腸道菌與免疫系統有關連,與多種癌症發生有所連結

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 24 日 0:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

舊時代的衛生觀念普遍認為細菌是壞東西,是造成許多疾病的禍首,肺結核、敗血症及腦膜炎等都是病菌所致。但現在我們已知道有許多益生菌對維持身體的健康也十分重要。經過億萬年的演化,腸道菌(Gut microbiota)早已與腸道內的腸道細胞及免疫細胞發展出緊密的互利共生(mutualism)關係:它們可幫助食物消化、影響人體新陳代謝、調節免疫系統,對維持腸道的完整也很重要。



腸道菌可彌補人類基因的不足

據估計,人體存在的微生物和病毒總數量高達 100 兆以上,約是人體細胞數的 10 倍,其中大部分在腸道。這些微生物表現的基因種類總數超過人類基因 100 倍,有許多是幫助消化多醣類、碳水化合物的酵素,彌補了人類基因的不足。此外,它們還能幫助清除腸道內有毒物質及產生維生素 B、K 等對健康有益的物質,供人體吸收利用。

腸道菌與免疫力的關係

腸道菌對人體的發炎反應及免疫力具有重要的影響力。人體 70% 免疫細胞位於腸道(註 1),同在此處為數眾多的腸道菌可以透過其表面的分子與人體的免疫細胞進行「溝通」,當壞菌過多時會導致免疫系統的混亂而引起過敏與自體免疫。壞菌還會分泌許多毒素而引起腸道發炎、腸黏膜受損等。

腸道菌與癌症

癌症之所以會發生,除了正常細胞癌化而能無限制地生長,免疫系統未能發揮正常作用將癌細胞消滅則是另外一個重要因素。由於腸道菌會影響人體免疫力的好壞,因此有可能會改變免疫系統對抗癌症的能力。近來陸續有研究指出,腸道菌對於多種癌症,如大腸癌、肝癌、乳癌以及肺癌等之產生可能有關係,甚至會影響化療、放射性治療以及免疫治療的效果。因此科學家開始思考如何改善病患的腸道菌組成,用以減輕癌症的病情並增進病患的生活品質。

肝癌

2018 年一篇刊登於《科學》期刊的研究論文,科學家給予有肝癌的小鼠抗生素藥物,用來消滅腸道壞菌後,實驗小鼠肝臟內的「自然殺手細胞」數量會增加,進而使肝腫瘤變小變少。團隊進一步發現膽汁酸能刺激肝臟內的細胞分泌促進自然殺手細胞活化的因子(CXCL16),但是腸道壞菌「梭狀芽胞桿菌」(Clostridium scindens)則會將肝臟分泌的膽汁酸分解掉,阻礙自然殺手細胞的活化而助長肝腫瘤生長。

肺癌

今年則有刊登於知名期刊《細胞》的論文報導,指出肺臟內的微生物與肺癌有某種關聯性:罹患肺癌的小鼠肺臟微生物數量會變多,但種類減少;當以抗生素消滅罹患肺癌小鼠體內的壞菌後,肺臟腫瘤的生長速度明顯減緩;將晚期肺癌小鼠肺部分離出來的細菌接種至初期肺癌小鼠體內,則會加速腫瘤生長。

乳癌

已知體內雌激素濃度升高會增加乳癌發生風險。通常過多雌激素會被肝臟代謝為「醛糖酸─雌激素結合物」(estrogen glucuronide)再經由腸胃道排出體外。然而腸道菌也會影響體內雌激素水準,因為它們許多是具「葡萄糖醛酸苷酶」(β-glucuronidase)等酵素,通常腸道壞菌較多時,會有較多葡萄糖醛酸苷酶,能將欲排出體外的醛糖酸─雌激素結合物分解成雌激素,使其再被腸道吸收進入體內。

大腸癌

腸道菌就生長在腸道,可想而知它們對大腸癌的影響應該更直接。大腸桿菌(Escherichia coli)和脆弱擬桿菌(Bacteroides fragilis)是腸內常見的微生物,當腸道健康時它們對腸道健康並不會造成威脅。而去年刊登於《科學》的研究論文示,當腸道黏膜不足時,這些細菌能緊貼著腸道壁大量繁殖,分泌的毒素會破壞腸道細胞的 DNA 並引起腸道發炎。在這兩種細菌的共同作用之下,會使腸道出現異常增生(瘜肉)最後演變成為致命的癌症。

腸道好菌如何幫助防癌

人體內豐富的微生物菌組成能透過不同的面相來預防疾病、癌症的發生:一方面,它們與病原菌的競爭關係可減少體內病原菌的數量,並降低它們攻擊人體的機會;另一方面,腸道好菌將食物代謝成許多生物活性成分,有的會抑制癌細胞的生長(註 2),有些能活化免疫力。

飲食影響腸道菌組成

胎兒剛出生時腸道菌的種類較少,約是 100 種,隨著發育成長種類愈來愈多組成更複雜,成年時種類達 1,000 種。但腸道菌的組成種類和數量會因飲食、生活習慣、年齡、服用抗生素、生活壓力和疾病等因素改變,進而影響人體的健康與疾病產生。

飲食習慣如何影響腸道菌的組成?以小鼠進行的實驗顯示,高糖低纖的飲食會導致小鼠的腸道微生物組成較為貧乏;若之後採取高纖飲食,可以使腸道菌的組成豐富度提高,但已無法達到始終採取高纖飲食的小鼠之水準。

而美國威克森林大學醫學中心(Wake Forest Baptist Medical Center)研究團隊以靈長類動物進行實驗,攝取地中海飲食如魚油、橄欖油、魚肉、小麥粉、水果等,實驗動物腸道菌多樣性較高,且如乳酸菌等好菌明顯著較多 。攝取西式飲食,如豬油、牛油、奶油、蛋、玉米糖漿等實驗動物,腸道好菌則較少。

結語

多數癌症發生是長期不良生活習慣造成的,雖然已有研究顯示,補充腸道好菌能幫助降低癌症風險,但更重要的還是要採取健康的飲食、養成固定的運動習慣、睡眠也要充足,並且保持正面情緒,如此對癌症才更全面防範。

腸道菌還會影響神經的功能以及人的情緒,並且與阿茲海默症、帕金森氏症、憂鬱症、自閉症,甚至是心血管疾病等有關。有論點認為只要改善腸道菌也有機會預防這些身心的疾病,並且是科學家積極研究的領域。

十多年前,美國史丹佛大學的大衛瑞爾門(David Relman)教授指出:「腸道菌是人體的必要器官(essential organ),它供給我們養分、調控腸道的發展、引導免疫系統的發育,但人們對它的認識卻是如此不足。」然而隨著研究技術的進展,科學家漸漸掌握了什麼樣的腸道菌組成及何種腸道菌的代謝產物對人體健康較有益處。也許有一天這些知識都能融入正式醫療檢驗及治療,而不僅止於養生保健食品。

註 1:腸道為什麼駐守這麼多的免疫細胞呢?所謂病從口入,我們每天吃進肚子裡的食物難保沒有摻雜病原菌,而且這些病菌長驅直入進入人體,腸道又沒有皮膚的阻隔,因此身體必須部署免疫重兵於此嚴加戒備。
註 2:膳食纖維經過腸道好菌的作用後所產生的代謝物(丁酸,butyrate)有可能具有抑制癌細胞的活性。

(首圖來源:pixabay

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