因體的概念導入應用到人體生理與疾病的研究後(例如胃炎、胃潰瘍與幽門螺旋桿菌之間的聯繫,腸道菌群對糖尿病的影響),大家才認識到人體共生菌群的重要性。

醫源賦屎,萬相更新

人體內微生物住在我們體內,我們的身體就是牠們的家,誰不會想把自己的家弄得舒適好住?對於這些無害的微生物來說,我們的身體健康對牠們非常重要,所以牠們平時就會透過代謝產物調節人體生理,讓自己住得舒服。以腸道為例,當發生病菌感染時,有些情況下使用抗生素治療得不到療效,由於好壞菌通殺,副作用與後續抗藥性的產生都是問題。為了尋找新療法,有些醫生想出了一種神奇的點子來治療疾病——將健康的人的大便放到生病的人的腸道中,這種被稱為糞便微生物移植(FMT,faecal microbiota transplant)的療法在某些腸胃感染疾病的患者身上十分奏效。一般而言,健康人類的糞便中存在有許多腸道微生物,其中含有許多好菌與對人體有益的代謝產物,這其實就是藉由調整體內菌群,把腸道內的「優良住民」們引進病患體內,讓牠們去整頓自己的新家。不僅是消化道疾病,有越來越多的研究指出,人體健康之所以出了問題是因為人體內的菌相變差了。一般健康情況下,人體共生微生物與宿主細胞維持穩定的動態平衡,一旦這個平衡被破壞(例如抗生素濫用),人體健康便會受到影響。糞便移植療法可快速有效的讓腸道微生物相(gut microbiota)恢復平衡,使症狀得到有效的緩解,並減少高耐藥性超級細菌發生的風險。自然界中有許多動物(例如無尾熊)剛出生時腸道處於無菌狀態,牠們會透過「吃屎」調整腸道菌相以幫助消化,糞便移植療法的概念即類似於此。健康的糞便提供健康的人體腸道微生物,幫助人體恢復健康,所以如果有人叫你去「吃屎」先別急著生氣,他可能只是關心你的身體健康為你著想(笑)。

失衡致百病,治病須治菌

人類微生物體計畫(Human Microbiome Project)自2007年啟動至今,我們已知人體內微生物的生長代謝與人體自身共同操縱調節著我們的消化、代謝及免疫力等生理功能。人體共生微生物群中,目前以腸道微生物的研究最多最深入。不僅止於消化道系統,腸道菌群的多樣性與人體其他部位與整體健康息息相關,目前有越來越多研究發現腸道菌群的組成與各種人體的疑難雜症如癱瘓、中風及帕金森氏症等疾病皆有密切的關聯。許多動物實驗中發現了腸道菌群能透過自身代謝產物影響宿主大腦,經由腸-腦軸線(gut–brain axis)調控腸道與中樞神經系統或內分泌系統,例如腸道菌群的變化可能導致運動機能惡化等帕金森氏症(神經退化性疾病)相關症狀。亦有研究指出,腸道菌群可透過腸-肝軸線(gut–liver axis)的交互調控影響肝的健康。除了生理層面的影響,腸道菌群對人體的影響甚至包含了心理層面,例如自閉症與抑鬱症等精神疾病的研究中,科學家發現焦慮或抑鬱等行為可以通過糞便移植或腸道菌群移植從患者「轉移」到另一無症狀的無菌小鼠身上。目前許多關於腸道菌群對宿主生理的調控機制僅在動物系統上得到驗證,而我們知道不同宿主與其共生菌的相互反應可能十分專一,現階段的研究發現雖然有趣卻頗有爭議,仍需在人體上做最終的驗證才可下定論。儘管仍謎團重重,這些發現已足以讓我們知道腸道菌群不僅只是窩在宿主腸道吃好料而已,牠們還肩負管控宿主身心健康的重大職責,與宿主共存共榮的生活著。

人體健康深受人體內外微生物影響,因此醫療上從我們的共生菌群著手或許是個不錯的點子。目前已有許多微生物藥物正在開發中,主要開發方向為(1)以特定微生物組合作為藥物或(2)以腸道菌相作為藥物作用標的來設計藥物兩種。例如目前開發中的RBX2660為全球第一個治療困難梭狀芽孢桿菌(Clostridium difficile,C. diff)感染的微生物藥物,可藉改變患者腸道微生物平衡而非使用抗生素殺滅體內微生物以治療這種高復發率的細菌感染,若完成開發無非是臨床微生物體療法的一個重要里程碑。另外,一些研究也顯示良好的腸道菌群對肥胖、免疫疾病與癌症的預防與治療亦有所貢獻,特定的腸道菌群可以促進或抑制治療藥物的效果,例如針對惡性黑色素瘤患者使用免疫療法的過程中,多元的腸道菌群有助於增強免疫檢查點抑制劑療法的療效,並有研究指出可藉由偵測患者的腸道菌相預測此療法對患者是否有併發結腸炎的風險,這些發現意味著我們將來或許可以透過個人化的調整患者的腸道菌群來達到更加精確的治療效果。現在新冠疫情仍未結束,一些研究者也對腸道菌群如何透過腸-肺軸線(gut–lung axis)影響新冠肺炎患者對病毒的免疫力及病後恢復十分好奇,目前的研究觀察到新冠肺炎患者的腸道益生菌群明顯減少,患者腸道內益生菌群的減少與腐臭細菌的滋長造成腸道微生態失調,這些指標或許可做為疾病發展與感染嚴重程度的預測工具。健康管理方面,由於人體共生微生物群會受到許多因子的影響而變化(例如飲食、壓力、藥物或身體活動等),觀察體內微生物菌群的變化亦有望作為監測人體健康與預測疾病的指標。以維持「體內和平」為目的,隨著我們對人體—共生微生物之間的交互關係有更多的認識,未來人類微生物體學與精準醫療接軌將會是一大發展趨勢。

我們的身體是由許多生命體共同經營維持的,越來越多證據顯示與體內這些肉眼看不見的小夥伴們保持良好的平衡關係有益我們的身心健康。很多人愛亂吃藥,小病小痛都依賴藥物解決,殊不知此舉亦會破壞體內微生物群的平衡。其實只要堅持均衡飲食與保持心理健康,尊重並照顧好你的共生體(例如腸道菌群),放好屁,拉好屎,菌和人安萬事興,疾病自然遠離你。

參考資料

  1. Gilbert JA, et al. (2018) Current understanding of the human microbiome. Nat Med 24: 392-400
  2. Stavropoulou E, et al. (2020) Unraveling the Interconnection Patterns Across Lung Microbiome, Respiratory Diseases, and COVID-19. Front Cell Infect Microbiol 10: 619075
  3. Chakraborty T.(2020, May 9). Rebiotix, Ferring Announces Positive Phase 3 Data of World’s First Microbiome-Based Therapeutic. Retrieved April 18, 2021, from https://geneonline.news/en/rebiotix-ferring-announces-positive-phase-3-data-of-worlds-first-microbiome-based-therapeutic/.

獲得”財團法人國立自然科學博物館文教基金會科普寫作網路平台”審稿通過

原文連結:https://foundation.nmns.edu.tw/writing/hotnews2_detail.php?gid=11&id=1316