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Mar. 20 2023

揭開慢性疲勞症候群之謎:腸道微生物群系或許是解鎖之鑰!

  • 人體腸道內的微生物協助消化食物及輔助營養素吸收,是整體健康的重要部分。這張手工上色的掃描式電子顯微鏡圖像顯示,人類排泄物中有大量且多樣的細菌。PHOTOGRAPH BY MARTIN OEGGERLI, MICRONAUT. KINDLY SUPPORTED BY UNIVERSITY HOSPITAL BASEL AND SCHOOL OF LIFE SCIENCES, FHNW

    人體腸道內的微生物協助消化食物及輔助營養素吸收,是整體健康的重要部分。這張手工上色的掃描式電子顯微鏡圖像顯示,人類排泄物中有大量且多樣的細菌。PHOTOGRAPH BY MARTIN OEGGERLI, MICRONAUT. KINDLY SUPPORTED BY UNIVERSITY HOSPITAL BASEL AND SCHOOL OF LIFE SCIENCES, FHNW

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新研究揭露特定腸道細菌和慢性疲勞症候群之間的關係,而這種病症經常與COVID長期症狀有關。

愈來愈多研究顯示,腸道微生物群系可能在一種日益增加的衰弱性慢性疾病中扮演重要角色。這種疾病稱為肌痛性腦脊髓炎,通常稱為慢性疲勞症候群,特徵是極度倦怠、胃腸道問題、肌肉疼痛、認知困難(例如頭痛和難以專注)等症狀。這經常在病毒感染後發生,但科學家尚不清楚這種疾病的機制,目前也沒有已知的治療。

疫情大流行之前,研究人員估計最多250萬名美國人罹患肌痛性腦脊髓炎/慢性疲勞症候群(ME/CFS)。這個數字近年來大幅增加,因為COVID-19感染後的長期症狀經常符合ME/CFS的標準。根據美國政府問責署(Government Accountability Office)的資料,目前估計有800萬至2300萬名美國人罹患COVID長期症狀。

近期兩項由美國國家衛生研究院(NIH)資助的研究認為,微生物群系的變化是ME/CFS的可能病因之一,這些研究為診斷和照護ME/CFS患者提供新的途徑。腸道的特定細菌會製造影響代謝和免疫系統的物質,而在ME/CFS患者體內,這類細菌的數量少於對照組。

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人類消化系統中有數以兆計的微生物,協助消化食物和傳遞訊息到身體其他部位。貝特曼-霍恩中心的研究主任蘇珊.維農(Suzanne Vernon)說,腸道「應該是一座非常豐富多元的熱帶雨林」。該中心是ME/CFS研究的頂尖機構。維農假設,COVID-19等病毒感染可能導致腸道生態系「紊亂」,往往表現為噁心、腹瀉和其他胃腸道症狀。

大多數人的微生物群系很快就恢復正常。但維農說,對有些人而言,「腸道會持續紊亂」,造成許多身體功能的調節機制出現長期問題。

隨著科學家更加了解與這些病症有關的微生物群系變化,他們就能找到更準確診斷患者的方法,甚至開發出治療。哥倫比亞大學醫學中心的傳染病專家勞倫斯.波普拉(Lawrence Purpura)說,ME/CFS症狀就像是「愈滾愈大的雪球」。他治療COVID長期症狀的患者,並研究他們的微生物群系。他說:「如果我們更早介入,有可能從一開始就預防這顆雪球變大。」

腸道擾亂

在最近兩篇發表於《細胞宿主與微生物》(Cell Host & Microbe)期刊的研究中,哥倫比亞大學和傑克森實驗室(總部位於緬因州的非營利機構)的研究團隊詳細分析ME/CFS患者糞便檢體中的微生物,並與健康對照組進行比較。

這兩個團隊發現,與對照組患者相比,ME/CFS患者體內數量較少的細菌都是類似種類。他們著重研究製造丁酸(butyrate)的細菌,丁酸是一種參與調節代謝及免疫系統的脂肪酸。哥倫比亞研究的主要作者布倫特.威廉斯(Brent Williams)說,丁酸在指揮身體對感染的反應方面有數種作用,同時也會保護腸道和循環系統之間的屏障、調節細胞內的基因變化等等。威廉斯及同事詳細分析丁酸在ME/CFS患者腸道的作用,甚至確認製造丁酸的細菌濃度和症狀嚴重度之間存在相關性:細菌濃度愈低,症狀愈嚴重。

傑克森實驗室團隊的平行研究發現顯示,製造丁酸的細菌可用於診斷ME/CFS。先前研究已發現ME/CFS患者的微生物群系問題,但新的發現有助於釐清哪些微生物可能與此疾病相關。美國國家衛生研究院神經系統異常與中風研究所的計畫主任維琪.惠特摩(Vicky Whittemore)說:「新研究的成果是讓這個領域前進一步,並確實辨別出不同的細菌種類。」她並未參與新研究。

新研究也納入比以往研究更大的患者群體,哥倫比亞研究有大約100名患者,傑克森實驗室研究有150名患者。哥倫比亞研究從全美五間ME/CFS中心招募患者,威廉斯說這是很重要的步驟,因為微生物群系會隨著地點改變。維農在傑克森實驗室研究中協助患者招募和檢體採集,她說從「這麼龐大又多元的樣本」中獲得類似的發現,是值得注意的結果。

此外,傑克森實驗室發表的論文也比較兩組ME/CFS患者,一組是在過去4年內確診,另一組則是罹患此疾病超過10年。首席研究員茱莉亞.吳(Julia Oh)說,在近期確診的組別中,微生物群系破壞較嚴重,物種多樣性也較低,顯示腸道生態系會隨著時間逐漸復原。

然而,長期罹病的患者卻顯示更多嚴重代謝問題的表徵,也通報更嚴重的症狀,即使他們的微生物群系與對照組比較類似也依然如此。吳說,這可能表示即使腸道本身復原,但微生物群系的短期變化仍會引發免疫系統的長期功能障礙。

培養健康的微生物群系

研究作者說,必須針對製造丁酸的細菌及目前研究發現的其他細菌進行更多研究,才能探討ME/CFS的這些潛在生物標記。如果研究結果可以複製,特定的腸道細菌就能用於診斷這種疾病,而目前我們只根據症狀確診。

另外,研究發現也可能衍生出治療方法,例如益生菌或以微生物群系為中心的飲食調整,但長期罹病的患者可能需要藥物緩解代謝或免疫系統受到的損傷。

在哥倫比亞,威廉斯計畫將ME/CFS患者的微生物群系檢體植入小鼠體內,做為他的下一階段研究。他的目標是確認「是否由微生物群系導致症狀出現」,還有以微生物群系為中心的治療是否有助於緩解這些症狀。

吳說:「我們或許能在疾病早期修改微生物群系,以便緩解或減慢疾病進展。」未來的臨床試驗可以檢測特定細菌補充劑對微生物群系健康的影響。

不過,有些患者不是在等待臨床試驗,而是選擇嘗試已經可取得的補充劑和飲食選項。曾有患者直接聯絡惠特摩,尋求有關飲食和益生菌的建議,而她的建議包括減少與免疫系統發炎相關的食品,例如紅肉,同時增加發酵食品,例如優格或德式酸菜。

惠特摩說:「如果能針對疾病早期的個體進行研究一定很棒,就可以探討這些簡單的治療是否會讓他們的腸道恢復比較正常的狀態。」患者的自我實驗可以為這類研究提供線索。在一項稱為「緩解生物群系」(Remission Biome)的自我實驗計畫中,有兩名ME/CFS患者發病前曾是在職科學家,他們正在測試可能協助緩解症狀的不同細菌補充劑。

惠特摩補充說,COVID長期症狀患者往往比ME/CFS患者更快確診,所以這種病症提供新的機會來研究病毒感染如何影響微生物群系並引發長期症狀。

除了研究之外,提升關於ME/CFS和COVID長期症狀的醫學教育,也可能協助辨別及治療患者。緩解生物群系的其中一名患者兼研究人員塔瑪拉.洛馬努克(Tamara Romanuk)說:「目前有數十萬人沒有確診、沒有治療,他們正在嘗試「生物駭客」(biohack)的方式應對嚴重的病毒後疾病。」她說,即使正式治療可能還要數年才能問世,但「知道自己在做什麼的臨床醫護人員」可以更準確診斷這些人,並幫忙處置他們的症狀。

 

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