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研究:「微生物體」可能有助於預測糖尿病、早產與發炎性腸道疾病

2019/06/22 , 評論
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文:Alice Park
譯:劉松宏

在過去10年中,美國國立衛生研究院已投資了1.7億美元,以更深入地了解生活在我們體內的細菌——也就是所謂的微生物體(microbiome)。在該項目的第一階段,研究人員先將遍布全身的無數種微生物進行分類,包括口腔、鼻腔、腸道和生殖道。該研究的最新階段,於5月29日被發表在《自然》期刊(Nature)與《自然醫學》期刊中的三篇文章,著重於更仔細探討這些微生物體的變化如何影響以下三種狀況:糖尿病、早產以及發炎性腸道疾病。

越來越多的研究發現飲食、體重和環境暴露等等的交互作用會影響到構成我們體內微生物體的細菌組成。對於可以幫助我們避免或治療疾病的特定微生物體組合目前還沒有明確的研究方向,但最新的研究可以使我們更深入地發展這些研究。

微生物體與糖尿病

史丹佛大學醫學院基因組學和個人化醫學中心主任麥可・史奈德(Michael Snyder)在《自然》期刊上發表了一篇有關糖尿病的研究,一組研究員追蹤了106名病患將近四年,每三個月從鼻腔取樣、糞便樣本以及血液中分析他們的微生物體。受試者在感冒或中流感時需外額外進行回診,並且取得他們的意願後,在其發生壓力狀況,如:工作變化、體重增加、旅行或者他們認為自己暴露於可能影響身體健康的的環境因素時也都要回診。如此一來研究人員就可以追蹤這些生活經歷會如何影響他們的免疫系統以及體內微生物的組成。史奈德說道:「這群受試者可能是世界上被研究得最透徹的一群人。」

史奈德和其團隊發現微生物體其實沒有真正的「正常」定義。他表示:「每個人的身體健康基準都不同。」即便如此,患有某些疾病的人體內的微生物體仍存在著一些共通點,包括胰島素阻抗。

糖尿病通常源自於胰島素阻抗。當患者對胰島素的效果變得不再那麼敏感並且開始難以分解醣類和碳水化合物食物時,就會罹患糖尿病。胰島素阻抗可能會導致糖尿病前期,70%的糖尿病前期患者會在其一生中繼續發展成第二型糖尿病。史奈德的研究小組發現,患有胰島素阻抗的病患體內往往會有不同的微生物體,接著這種微生物體會使得免疫細胞以相較於對胰島素較敏感的人不一樣的方式來作用。因此當胰島素阻抗或糖尿病前期患者生病時,他們的免疫反應通常會弱於那些沒有罹患胰島素阻抗的人。

史奈德說道:「我們可以從微生物體來預測胰島素阻抗。」目前檢測胰島素阻抗需要花費數千美元、歷經6小時的測試,但是來自糞便樣本的微生物檢測則只需花費極少部分的金額。

史奈德合作創立了一家公司,專門為糖尿病前期患者提供此類檢測。他預計定期檢查人體微生物體來預防糖尿病將在未來幾年成為健康檢查的常規項目。史奈德表示:「對胰島素阻抗進行檢測將能有效地及早發現可能罹患糖尿病的人。這件事非常重要,因為在糖尿病前期轉變成糖尿病之前對其進行治療至關重要,糖尿病一旦發生便難以逆轉。」

微生物體與早產

使用微生物體做檢測也被證明有助於預測哪些女性可能患有早產的風險。另一項發表在《自然醫學》期刊的研究提到,由維吉尼亞聯邦大學微生物體工程和數據分析中心主任格雷戈里・巴克(Gregory Buck)所領導的研究人員發現,陰道中的微生物體成與較高的早產率有關。他們發現提早分娩的婦女——懷孕少於37週——有較低機率含有捲曲型乳酸桿菌(Lactobacillus crispatus)——過去的研究表明該菌與健康的生殖道有關——而且有較高機率含有多種陰道微生物菌群,包括四個特定的分類。

當研究人員建立有關該資訊的預測模型時,他們能夠將現有預測早產方法的機率提高多達7%。巴克說道:「這讓我們有望能夠歸納各種陰道類型……這將為早產提供一些預測值。但是我們的研究結果產生了許許多多的假設,目前還需要更進一步地探索、證明或推翻。」例如:其他近期的研究顯示,了解陰道的微生物體也可能有助於預測體外受精(IVF)的成功與否,此一最新數據讓研究人員能更深入思考哪些微生物體的組成對健康受孕是最好的。

微生物體與發炎性腸道疾病

在《自然》期刊出版的第三篇論文由哈佛大學陳曾熙公共衛生學院計算生物學教授柯提斯・杭特豪爾(Curtis Huttenhower)提出,杭特豪爾與其團隊追蹤了132名實驗對象——其中一些患有發炎性腸道疾病,其餘則沒有——持續一年。他們收集糞便、組織切片和血液樣本,以追蹤實驗對象的微生物體在疾病發作和恢復期間是否以及如何發生變化。

研究團隊確實發現了在疾病發作期間與恢復期相比變得較活躍的細菌類型之不同,以及這些微生物會如何影響改變免疫系統。研究作者寫道:就目前為止,這些數據還不足以研發成一種根據人體微生物體來預測疾病發作時間的診斷測試,但他們希望這項研究能盡早成功。

在世界上實際應用微生物體的相關發現

所有研究都仍在持續建立微生物體中的關鍵名單,其中不僅包括相關的特定微生物,也包括與微生物交互作用以影響人體健康的其他因素——如免疫細胞和其他代謝相關化學物質。杭特豪斯說道:「我們為了將微生物分門別類投入了大量努力,並且得到了一些基礎知識。我們接下來會開始著手了解如何接這些零碎知識組合起來。我想這將需要數年的時間來學習如何組合這些零件,並使得整體能夠再次運作。」

在找尋微生物體的有效應用時遇到的挑戰之一是它們的變異性,微生物體不只會因人而異,甚至在同一個體中隨著時間的推移也會產生變化。杭特豪爾指出:這些早期研究讓他們「在各個患者身上看到腸道微生物體許多不同的變化方式,並且經常會隨著時間而自我修復」,接著目標是「開始整合所有可能發生的變化,並找出其中的共通點」。

史奈德表示,雖然用於預測糖尿病或早產的微生物體檢驗還沒有準備好在臨床上使用,但近期將會成真。史奈德說道:「我們從中獲益良多。」

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責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航

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