肺內微生物改變人們對肺部疾病的看法

 
2017/07/13 吳懷玨 | 國立成功大學醫學院公共衛生研究所     700
 

幾年前,肺被認為是個理當為無菌的器官,只有病變的情況,像是囊狀纖維化、肺氣腫、支氣管擴張或肺炎會讓肺出現細菌感染。近來,越來越多人認知到「肺臟也有自己的一套微生物菌叢」,雖然比腸內菌叢還小,卻有著可能左右健康與疾病的獨特微生物體系。「肺內菌/肺內微生物」所涵括的範圍不只是細菌,還包括了真菌與病毒。畢竟這些微生物間,常會有密切的交互作用。以噬菌體為例,有些抗生素給予細菌生存壓力,噬菌體有可能因而破壞菌體,傾巢而出,造成另一種麻煩。

 

肺部疾病,很有可能伴隨著肺部菌叢異常(Dysbiosis)。菌叢異常是指微生物平衡被打破的狀況,分佈生態失調。造成菌叢異常的因子可能有:抗生素、免疫疾病、飲食,而早期和各樣菌種的接觸可能會影響個人的肺內菌組成。

 

正常存在於肺臟的菌包括韋榮氏球菌(Veillonella)、普雷沃氏菌(Prevotella)、奈瑟菌(Neisseria)與不動桿菌。有些鍊球菌(Streptococcus)在肺臟出現是再正常不過的事,然而有些則被視為絕對致病菌,像是假單胞菌(Pseuduomonas),在氣喘患者身上尤其常見。

 

氣喘是個發炎性的疾病,然而,我們對它怎麼開始的不得而知。隨著對微生物在這方面的日益了解,這些病原體很可能在維持發炎反應中扮演重要的角色。這些病原菌將會造成肺部纖維化,造成不可逆的影響。像是慢性肺阻塞、肺氣腫與支氣管擴張,細菌在急性發作中都扮演著頗為重要的角色。如果我們知道一個菌怎麼引發我們不想要產生的宿主反應,那我們或許可以尋找各種方式,像是迂迴地改變其他菌來使該菌不再作亂。

 

學者提出兩種善用肺內微生物體的模式:一、將病人分層,二、對微生物進行介入。第一種較簡單,我們建立起病人肺微生物體、免疫系統與病史的資料庫,再用深度機器學習的方式來辨識並繪製它們之間的交互作用,並對未來的健康情形進行預測。第二種的話,則是了解何種微生物誘發疾病、何種抑制,發展出操控的方式。

 

吉柏特博士(Jack Gilbert, PhD)表示:「我們研究了哈特教派(Hutterites)與阿米希(Amish)兩個族群(註),我們可以看到阿米希人的肺內微生物能夠對付氣喘,而哈特人則缺乏這些微生物訊號來抵禦氣喘發作。」

 

針對這個刊登在《新英格蘭醫學期刊》(The New England Journal of Medicine, NEJM)比較兩族群孩童氣喘過敏盛行率的研究,吉柏特解釋道:「阿米希的小孩子在小時候就接觸到農場生活,暴露在有動物與塵埃的環境下;哈特人不知為何地,不希望小孩子在太小的時候接觸這些東西,他們的家也離農場有段距離。」

 

阿米希人小時候暴露在農場的病原中,練就了不太會過敏的體質。這顯示出肺內微生物體在特定關鍵時期的變動,和未來的免疫功能彌足相關。腸內菌對人體免疫功能的深遠影響,肺內菌也很可能有類似的角色。

 

懷特醫師(Steve White,MD)則表示,肺、腸兩套微生物體的交互作用也同樣值得探討。他的團隊掌握了動物與一些人體的微生物體資料,暗示腸內菌可能會影響氣喘與囊性纖維化的發炎情況。他們也想知道,肺內微生物是否同樣地會傳訊至腸道,改變其菌叢組成。

 

或許在不久的將來,每個病患都會先行行體內菌叢篩檢,建立起獨一無二的微生物地理資訊系統!

 

(註)由於信仰的原故,哈特教派與阿米希兩個族群相對地較為封閉,一直與外界保持隔離。生育繁衍的對象也以族群內部為主。兩者生活型態近似,皆為務農。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

責任編輯:呂宗學

 
 
  • 延伸閱讀:
     
    • 1. Stein, M. M., et al. Innate immunity and asthma risk in Amish and Hutterite farm children. N Eng J Med. 2016; 375: 411-421.
    • 2. Lyon, J. The Lung Microbiome: Key to Respiratory Ills?. JAMA. 2017; 317(17):1713-1714.
     
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