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腸道微生物群的主要功能與發炎性腸道疾病的探討

2017-10-17

過去十年中,科學家們發現了腸道微生物群對人類健康有一定的影響力。腸道是許多微生物的家,並各自有著獨特的功能,而微生物群的組成也會因為不同的消化系統而有所不同。

出生時/出生後腸道微生物群的成長

微生物在出生時與出生後不斷擴大。在出生之前,胎兒被認為腸道內是無菌且只有非常少數的微生物,但在嬰兒出生時,則會暴露在數千萬的微生物環境之中。

很有趣的是,與剖腹產嬰兒不同,透過產道出生的嬰兒將會接觸到富有微生物的環境之中,使剖腹產嬰兒有較少的微生物居住在腸道裡,但出生六個月後其實數量並不會差到太多。

外部與內部因素將會影響早期微生物的改變

在嬰兒剛出生時,有許多餵食他們的方式,從母乳、奶粉、斷奶、直到實體食物,這段時間腸胃微生物群將會受到外部與內部的影響。外部影響包含了食物的類型與母乳之中的微生物群,而內部影響則包含了腸胃酸鹼值或是像是免疫反應的生理因素等。

外部與內部皆有如此多的因素可以影響人類腸道內的微生物群,它其實在生物分類法的「門」中比較穩定。擬桿菌門與厚壁菌門都實質上存在每一個個體中,雖然數量就不一定了,有許多不同個體的微生物群體存在這些地方。

每個腸道微環境群都扮演著不同的腳色,包含代謝、膽汁生物轉化、以及氨基酸合成

腸道菌的任務是製造不同維他命、合成必要與非必要的氨基酸、以及完成膽汁的生物轉化過程。此外微生物還提供了碳水化合物不同的生化路徑,是結腸主要的能量來源。讓宿主能夠吸收能量與基質,並提供養分與能量給菌類成長與增殖。

腸道菌與免疫反應的關係

腸道菌在腸黏膜免疫系統成長的初期非常重要,腸上皮的細胞透過能夠辨認細菌分子受體來通報免疫系統,對抗病原。這會啟動宿主的免疫反應並釋放出侵略性強的肽、細胞因子、以及白血球。

腸道菌的曝露代表能夠對抗過敏。研究發現有過敏的嬰兒與幼兒的腸道菌組成與沒有過敏的嬰兒與幼童也有差異。

所以研究員們假設了腸道菌會刺激免疫系統並訓練它們某種程度上對所有抗原的反應。在早期改變腸道菌的組成能夠充分的訓練免疫系統對抗原的過度反應。

當腸道出現問題—大腸激躁症後群(IBS)與發炎性腸道疾病(IBD)

炎症、感染、免疫與基因因子都被認為是全球10至20%成人與青少年大腸激躁症後群發生的原因。腸道菌的不同與這些因子都和低度腸道炎症有著極大的關聯。

在一個健康的腸道中,微生物會用殺菌或是病原細菌來保護腸壁。改變大腸激躁症後群病患的正常微生物的組合與干擾結腸發酵功能是刺激大腸激躁症後群症狀的原因,增加兩倍的厚壁菌門與擬桿菌門的比例。

腸道菌透過瘦素突變造成的肥胖症

肥胖老鼠的瘦素基因突變與沒有肥胖相關的腸道菌突變老鼠有明顯的不同。更多的研究指出,就像大腸激躁症後群病患,肥胖老鼠的腸道厚壁菌門會比擬桿菌門更多。

在近期的人類研究中,研究員發現了肥胖症病患的腸道菌比起正常體重的人的不同,因此斷定腸道菌會因為宿主的體重而有所改變。

人類健康中關鍵的腳色

很顯然的腸道菌在人類健康中扮演著一個關鍵的腳色。當一個人健康時,腸道可以提供能量來修復、其他好的功能、以及保護宿主遠離疾病與。當他在生態失衡的階段時,腸道菌會被認定為和宿主代謝功能互動的環境因子,並在病理狀態下、生態系統、肥胖、以及腸道相關的大腸激躁症後群與發炎性腸道炎中有所影響。

即使每個微生物個別的功能與影響力還尚待釐清,高通量DNA定序法不斷的進步能夠讓我們更腳解微生物與它們在人類健康中扮演的腳色。

腸道菌的延伸閱讀:

Guarner and Malagelada. Gut flora in health and disease. Lancet. 2003;361(9356): 512–519.

Guinane and Cotter. Role of the gut microbiota in health and chronic gastrointestinal disease: understanding a hidden metabolic organ. Therap Adv Gastroenterol. 2013;6(4): 295–308.

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Topics: Inflammation