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24小時不打烊的微觀城市:腸道裡的數十兆居民,正悄悄掌管你的大腦與健康

115/02/25 瀏覽次數 4517
人體腸道

圖 1 圖片來源:Envato(https://reurl.cc/bN15Gy

你可能以為,腸道只是一條負責消化食物、吸收營養然後排出廢物的管子。但如果你有一臺神奇的顯微鏡,能將視野縮小到微米級別,你會發現這裡其實是一座生機盎然、24小時不打烊的微型生態城市。 

在這座城市裡,居住著數十兆名被稱為腸道微菌叢的微生物居民。令人驚訝的是,這群微生物的細胞總數,甚至比人體全身上下的細胞還要多。這座城市的主要居民是極度害怕氧氣的「絕對厭氧菌(Strictly anaerobes)」。儘管科學家目前已經發現超過五十種菌門,但我們體內高達 98% 的腸道菌,其實是由厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、放線菌門(Actinobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)與疣微菌門(Verrucomicrobia)這五大勢力所盤據。 

這群龐大的外來客絕非白吃白喝的房客,它們攜帶的基因量超過人類的百倍,日夜辛勤地與人體進行多元的互動。舉凡製造維生素、合成必需胺基酸、把人體無法消化的醣類轉化為額外能量,甚至代謝轉化膽酸,都與這群腸道菌的運作息息相關。 

國立臺灣大學醫學院微生物學科暨研究所助理教授吳偉愷說,就像一座城市必須從零開始建造一樣,我們的腸道菌也不會憑空出現。人類在嬰兒時期的腸道是無菌狀態,出生以後才會陸續接觸到不同的細菌,自生產方式的差異開始,隨著成長過程中所處的環境與飲食暴露,腸道菌會逐漸產生定植現象,如同聚落一步步發展為城市,最終變成我們現今所見的複雜系統。正因生長經驗的迥異,各人會接觸到的菌種也不盡相同,每個人的腸道菌相都是獨一無二的,即便是雙胞胎也會有所不同。 

在這種共生關係中,腸道究竟是發號施令的主人,還是單純提供棲息地的載體?我們習以為常的益生菌補充,真的能影響這座城市的運轉嗎?當細菌能左右我們的代謝與能量平衡,它是否也正在影響我們的健康?

腸道的功能與腸道微菌叢的角色

過往我們常誤以為腸道僅負責吸收和消化,實際上,腸道具備了代謝、免疫、神經、屏障等四大功能,且每一項都深受腸道微菌叢的調控。 

首先是代謝方面,腸道會分泌調節全身代謝與食慾的荷爾蒙,如2025年受矚目的新型減重藥物「瘦瘦針」便具備了名為 GLP-1(類升糖素胜肽-1)的腸泌素,其能促進胰島素分泌、增加我們的飽足感,同時延緩胃排空的速度。而腸道微菌叢正好能分泌各種成分,來刺激或抑制腸道產生這類關鍵荷爾蒙。 

其次是免疫方面,腸道是人體擁有最多免疫細胞的地方,負責防守大量外來微生物,阻絕細菌侵入體內造成感染。腸道微菌叢是新兵訓練營的教官,負責訓練免疫系統區分益菌與病原,維持人體的免疫平衡。如果把免疫系統比喻為現代社會的司法體系,腸道微菌叢的角色便是協助免疫系統成功辨識敵我、剷惡除奸。 

再來是神經方面,腸道所擁有的神經元僅次於大腦。腸道微菌叢產生的代謝物或神經傳導物質,能透過這些神經元與我們的大腦密切溝通,形成腦腸軸(Gut-Brain Axis)。這個雙向溝通系統能透過神經、免疫、內分泌以及腸道菌群代謝物,直接調節我們的情緒與認知功能。 

最後是屏障方面,腸道上皮細胞的緊密連接足以形成城牆,防止細菌或毒素入侵體內。腸道微菌叢會利用我們吃下的膳食纖維產生短鏈脂肪酸,作為腸道細胞用來修復城牆的重要養分,防止「腸漏症」(Leaky Gut Syndrome, LGS)發生,進而降低全身性的慢性發炎。

雙面刃的代謝物:好菌與壞菌的全身性影響

除了調控腸泌素,腸道微菌叢自身的代謝產物對人體健康也有著決定性的影響,其中也包含特定壞菌所引發的負面機制。 

以氧化三甲胺(TMAO)為例,當我們攝取紅肉和蛋等含有膽鹼或左旋肉鹼的食物時,腸道特定的細菌會將這些成份轉化為三甲胺(TMA),待其進入肝臟後,則會被進一步氧化為高濃度的氧化三甲胺(TMAO)。這種物質會抑制膽固醇的逆向轉運,甚至誘發血管發炎,大幅增加心血管疾病與慢性腎臟病的風險。 

不過,腸道微菌叢的代謝產物是把雙面刃,它同樣也具備了正面的修復作用。以非致病的腸道共生菌艾克曼嗜黏蛋白菌(Akkermansia muciniphila)為例,它不僅能強化腸道屏障、減少內毒素(Endotoxin),即革蘭氏陰性菌細胞壁外膜的脂多醣(LPS)進入肝臟,且還具備免疫調節的作用、抑制促發炎細胞因子,改善肥胖、代謝症候群與慢性發炎等現象。 

在這種複雜的代謝機制下,我們隨手補充的益生菌,真的能像想像中那樣解決問題嗎?

腸道菌相

圖 2 連健康的腸道菌相該如何定義,都尚未有一致標準。在這樣的前提下,市面上常見的益生菌檢測,是否真能準確反映個人的健康狀態,甚至判斷我們缺少哪些菌種,其實仍缺乏足夠實證支持。 

圖片來源:Envato(https://reurl.cc/VmK7oZ

破除迷思:「健康菌相」的定義與益生菌檢測

吳偉愷助理教授表示,目前學界仍然難以定義何謂「健康的」菌相,正如前文所述,單就生長環境差異便可影響菌相生長,遑論是不同國家、地域、飲食文化的族群,其腸道菌相的差異極大,現階段仍無法將單一模型套用於全人類。 

既然連健康的腸道菌相都尚未有一致標準,市面上常見的「益生菌檢測」是否真能準確反映個人的健康狀態,甚至判斷我們缺少哪些菌種,其實仍缺乏足夠實證支持。 

此外,即使民眾自行選擇補充乳酸菌等常見益生菌,從比例上來看,這些菌種在整體腸道菌叢中往往不到 1%。在我們尚未全面理解其餘 99% 微生態結構與交互作用的情況下,僅針對這少數菌種進行補充,其實際效果與檢測所提供的參考價值,仍有待更多嚴謹研究驗證。 

不過吳偉愷助理教授也補充,大家倒不必因此灰心。雖然單純補充益生菌的直接證據仍有待充實,但透過調控腸道微菌叢來治療特定疾病,確實已經展現出巨大的突破。

未來的臨床希望:重建生態的糞菌移植

腸道微菌叢在臨床治療的應用,如糞菌移植(Fecal Microbiota Transplantation, FMT)技術即為未來可能發展成藥物的標的之一,其機制為將健康捐贈者的糞便菌叢移植給患者,重建患者的腸道生態系。我們可以將FMT想像成一種以夷制夷的策略,先利用健康且多樣化的益菌大軍建立防線,其後再趕除體內的病原菌、抑制其生長的可能。 

目前 FMT 已是治療「復發性困難梭狀桿菌感染(rCDI)」的標準療法,其成效甚至優於專門針對該菌的傳統抗生素,因此在國內外都已納入常規治療指引中。不過現階段FMT依舊有其限制,只能作為過渡時期的治療手段。原因在於FMT的原料高度仰賴健康捐贈者的糞便,而這同樣牽涉到各人菌相的差異,導致 FMT 難以做到藥品等級的標準化與品質管控(CMC/QC)。 

總結而論,腸道微菌叢之於腸道,猶如生態系統之於城市,正如西方醫學之父希波克拉底(Hippocrates, 460-370 BC)所指出「All disease begins in the gut.(萬病始於腸)」,我們應以系統的視角理解腸道微菌叢的存在,認識它是如何牽一髮而動全身地影響我們的免疫、代謝和神經。這不僅是解開人體奧秘的鑰匙,而這也是未來醫學發展的重要方向之一。

資料來源

專訪國立臺灣大學醫學院微生物學科暨研究所 吳偉愷助理教授 

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