認識人體正常菌叢

正常菌叢是一種存於人體中的積極性健康資產,互利共生的型態顯著地影響生長、發育、代謝、結構和功能,對人類生存至關重要,可以說如果沒有正常菌叢,人類也很難生存下去。因此,有必要充分認識正常菌叢,並了解其重要性,本次我們將探索正常菌叢的種類、分布及生理作用,並討論臨床上可能引起伺機性感染和菌叢失調疾病的原因。

圖片來源: Pixabay

撰文|陳淵銓

●什麼是正常菌叢?

在正常情況下,健康的人體內存在有大量微生物(如細菌、真菌及原蟲等),在長期的進化過程中會與宿主形成互利共生的關係,這些微生物對人體無害,而與宿主互相依附、和平共存,被稱為人類微生物群系(human microbiome)或正常菌叢(normal flora)。人體提供正常菌叢生長的環境及養分,而正常菌叢則以多種方式回饋宿主,例如:大腸桿菌合成維生素供給人體所需、乳酸桿菌形成酸性環境保護陰道及鞭毛蟲吞噬其他細菌等。正常菌叢宿生部位遍及全身,除肝臟、脾臟及肺部外,身體各部位幾乎均有分布,如皮膚、口腔、牙齒、眼部、上呼吸道、消化道及泌尿生殖道等。

1.皮膚:最常見的是革蘭氏陽性球菌,尤以表皮葡萄球菌為最多,有時亦有金黃色葡萄球菌。這些微生物通常不會造成疾病,但當皮膚受損傷時,仍可引起化膿性感染。

2.口腔:溫度適宜且含食物殘渣,是微生物生長的良好條件。正常菌叢包括各種球菌、乳酸桿菌、梭形菌、螺旋體及真菌等。

3.牙齒:牙齦的正常菌叢通常是革蘭氏陽性厭氣菌,如血鏈球菌及放線菌,而變異鏈球菌則會造成蛀牙。

4.眼部:眼結膜處的微生物會被淚液沖去,且淚液含有溶菌酶(lysozyme)可殺死細菌,故眼部的正常菌叢很少,只有表皮葡萄球菌及金黃色葡萄球菌。

5.上呼吸道:正常人的支氣管和肺泡是無菌的,但鼻腔和咽喉則經常存在葡萄球菌、嗜血桿菌、鏈球菌及棒狀桿菌等。鼻咽部的粘膜上主要是含有肺炎鏈球菌和半溶血性鏈球菌等潛在致病性細菌。

6.消化道:胃腸道的細菌因部位而不同,胃酸具有殺菌作用,故健康人的胃及小腸中通常是無菌的,但若胃功能發生障礙(如胃酸分泌過少),便會出現八疊球菌、乳酸桿菌及芽胞桿菌等。大腸的正常菌叢種類繁多,主要有大腸桿菌、脆弱類桿菌、雙歧桿菌、厭氧性球菌、乳酸桿菌、葡萄球菌、綠膿桿菌、變形桿菌及真菌等。

7.泌尿生殖道:正常情況下僅泌尿道外部會有細菌存在,例如:男性生殖器尿道口有葡萄球菌及革蘭氏陰性球菌、桿菌;女性尿道外部與外陰部菌群有葡萄球菌、類白喉桿菌和大腸桿菌等。陰道內的細菌會隨著內分泌的變化而不同,從月經初潮至絕經前多為乳酸桿菌;而月經初潮前女孩及絕經期後婦女,主要有葡萄球菌、類白喉桿菌及大腸桿菌等。

●正常菌叢的生理作用

1.拮抗作用:正常菌叢(通常是厭氧菌)在宿主的特定部位生長後,對其他菌群會產生拮抗作用。這些微生物可與黏膜上皮細胞緊密接觸而占領黏附的位置,產生生物屏障作用,且因其數量很大,在營養競爭中處於優勢(菌種優勢),藉由自身代謝來改變環境的酸鹼值或產生抗生素,以抑制外來微生物的生長。

2.營養作用:正常菌叢參與宿主的代謝,如醣類、蛋白質及脂質的合成,而且膽汁、膽固醇的代謝及激素轉化都需要其協助。此外,有些微生物能合成維生素,如核黃素、生物素、葉酸、吡哆醇及維生素B 群、E、K等,供人體吸收利用;益生菌會分解牛乳蛋白質生成特殊胜肽,可幫助鈣直的吸收。

3.免疫作用:正常菌叢的抗源刺激可以促進免疫反應,減少危害宿主自身,某些誘發的自體免疫反應甚至具有抑癌的功能。

4.分解作用:腸道的正常菌叢可互相配合,降解末被消化的食物殘渣,以利人體進一步吸收。

●伺機性感染和菌叢失調

在某些條件下,有些正常菌叢可能會使人生病,引起伺機性感染(opportunistic infection),所以被稱為伺機性微生物。宿主的免疫功能如果減弱,便可能引起正常菌叢的自身感染,例如;皮膚粘膜受傷(尤其是大面積燒燙傷)、身體受風寒、過度疲勞及長期性消耗等。正常菌叢的生長部位如果改變(定位轉移),也可能引起疾病,例如:大腸桿菌進入腹腔或泌尿道,可以引起腹膜炎、泌尿道感染。

在正常情況下,人體和正常菌叢之間及各種正常菌叢之間,會保持一定的生態平衡。然而,如果生態平衡失調,便會造成宿主體內某一部位的正常菌叢中各微生物的比例發生數量和質量上的改變,稱為菌叢失調,常見的原因是使用抗生素、同位素、激素及腸道、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常等。臨床上常見的菌叢失調疾病舉例如下:(1)葡萄球菌:抗藥性菌株繁殖成優勢菌,而導致腹瀉,嚴重時會發生致死性毒血症;(2)變形桿菌和假單胞菌:細菌生長過於旺盛,侵入組織導致腎炎或膀胱炎;(3)困難梭狀芽孢桿菌:細菌在結腸內大量繁殖,產生腸毒素及細菌毒素,導致偽膜性腸炎;(4)白色念珠菌:酵母菌因使用過量抗細菌抗生素後大量繁殖,引起口腔、腸道、肛門或陰道感染,進而變成全身性感染。

 

參考資料

  1. Sherwood, Linda; Willey, Joanne; Woolverton, Christopher. Prescott's Microbiology New York: McGraw Hill. 2013: 713–721. ISBN 9780073402406. 
  2. Zhou B, Yuan Y, Zhang S, Guo C, Li X, Li G, Xiong W, Zeng Z. Intestinal Flora and Disease Mutually Shape the Regional Immune System in the Intestinal Tract. Front Immunol. 2020 Apr 3;11:575. doi: 10.3389/fimmu.2020.00575. eCollection 2020.
  3. O'Hara AM, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep. 2006 Jul;7(7):688-93. doi: 10.1038/sj.embor.7400731.
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