我們只有10%是人類 共生菌主宰一切

我們只有10%人類-認識主宰你健康與快樂的90%細菌
聽起來很竦動的書名,但其實主要是在講述著我們人體之外一群維持你身體運作的生物-共生菌。這次要介紹著本書有點硬,可以的話先去看TED talk系列的書籍"微生物的巨大衝擊"或者直接去點開TED的影片微生物的巨大衝擊,可以這本書以及影片中得到較初步的認識。對這個主題有興趣就可在深度往這本書看。要不然就先看看我的介紹吧!
我們的另外90%
從人類基因組計畫中各大學者就開始猜測人類的總共基因數,而結果卻令人意外人類的基因數大約只有20,000多個,比水蚤這種小型的動物還要少(約30,000多個基因)。當我們自詡為高等複雜的生物時這個結果似乎給許多人一記巴掌。然,這個也讓學者開始產生好奇,人類的身體的確比水蚤複雜許多為何基因數比較少呢?而這個問題的答案其實蠻簡單,那就是人類除了自身的人體的構造之外,就是大部分的共生菌所組成的。這個概念被稱為超有機體(superorganism),這個概念其實很容易。我們以前學過生物時都有學過共生這個概念吧,除了肉眼可以看到的生物之間的共生,其實另一個就是大型生物與微生物的共生關係。最常聽到的例子莫過於乳牛,乳牛自身並沒有分解纖維素的酵素,但卻可以將牧草當作主食,這個答案就是乳牛體內有一群具有分解纖維素的菌群共生。牛提供棲息環境跟穩定的食物來源,而這些菌提供了酵素分解纖維素。回到了人類身上,人類身上的總細胞數卻只有共生菌數量的十分之一,而基因總數也是人類的好幾倍(約200萬左右),這就回到了開頭所說的人類因為這些共生菌存在使得人類不需要這麼多的基因。最好的例子就是人體沒有辦法合成維他命B12,那是因為人類的共生菌克雷伯氏菌可以合成維他命B12,所以從知這些90%或許可以彌補人類自身的基因上的不足也可以解釋成既然我們的好夥伴具有這些功能那我們就不需要了。然這些共生菌只有這樣的功用嗎?答案當然是否定的,這只是個開頭這本書要帶領你知道共生菌的重要性。
21世紀的文明病
在講共生菌的重要性之前,書中先岔出來談談現今人們的文明病。在過去醫療沒有這麼發達,人們很容易因為傳染病死去。但是有4大發明的出現順利了改善了這個現況,那就是疫苗、醫療衛生的改善、社會發展計劃以及抗生素。這4大發明大幅地降低傳染病的感染,看似為人們帶來許多的福祉。然而,人們就不再生病了嗎?就在這些傳染病的下降之後,有一些疾病比例卻開始上升,那分別是過敏、自體免疫疾病、腸躁症、心理健康以及肥胖。這邊撇開了因為壽命延長後而易得到疾病(像是癌症以及部分慢性病)。很明顯是這些文明病跟環境有很大的關聯。學者們也問了公衛研究常問的4個問題:事件、對象、地點以及時間,也得出了4個結論 :
- 這些文明病通常由腸道開始且跟免疫系統有關
- 發生在年輕人的比例較高
- 疾病的多發生在西方世界開始,且逐漸西化的國家也有相同的趨勢。
- 1940年興始於西方國家,而發展中的國家逐漸追上
到這邊可能會有人疑問肥胖、心理疾病以及過敏這些疾病真的跟腸道有關嗎?沒關係書中接下來的各章節都會解釋到。而因為從"腸道"開始這一點,讓人不得不想到我們腸道中的好朋友共生菌。
肥胖
肥胖是現今非常嚴重的文明病之一。雖然在政府經常宣導吸菸導致癌症的致死率,但卻令人驚訝的是因為肥胖引起的心血管疾而導致的致死率卻更高。肥胖很明顯的主要是來自於"飲食",現今的人常常認為肥胖的主因是因為吃得太多且動得少,所以鼓勵少吃多動的減肥方法,對卡洛里斤斤計較。然這樣單純的卡洛里計算真的就有辦法減肥嗎?這邊作者舉了庭院林鶯作為例子。庭院林鶯會在遷徙之前會大量進食變得肥胖,而經過遷徙之後身材就會恢復正常,這個我們一般對於肥胖的看法是一樣。但是有一群學者做出另一個研究得出,他將部分的庭園林鶯關在鳥籠不進行遷徙,而發現一樣會隨著時間自然恢復原本的體態(這個時間剛好跟遷徙的時間吻合),這樣的結果不盡然使得不得不開始反思肥胖跟過度飲食的關係。接著"基因"和"新陳代謝"的原因開始被研究,但透過許多的研究或者觀察似乎都沒辦法解釋。總算,學者們發現共生菌對於肥胖的影響。從小鼠實驗中發現,將肥胖的小鼠腸道菌移植到無菌小鼠(腸道內沒有任何共生菌的小鼠)會讓無菌小鼠變得比較肥胖;而反之移植纖瘦小鼠的腸道菌得到較瘦的小鼠。於是學者們開始思考肥胖的原因是不是跟腸道菌相是有相當的關係。他們從人類的實驗中也觀察到了纖瘦的人跟肥胖的人比起來阿克曼氏菌的比例較高。較多的阿克曼氏菌意外著,這種人的腸壁較厚,因為這種菌喜歡生存在黏液較高的地方。
但腸壁較厚為何跟肥胖有關係。原來肥胖著的脂肪細胞跟纖瘦者的不太一。纖瘦者貯存脂肪的時候會製造更多的脂肪細胞而每個細胞卻只有少許的脂肪。但肥胖者卻相反,他們不製造更多的細胞而是製造更大的脂肪細胞貯存脂肪所以裡面具有很大的脂肪,且他們的脂肪細胞會有許多免疫細胞似乎在對抗發炎。而導致這樣的現象是因為肥胖的腸道菌向會將LPS(脂多醣)送入類的血液之中,而導致發炎的現象。而LPS其實就是細菌的一種構造,免疫細胞會對抗他,產生發炎。果然肥胖者血液中的LPS含量較高,且他也發現了LPS會阻止脂肪產生新的細胞使得脂肪的貯存方式產生改變了。從這一連串的研究中發現了共生菌的確跟肥胖的關係。
那到底造成腸道菌相改變的原因呢?很明顯的一樣是因為飲食,但並非所謂的過度飲食而是飲食的內容所改變的。回到庭園林鶯的例子,明顯發現他們快速增胖的時候他們會改變自己的食物內容;而恢復原來的飲食也將她們的身材恢復原樣。所以這邊回到源頭,所以人類是因為吃了什麼所以造就肥胖嗎?其實答案相反而是少吃了什麼,從前面可以得知腸壁的厚度決定LPS進入人體中的多寡,若人的腸壁維持很厚的厚度,及時飲食增加只有脂肪細胞貯存模式沒有改變也不易造成肥胖。學者發現除了先前找到喜歡住在厚腸壁的阿克曼氏菌,還有一種熱愛纖維素的細菌群雙枝桿菌。這些菌群的代謝產物會使得阿克曼氏菌的數量大增。也因此得知了一個小小的結論並非我們多攝取了什麼而最主要的因素是我們少攝取了什麼。現代飲食減少了蔬果類,降低這類菌群的數量,也相對地使得人類容易肥胖。
心理疾病
微生物可以控制心靈?感覺在很多喪屍片會出現的情節。然而在現實這卻是常見,最常見的就是狂犬病,狂犬病病毒會使得狗更具有攻擊性。這也證實了微生物了讓自己可以散撥出去改變宿主的精神狀況是很常見的。而這邊要講到的心理疾病是自閉症。直接切到主題,腸道的細菌是如何影響到腦部呢?在眾多的案例中我可以知道當人在壓力大的時候會有腸躁症的現象。腦部對於腸道的影響已經知道了,至於反過來呢?除此之外跟共生菌又有何關聯呢?這邊要介紹到一位很重要的人艾倫,她有四個小孩而其中一個安德魯患有自閉者。而安德魯並非一開始就被診斷為自閉症而是在一次耳多感染接受抗生素治療之後,行為漸漸怪異,而之後被診斷為自閉症。然當時自閉症多半認為是天生基因影響,但是艾倫不肯相信,除了她其他三個小孩沒有症狀之外,安德魯在耳朵感染之後才開始行為怪異的。艾倫開始想這是不是跟細菌有關呢?她查了許多文獻以及研究之後發現道困難梭狀芽孢桿菌,這種菌會在抗生素治療之後釋放出毒素以致嚴重腹瀉。她開始懷疑是否有種細菌跟這種菌一樣會釋放毒素,毒素可能會影響腦部。而她發現另一隻細菌破傷風梭狀感芽孢桿菌,她開始猜測這隻菌是導致自閉症的原因。而詢問醫生的建議使用另一套主要對付這隻菌的抗生素療程,在抗生素的療程之後安德魯的狀況果然有明顯的改善了。雖然在後來的研究發現並非這隻桿菌引起自閉症而是其他隻(正確來說是某種"菌相"),但這也不影響她的研究貢獻腸內共生菌的確能透過某種方式影響人的腦部,並且造成心理疾病。在後來的小鼠實驗以及人類的實驗中漸漸證實了她的理論。
往後的研究成果也發現,細菌也會影響到憂鬱症。憂鬱症患者腦內的血清素(一種調節情緒的化學物質)較低,而發現吃下活菌可以增加色胺酸的濃度(合成血清素的一種氨基酸)。而主因並非細菌會產生色胺酸而是可以防止免疫細胞攻擊色胺酸。所以從這又可以發現免疫系統跟腸道菌向的互動導致的結果,這些種種影響了現代常見的文明病-肥胖跟心理疾病。也因此我們接下來就到一個跟免疫密切相關的文明病了-過敏以及自體免疫疾病。
過敏與自體免疫
在廣告上常常聽到很多吃了什麼什麼可以增強免疫力,然而現今社會大眾的文明病卻是因為過於敏感的免疫系統,那就是過敏。過敏的原因來自於過度敏感的免疫系統。正常來說免疫系統的功用就是幫助我們抵禦外敵不被外來的病菌攻擊我的身體。然而,現在的免疫力過於敏感對於很多小小的外物就發起了攻擊,花粉症就是最好的例子。而除了過敏之外,有時免疫系統甚至不分敵我攻擊自身細胞,而導致了自體免疫疾病,最常見的就是第一型糖尿病。
這回學者就開始回頭看了,到底是什麼因素導致現今的人們免疫系統過於敏感。從資料很明顯得知,衛生環境好的地方出現過敏的比例較高,反之較少,似乎得到"乾淨"卻導致了過敏。有人因此提出了,若能多接觸感染源就能避免過敏了。然真實真的是這樣嗎?這邊我們又得先回到了我們的免疫系統了。免疫系統其中有一種細胞稱為調節型T細胞,這跟一般的免疫細胞不一樣,他主要的功用是來降低免疫反應。他像煞車一樣不讓免疫反應”過度"(因為過度的免疫反應會攻擊到自身細胞)。而控制調節型T細胞的是細菌而非人體本身。所以就讓過敏的研究也走向了我們的好朋友共生菌了。抗生素的濫用以及飲食習慣的改變影響人們的腸道菌相。從小鼠實驗得知,無菌小鼠比起正常小鼠來說,他們的調節型T細胞抑制免疫的能力較弱。從這邊慢慢地得出腸道的細菌群可以幫助人體訓練免疫細胞,讓人的免疫系統部會過於的敏感,缺乏好的腸道的菌相可能是導致過敏的最大原因。
抗生素濫用
從這本書中的總總結果得知醫療的進步似乎是導致這些文明的主因。但是作者要我們不要忘記,這些改革讓我們遠離的更多致命的疾病,明顯地延長了人類的壽命。從這來看這些文明病只是一點點小的副作用而已。而且從許多學者的努力之下,也挖掘出來了文明病的主因了,也使得我們可以對這些文明病做出適當的反擊。其中很重要的就是抗生素的使用,不要忘記抗生素幫助人類擊敗了多少致命細菌,但也別忘了因為濫用而導致現今的抗藥性細菌超級細菌(superbug)的危害,也別忘了濫用對你腸道菌相的改變。所以作者提出了我們仍擁抱著些醫療的進步但我們必須更謹慎地使用他們。
益生菌
還有因為腸道菌很重要,似乎讓人想起了益生菌這個產品。看了這本書的前面你可能會把他視為仙丹吧。的確作者不否認的益生菌對腸道菌相的影響,但要大家知道你真的正確地服用了益生菌。第一、益生菌吃進肚子到你的腸道,有如10萬大兵進到戰場,但卻發現戰場上有好幾百萬甚至千萬的大兵在那等著他們,這些大兵還有生存的可能嗎?益生菌的道理一樣,你吃的益生菌有辦法去抵抗已經在你腸道佔好位置的細菌群競爭生存位置嗎。作者提出了益生菌不是藥,你必須持續地吃每天提供一定的菌群他才有辦法讓這些大兵們可以佔據一點點位置。第二,即使你這些大兵好好地佔據了一定位置你不給他一定的養分他也是很快就死了,所以你的飲食中必須含有這些菌群喜歡的養分,這樣你才能好好地養活這些菌。在前一段提到了抗生素對腸道菌相的影響,但別忘你吃什麼腸道菌也吃了什麼,每種細菌偏好的營養不一樣,所以不均衡飲食對於腸道菌的影響不亞於抗生素阿。
結語
最後,我大力地推薦這本書。上面寫道其實大概不到整本書三分之一的內容,人類身上的共生俊並非只有在腸道,皮膚、口腔甚至母乳汁中都躲著共生菌,這邊介紹只聚焦於腸道但並非說完整了我們全部的共生菌。且書中包含實驗的進程、設計以及結果,有系統的整理以及邏輯的推論加上滿滿的例證,讓整本書更有說服力。共生菌對於人體的影響比你所知的還大,可能也顛覆你以往對某些疾病的看法。當然,作者也不是全然否定了其他因素(相是基因)對於這些疾病的影響,他也認為疾病的發生是多方面的而非單一元素所造成的,只是隨著共生菌的研究進展可能讓人們可以跟精準的對付這些疾病以及提高人類的健康。看完這本書就會知道為何我們只有10%是人類,他們所佔據人類體重的比例不亞於我們身體的其他器官,而且重要性也不亞於身體的器官,但也要知道這群是很容易被替換掉的。所以就如同許多優酪乳或者益生菌廣告常說的"好菌多,壞菌就少"。善待體內這另外的90%才能成為100%人類。
