教育演講1:腸胃細菌與各種疾病
Microbiota and human diseases

程 序 表

E1-1
腸胃道共生菌與人類的免疫系統
Microbiota in human immunity
楊宏志
台大醫學院微生物學科 臺大醫院內科部

   人體的表面皮膚與內部黏膜,是與外界接觸的主要介面,其上聚集了許多與人體共生的細菌,稱為共生菌。這些共生菌存在於皮膚、呼吸道及腸胃道,會與包括人類在內的動物宿主共同演化,形成一個非常獨特的生態系統。而本文主要是探討腸胃道共生菌。人體腸胃道內的共生菌,主要聚集在迴腸末段與大腸。在大腸內,存在著數以兆計的共生菌。腸胃道共生菌並非如我們一般對微生物的傳統觀念,認為對宿主都是有害的。事實上,它會調節宿主腸胃道的代謝與免疫功能,和宿主健康與疾病息息相關。在動物研究中,已經知道缺乏腸胃道共生菌,會造成腸道免疫系統發育不良,且腸道黏膜的發育與完整性也會受損。人體的免疫細胞,如巨噬細胞、樹突細胞,具有特殊的受器,能夠辨識微生物上的特殊組成,進而誘發免疫反應。而腸胃道共生菌,與造成腸胃道感染的病原菌,兩者均具有類似的特殊微生物組成,但是腸胃道的免疫系統,只會對腸胃道的病原菌有免疫反應,卻不會對腸胃道共生菌產生免疫反應。雖然目前對於此種差別的機轉未能完全清楚,不過可能和特化的腸胃道免疫結構有關。腸胃道的共生菌會被侷限在胃腸腔中,但是病原菌則會破壞黏膜並侵犯到黏膜下層,進而在該處誘發免疫反應。腸胃道的共生菌叢種類相當多,不同種類的共生菌對免疫系統的影響也不相同。在腸胃道中除了先天免疫細胞外,也存在著具抗原專一性的後天免疫細胞,包括了促進免疫反應的TH17細胞與抑制免疫反應的調節性T細胞(Treg),前者與腸胃道對抗病原菌感染有關,後者則會維持腸胃道免疫系統的恆定,避免過度發炎反應。利用特殊的動物模式,發現有些特定的病原菌會促進TH17細胞的產生,但有些共生菌則與調節性T細胞的發生有關。因此,若是某些因素改變腸胃道共生菌叢的組成,進而造成生態改變(dysbiosis) ,會導致腸胃道免疫系統失調,造成疾病,而這也是形成發炎性大腸炎的可能病因之一。此外,給予某些共生菌,例如益生菌(probiotics),可能可以改善共生菌叢的組成,進而改善疾病的嚴重度。共生菌對免疫系統的作用,雖然主要在腸胃道,但是也會影響到腸胃道以外的免疫系統。例如氣喘與自體免疫疾病,也被認為與腸胃道共生菌有關。此外,腸胃道共生菌也會影響到其它部位對抗感染的免疫反應,例如共生菌會改變肺部對於流感病毒的免疫反應。因此,腸胃道共生菌在人體全身免疫系統的發展上扮演重要的角色。隨著共生菌的研究進展,我們正逐步了解此一複雜的系統如何影響人體免疫恆定與發展。未來這些新知將有助於改善人體免疫系統,並提供許多疾病治療的新方向。