作者:蘇蕭咨/有勁生物科技

 

  『好菌多壞菌就少』,這是廣告中的經典台詞。其實腸胃道微生物並無法逐一歸類哪隻是壞菌哪隻是好菌,也沒有方法只殺掉所謂的壞菌,重點全在腸胃道菌是否能達到「共生平衡」的狀態。菌叢的平衡一旦遭破壞,就容易產生健康問題。1

 

  人體腸胃道有超過1,000種以上的微生物,絕大部分的細菌尚無法被鑑定出種類,且在腸胃道中的作用也不清楚。目前的基因體定序技術,僅能幫忙粗略得知腸胃道共生菌的種類;其主要有下列幾類:Firmicute(厚壁菌門)、Bacteroidete(擬桿菌門)、Proteobacteria(變形菌門)、Actinobacteria(放線菌)、Fusobacteria (梭菌)以及Verrucomicrobia(疣微菌門)。

 

  目前的研究顯示,許多腸胃疾病如發炎性腸道疾病、腸躁症(IBS)和乳糜瀉,或其他代謝相關問題例如心血管疾病、肥胖症、以及第二型糖尿病等,都與腸道微生物群的變化有關;因此如何避免腸道微生物群發生「生態失調」(dysbiosis),維持“健康”穩定的腸道生態,對人體健康影響重大。

 

  然而,胃部微生物群的情形又與腸道不同。截至目前為止,除了幽門螺桿菌(HP)外,其他菌種及其會對健康造成影響的作用機制仍未可知。幽門螺桿菌被國際癌症研究機構認定為第一型治癌物,是人類最常見的慢性細菌感染原之一,可能導致慢性胃炎、消化性潰瘍或胃惡性腫瘤。幽門螺桿菌存在於幾乎世界一半人口的身上,可說是全球性的感染問題。有研究團隊2試圖在胃病變的不同組織學時期、以及在接受幽門螺桿菌治療(抗生素療法去除HP)康復後的個案中,找出胃部菌叢的特性,並進行差異比較。該實驗透過胃鏡進行取樣,檢體來自不同受測者身上取出的60個樣本(抗生素治療前後分別各記為一個樣本);樣本的胃部受損情形包括幽門螺桿菌所造成的慢性胃炎、胃腸化生(IM─即正常的胃黏膜因慢性發炎而受損,結果一部分黏膜轉變為類似「腸細胞」的外形,被認為是癌化的前兆)、胃癌(GC)。對照組則是未檢出幽門螺桿菌(HP陰性)的受測者。這些胃部微生物在Illumina MiSeq平台定序,以16S rDNA的V3-V4區域進行種類鑑定。結果除了優勢的幽門螺桿菌外,還觀察到其他種類的變形桿菌,包括嗜血桿菌、沙雷菌、奈瑟菌和單胞菌,這些就被當作是人類胃部微生物相的主要組成。

 

  研究證實幽門螺桿菌根除後,胃部微生物相變化的確會受到影響:幽門螺桿菌主導胃的菌相,當環境有利於幽門螺桿菌生長時,其便成為優勢菌群,造成胃菌叢的多樣性降低、其他菌種的相對豐富也下降;根除幽門螺桿菌之後,菌叢的多樣性和組成便可恢復到與HP陰性受測者相近的水準(詳見圖一)。該研究從幽門螺桿菌性胃炎、胃腸化生階段到胃癌演進過程中的胃部採樣,發現確實有菌相多樣性降低以及某些菌種比例增加的現象。然而,調節胃部微生物相是否真能改變幽門螺桿菌感染個體發展出胃癌的風險,還需要進一步研究才能確定。

 

 

圖一、幽門螺桿菌消除後胃部微生物菌相的改變

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(a)物種豐富度指數(Shannon index)顯示,在去除幽門螺桿菌(HP)的胃部治療後,胃部菌叢中幽門螺桿菌的相對豐度下降,而整體胃部的菌叢豐富度則大幅提升。(b)圓餅圖呈現類似的結果。患者經過去除HP的治療後,胃部的菌相多樣性增加,整體狀況與正常受測者趨於一致。(c)為統計上的比對分析。相較於未進行去除HP療程者的操作分類單元(請參考有勁部落格《淺談16S metagenomics》一文中的Operational Taxonomic Units)─OTU1,有進行療程的各受測者,其胃部菌相大多轉成以非幽門螺桿菌的Proteobacteria(變形菌門)為主,菌相變得與健康人的胃部情況相近。(圖片來源:Li, T.H. et al. Scientific reports. 2017 Mar; 7:44935-44942.)

 

 

  接下來,該如何解析腸道微生物群在疾病發展過程中的代謝機制也將是未來的重要課題。希望第三代定序的發展能有助提升微生物相的解析程度,讓鑑定推進至「種」的層級,幫助人們更瞭解腸胃道的微生物族群生態。目前第三代定序系統仍因受限於未能提高的正確率與定序品質,而尚未能普及。隨著需求的增加以及技術的改進,希望在不久的將來,新一代定序系統就可以協助人們解答更多的問題。

 

 

參考文獻

1. 張雅雯、曾宇婷(二零一四年十月十五日)。腸道要健康,壞菌應該愈少愈好?!好心肝會刊。檢自:肝病防治基金會

https://www.liver.org.tw/journalView.php?cat=14&sid=216&page=2

2. Li, T.H., Qin, Y., Sham, P.C., Lau, K.S., Chu, K.M., & Leung, W.K. (2017 Mar). Alterations in gastric microbiota after H. Pylori eradication and in different histological stages of gastric carcinogenesis. Scientific reports. 7:44935-44942.

http://doi.org/10.1038/srep44935

 

 

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