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chenli1987
大公爵 | 2013-8-7 12:34:21

細菌多年以來一直身負惡名。它們是感染和疾病的罪魁禍首,是要洗刷干淨、大家避之唯恐不及的壞家夥。但是現在研究者們細致研究了另一類細菌,這類細菌對人的健康與疾病可能有著比壞細菌更重要的作用,它們就是人類體內和體表的100萬億好細菌。

人們對這些好細菌知之甚少。它們對人體來說必不可少:幫助身體消化食物、合成某些維生素、形成保護層對抗致病細菌。但健康人身上的好細菌是什麽樣的?它們在人與人之間又有多大差異呢?

在美國聯邦政府新發起的一個叫做“人體菌群計劃”(Human Microbiome Project)的 5 年科研項目中,來自 80 個不同機構的 200 名科學家從近 250 個健康人身上采集了細菌,並測定了這些細菌的基因組成。這個計劃常被拿來與“人類基因組計劃”相比較。

科學家們發現的細菌種類遠超他們的想象——每個人身上都有上千種細菌。而每個人身上的所有細菌,也即菌群,跟其他人的都不一樣。更讓科學家們吃驚的是,他們還在其中找到了某些致病細菌的蹤迹。但這些致病細菌乖乖地與鄰居們和諧相處,並沒有致人生病,甚至沒有借機向外傳染。

這些研究結果發表在了6月13日的《自然》和《公共科學圖書館》(PLoS)旗下的3本學術雜志上。這個領域的整個研究前景也許就此改變。這個研究“太棒了”,參與這一項目的普林斯頓大學微生物學家邦妮•巴斯勒(Bonnie Bassler)說,“這些論文象征著我們對影響人類健康的細菌的了解向前進了一大步。”

巴斯勒博士補充道,直到不久前人們都以爲人體菌群中的這些細菌只是在人身上“搭個便車”。關于它們的研究很少,微生物學家解釋說,因爲想要深入了解它們並不容易。這些細菌非常好地適應了人類的體表和體腔環境,適應了在不同細菌的包圍下生存,因此很難在實驗室條件下培養。即使它們在實驗室條件下成功存活,這種與人體完全不同的環境也往往會改變它們的行爲習性。只有在比較便宜快捷的基因測序方法問世之后,研究者們才有了研究這些細菌是何種類的可能。

DNA序列檢測其實跟過去使用顯微鏡所起的作用相似,參與這次人體菌群計劃的研究者之一、哈佛大學公共衛生學院的柯蒂斯•哈頓哈烏爾(Curtis Huttenhower)這樣解釋。這種檢測手段可以讓研究者們通過細菌本身的一些獨特DNA鑒別出本來難以發現的細菌種類。

這個研究還可以幫我們建立衡量菌群是否健康的標準,有助于更好地研究抗生素如何破壞人體內的微生物環境,以及菌群複原需要多長的時間。

近年來,研究者們開始在小型的研究中分析菌群,並逐漸發現了它們的重要性。這些細菌的存在不但可以幫人保持健康,也許還可以解釋爲什麽不同人對藥物的反應如此不同,以及爲何當疾病來襲時有人很快中招,有人卻安然無恙。人體菌群的破壞被認爲可能與一些慢性病,以及腸易激綜合征、哮喘等症狀,甚至肥胖症有關。斯坦福大學的微生物學家大衛•雷爾曼博士(Dr. David Relman)說,人就像珊瑚一樣,“是不同生命形式的集合體” 。

美國國家癌症研究中心癌症預防小組的主任巴尼特•克雷默博士(Dr. Barnett Kramer)卻有另外的看法。他說,某種意義上人主要由微生物組成。對人體內的菌群而言,“我們可能只是個包裹”,他補充道。克雷默博士並未參與這次的研究項目。

這些微生物從人一出生就開始生長,人體菌群計劃的項目主管麗塔•普勞科特(Lita Proctor)說道。當嬰兒經過母親的陰道時,就從母體的陰道菌群中獲得了細菌。“嬰兒就是微生物磁石,”普羅科特博士說。在出生后的兩到三年中,嬰兒的菌群漸漸成熟壯大,同時他們的免疫系統也日趨完善,懂得鑒別這些微生物是有益的,不去攻擊它們。

普羅科特博士補充說,經剖腹産手術出生的嬰兒則會擁有不同來源的菌群,但隨著菌群的逐漸成熟,這種差異性是會否一直存在尚屬未知。盡管這些細菌個頭很小——在體積上它們只能達到一個人體細胞的1/100 - 1/10,但成年人的體內卻攜有1 - 2.5千克的細菌。消化道尤其受細菌偏愛,被它們住得滿滿的。

“消化道里塞滿的是細菌,而不是食物,”普羅科特博士說道,“占糞便一半重量的可不是食物殘渣,而是細菌。”不過細菌的繁殖速度非常快,隨糞便排出體外后它們的數量會很快恢複。

哈頓哈烏爾博士說,細菌的存在也有利于免疫系統。最好的例子就是陰道,陰道內的有益細菌分泌化學物質殺死其他細菌,並形成不適合其他細菌生存的微酸性環境。

一些研究者認爲,把菌群看成人類個體的一部分,是一種全新的看待人類的方式。

但研究人體內的菌群是個浩大的工程。之前針對人體菌群的研究規模都很小,大多是檢查健康人的糞便細菌或唾液細菌,又或是檢查患有某種疾病(如腸炎)的人的糞便細菌,因爲體內細菌被認爲對這些疾病的病情有一定作用。

但是,那時很難知道該拿這些研究做什麽,人體菌群計劃的研究人員之一、克雷格•文特爾研究所的微生物學家芭芭拉•麥希(Barbara B. Methe)如是說。“那時退一步想想:‘我們都沒有一個種群研究。一個正常的菌群該是什麽樣?’”她說。

第一個要解決的問題是爲這個研究尋找完全健康的研究對象。研究者招募了600個實驗對象,年齡介于18到40歲之間,然后開始折騰他們。他們讓牙醫爲實驗對象檢查牙龈看看有沒有牙龈疾病,檢查牙齒看看有沒有齲齒。他們又讓婦科醫生爲女性實驗對象檢查,看她們是否有真菌感染。他們檢查皮膚、扁桃體和鼻腔。他們要確保實驗對象胖瘦剛好。有時候有些人志願參加實驗,認爲自己的健康狀況非常好,但最后半數都因健康狀況不達標而被拒絕。最終被錄取的實驗對象中有80%都有牙龈疾病或齲齒,要先經牙醫治療才能參加實驗。

等到實驗對象準備完畢——242名沒有鼻腔、皮膚、口腔、消化道疾病的健康人,女性還要保證沒有陰道疾病——研究者便開始收集糞便和唾液樣本,並從實驗對象的牙龈、牙齒、鼻孔、上颚、扁桃體和喉嚨刮取樣品。他們還從肘關節和外耳褶皺部分取樣。最后統計下來,女性取樣部位18處,其中包括陰道內的3處,而男性取樣部位爲15處。研究者對每個研究對象的同一部位樣品都要重複取樣3次,以觀察他們身體的細菌組成是否穩定,最后樣品總數達到11174。

爲了編錄整理人體菌群中的細菌種類,研究者爲細菌的DNA找了一個特殊的標記——16S核糖體RNA,作爲細菌的一個遺傳標記物,它在不同細菌間的細微差異可以用作鑒定不同菌種的標準。研究者將細菌的DNA測序,想找到菌群中的獨有基因。最后得到的卻是數量大到驚人的數據,超級電腦也無法獨力承擔這麽海量的數據,如哈特哈烏爾博士所說,帶來了一個“巨大的運算挑戰”。

他說,研究的下一步就是更好的了解菌群如何影響健康與疾病,並嘗試著人爲改變菌群來改善健康狀況。但是,雷爾曼博士坦言,“我們現在觸及的還只是皮毛。”

是“非常粗略的”,他這樣講道。
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