神通廣大的腸道微生物
近年來腸道微生物的重要性在學術界以及醫學領域已變成很熱門的話題(小編被爆炸性增長的期刊文章轟炸了一段時間…)。為了讓讀者認識到腸道微生物有多重要，小編整理一些文獻的結論並透過圖文並茂的解說，讓大家一窺腸道微生物的奧妙，以後再也不敢小覷牠們囉！
首先，我們來欣賞一下腸道微生物地圖[圖1]。所謂地圖，其實就是不同腸道微生物在消化系統的分佈，要知道各個部位的消化系統有不同的化學條件(酸鹼度、氧氣含量、抗菌物質濃度…等)，而腸道微生物的種類又是成千上百種，所以不同腸道菌的居住地是無法一概而論的。整體而言，腸道微生物的種類豐富度和數量在小腸最低，往大腸方向逐漸增加。在大腸定居的細菌主要是厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)，這也是一般文獻裡提到的正常成人腸道優勢菌種。小腸裡則是厚壁菌門和變形菌門(Proteobacteria)的天下，這裡是腸道裡最酸、氧氣最充足、含有最多抗菌物質的所在。仔細看看大腸裡，皺摺之間的角落(inter-fold region)藏著厚壁菌門，而中心消化區(digesta)可以找到活躍的擬桿菌門。
圖1. 不同腸道菌種的分佈圖
回歸正題，我們來談談腸道微生物的重要性在哪裡。許多研究已經證實腸道微生物和人類有非常密切的互動關係，而腸道的神經和淋巴系統之複雜程度僅次於大腦，所以有學者把腸道稱為人的「第二個大腦」，是真的沒有在誇張的。既然說到互動關係，有人會想問：到底是什麼樣的互動呢？小編可以回答的是：人類的身心健康都和腸道微生物有剪不斷、理還亂的糾葛。比方說，常見的人類免疫相關疾病，包括氣喘(asthma)和發炎性大腸疾病(IBD)，都和腸道微生物的菌相有關聯。此外，人類的代謝、癌症、生殖，以至於心理狀態，也都會受到腸道裡的小小微生物們影響。
下方[表1]歸納了許多文獻的結果，把數種受到腸道微生物影響的疾病秀給大家看。表中左方列出的是疾病的類別(證明剛剛小編說的幾種影響層面不是做夢亂掰的)，中間是影響或造成疾病的細菌產物或代謝物，從這個表就可以大致理解腸道微生物對人類健康的廣泛影響。細心的讀者或許會注意到，細菌的產物裡有一種叫SCFA的東西，看起來和好幾種疾病都有關係。沒錯，SCFA就是短鍊脂肪酸(short-chain fatty acid)，它的作用之一就是調節免疫系統，文章的後面我們再來討論它。透過這個表，我們總算體悟到原來腸道細菌可以產生數種對人體有生理作用的化學物質，除了SCFA之外，還有維他命、酚類(例如：p-cresol)和胺類(例如：polyamines)…等。
表1. 腸道菌代謝物以及相關疾病
最後，我們來看看SCFA這東西究竟是何方神聖，它是如何調控人類生理的呢？ SCFA聽起來很酷，事實上它們是細菌在腸道進行無氧發酵的產物，主要是乙酸(又叫醋酸，acetate)、丙酸(propionate)和丁酸(butyrate)，分子構造很簡單。儘管構造簡單，它們發揮在細胞上的作用可是相當複雜的喔！請看[圖2]，它說明了SCFA的多重角色。在腸道表皮細胞的層次，SCFA可以作為養分被細胞吸收利用，也可以活化發炎反應使細胞分泌介白素(IL-18)，它們能促進杯狀細胞(goblet cell)分泌更多的黏液，透過細胞表面的受體(G-protein coupled receptor)來傳遞免疫訊息，甚至還能控制細胞凋亡。在生理系統的層次上，SCFA的主要作用是平衡腸道免疫系統，降低人體過敏反應。所以說，腸道細菌所製造的SCFA對於維持人類健康是不可或缺的。
圖2. SCFA細胞生理作用示意圖
總結
相信讀者看完這一篇腸道細菌的文章後，可以更加認識牠們的潛力。未來小編會繼續為大家介紹更多腸道菌的新知，透過瞭解才會喚醒大家愛護腸道細菌的意識。自從地球上出現人類，這些細菌就試圖和人類達成共存共榮的和平協議 (說的就是「共同演化」的概念)，如果我們忘記跟牠們好好相處，那可是會代誌大條的。
參考文獻
[1] Rooks, M. G., & Garrett, W. S. (2016). Gut microbiota, metabolites and host immunity. Nature Publishing Group, 16(6), 341–352.
圖爾思生物科技/ NGS事業部
許方瑜 文案
