科學家探索微生物與人體互利共生之秘

【大紀元7月27日訊】（大紀元記者王平編譯報導）人類在1600年代中期即發現微生物的存在，人體內的微生物數量龐大，是人體細胞的十倍多，其基因總數甚至超越人體。然而，大多數的微生物對人類來說，依然是未解之謎。

據《紐約時報》報導，2008年，美明尼蘇達大學胃腸科醫師亞力山大‧寇拉斯（Alexander Khoruts）治療一位感染困難腸梭菌（Clostridium difficile）的女士，她不斷下痢，在八個月內瘦了60磅（27公斤），以多種抗生素治療均無效，只能坐輪椅，包尿布，生命垂危。

寇拉斯決定為病患進行移植，但不是移植腸子、胃或其他器官，而是病患丈夫的細菌。他將丈夫的糞便混以鹽水，注射到病患的大腸中。據上月《臨床胃腸學期刊》（Journal of Clinical Gastroenterologyl）記載，一天之內，病患便不再腹瀉，困難腸梭菌的感染症狀也消失了，再也沒有復發過。

細菌療法（或稱糞便移植）在過去數十年來曾被使用過，但與前人不同的是，寇拉斯得以在移植前後對病患腸道細菌做基因研究。

在移植前，病患腸內微生物情況很惡劣，沒有任何正常菌群，都是各種壞菌。移植二週後，科學家再次檢查病患腸道中的微生物，丈夫所提供的微生物群落開始佔上風，幾天之內就治好了她的病。

數量龐大 科學家嘗試解密

人體內的微生物為數眾多，是人體細胞的十倍多，但其複雜程度卻常令科學家束手無策。華盛頓大學的喬治‧韋恩史托克（George Weinstock）表示，人類對大部份的微生物，知之甚少。

韋恩史托克和一群科學家正在收集數千種新的微生物的基因序列，好為它們分類。另有一些科學家以實驗瞭解微生物功能，發現其對人體健康助益良多。研究人員希望，人類最終可以使用微生物對抗疾病。

最近科學家開始用DNA來研究微生物。他們從皮膚或口腔取得標本，由於一項標本中可能有幾百種微生物的DNA碎片，為微生物的DNA定序是很困難的工作。

2007年，美國國家衛生研究院（National Institutes of Health）撥出1億5000萬美元推動人體微生物研究計畫（Human Microbiome Project），從300個志願者身上18處收集微生物樣本分析。他們把實驗室中培養的900種微生物的遺傳物質排序，2010年5月，科學家將已定序的178個基因組公佈，其中有29693個新發現的基因，而人體總共只有2萬個蛋白質編碼基因。

這項成果幫助科學家瞭解人體中微生物的生態系統，估計口腔中有500-1000種微生物；口腔中又可分為舌、牙齦、牙齒等較小的生態系統，甚至牙齒的每一面都有不同的微生物。

有的微生物只能生活在身體的某部位，有的可以生活在多個部位。某個人體內的微生物可能和另一人體內的微生物不同，例如口腔中有500-1000種微生物，但只有100-200種可在另一人的口腔中發現；二個人手上只有13%的微生物相同，同一人左右手的微生物只有17%相同。

由此可知，人體內微生物基因總數十分龐大。2010年3月，科學家收集了124人的糞便，發現其中的微生物共有330萬個基因。

指揮免疫系統

自出生起，每個人體內的微生物即有所不同。科學家發現，自然產的嬰兒從母親的產道裡便被微生物圍繞，剖腹產嬰兒接觸到的則是成人皮膚上的微生物。

雖然每個人體內的微生物不同，每天接觸的也不同，但通常都可促成人類存活所需的化學反應。舉例來說，鼻中的微生物可分泌抗生素，殺死我們吸入的有害病原體；微生物發出的信號可促進身體完全發育成長，科學家所飼養的無菌鼠成長後，大小腸發育不全。

為了與體內的微生物共存，人的免疫系統在攻擊病原體的同時，必須容忍數千種無害的微生物。事實上，科學家發現，是微生物本身指揮免疫系統去攻撃。

免疫系統攻擊病原體的方式之一是發炎，但太多的發炎反應也會造成傷害，免疫細胞會發出降低發炎訊號。研究顯示，無菌老鼠無法發出該訊號。

與健康息息相關

微生物除了與健康有密切關係外，科學家發現，病人體內的微生物生態系統和健康人差異很大，如氣喘者的肺部微生物，以及肥胖者的腸道微生物等。

有時候，人生病以後造成體內微生物類型改變，新的微生物移入體內成長，而移入的微生物可能引起疾病。

部分研究顯示，剖腹產嬰兒的皮膚容易受到具多重抗藥性的金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 感染，可能是因為他們沒有母親產道中的益菌保護。

剖腹產嬰兒在兒童期也容易感染氣喘和過敏，導致美國和其他已開發國家抗生素的使用量增加。在農場長大的兒童從泥土中接觸到益菌，得到自體免疫疾病的機會比都市中長大的兒童少。

有些科學家認為，兒童缺乏接觸微生物的機會，免疫系統未經完善訓練，有些人的免疫細胞太急於發出發炎指令，沒有殺死入侵者卻傷害了自己的身體。

開發新療法 漫漫長路

瞭解微生物有助醫師開發新療法，過去一個世紀以來，醫師都在設法用益菌治病，可惜成效不彰，原因可能在於人類對於體內微生物如何影響健康並不十分清楚。

寇拉斯醫師及其同事執行過15次糞便移植，有13次成功。他們正在進一步研究，分析到底是哪一種微生物治癒了困難腸梭菌感染，期望有一天能開發出神奇藥丸。

然而，韋恩史托克表示，這條路沒有捷徑可走。人們能夠開始使用遺傳資訊以後，對於微生物的瞭解才算比較完整。他和同事將收集更多資料，進行更多實驗。

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