幽門螺旋菌:胃的友善敵人

幽門螺旋菌和我們有著奇妙的互動,它不僅能調節胃酸的分泌,也是科學家追蹤人類遷徙的重要標記。

撰文/布雷塞(Martin J. Blaser)
翻譯/涂可欣

幽門螺旋菌(Helicobacter pylori)是人類最古老、也是最親密的同伴之一,然而科學家卻花了一個多世紀才認清它們。德國解剖學家早在1875年就發現人類的胃黏膜層裡住著一種螺旋菌,但因為無法培養出純系菌株,這項結果就遭到忽視而遺忘。一直到了1982年,澳洲醫生馬歇爾(Barry J. Marshall)和華倫(J. Robin Warren)才分離出這種細菌,讓科學家終於能開始探討幽門螺旋菌在胃中的角色。接下來的10年裡,研究人員發現胃裡帶有這種微生物的人,罹患消化性潰瘍(胃壁或十二指腸壁破損)的風險較高;而幽門螺旋菌還可 能引發一種最常見的胃癌。


當科學家漸漸得知幽門螺旋菌的重要性時,也同時發現,這種細菌的據點正逐漸失守。雖然幾乎所有開發中國家的成年人都帶有這種微生物,但已開發國家的感染率卻降低了很多。美國的流行病學家相信,由於公共衛生的改善和抗生素的普遍使用,阻礙了細菌的傳播,使得過去100年來,幽門螺旋菌在已開發國家正逐漸消聲匿跡。當幽門螺旋菌節節敗退時,消化性潰瘍和胃癌的罹患率也跟著降低;然而與此同時,食道疾病(包括胃酸逆流和一種特別容易致命的食道癌)卻有激增的現象,有廣泛而充足的證據顯示,這些疾病的增加與幽門螺旋菌的消失有關。


這種細菌實際上可能會保護人們免於食道疾病,這有著重要的意義。譬如說,對於目前用來根除胃中幽門螺旋菌的抗生素療法,應重新加以評估,以免其傷害大於效益。為充份了解幽門螺旋菌對健康的影響,研究人員一定得詳察這種微生物和宿主之間複雜的互動網絡。最後,研究幽門螺旋菌,將可協助我們了解其他寄居在人體內的細菌,以及人類和細菌發展出如此密切關係的演化過程。


多樣化的幽門螺旋菌

科學家著手研究幽門螺旋菌後,很快就發現,從不同人身上分離出來的菌株,具有高度的歧異性。(光是在同一個人胃裡,就可能找到多種菌株。)雖然這些菌株的外表相同,它們的遺傳密碼卻有極大的差異。研究人員已定出了兩個菌株的基因組DNA序列:兩者皆有一個小型染色體,由將近170萬個核?酸組成,約有1550個基因。(比較一下,寄居在人類腸道內的大腸桿菌有500萬個核?酸 ,人類則有約30億個。)驚人的是,這兩株幽門螺旋菌的基因組中,有6%的基因是各菌株所獨有的;即使是兩菌株都有的基因,其核?酸序列也有相當程度的變異。


同一物種裡存在這樣高的歧異度,實在非常罕見。人類和黑猩猩是兩個不同的物種,然而兩者的遺傳差異和幽門螺旋菌菌株間的變異相比,卻是小巫見大巫:人類和黑猩猩的基因組,有99%的序列是一模一樣的!幽門螺旋菌基因組的高度變異,顯示這種細菌要不是歷史悠久,就是沒有一種特別的變 異型最能適應人類胃裡的環境,進而取代其他菌株。事實上,上述兩個說法都對。


我的實驗室已經鑑定出兩種特別型態的變異。我們在1989年時,將選取的幽門螺旋菌基因片段插入大腸桿菌的DNA中,讓大腸桿菌製造幽門螺旋菌的蛋白質,以此建立了幽門螺旋菌的基因庫。接著我們利用胃裡帶有幽門螺旋菌的人(就是我!)的血清,來篩檢大腸桿菌產生的蛋白質樣本。由於我的免疫系統已接觸過幽門螺旋菌,血清中的抗體能辨認幽門螺旋菌的一些蛋白質。我身體的抗體辨識出來的第一個樣本,帶有一段我們現在稱為cagA 的基因,負責製造蛋白質「細胞毒素攜帶抗原A」(cytotoxin-associated antigen A,簡稱CagA)。cagA 是第一個發現只出現在部份幽門螺旋菌、而非所有菌株皆有的基因。後來研究顯示,感染了帶有cagA 基因的幽門螺旋菌的人,和感染缺乏此基因菌株的人比較起來,有較高機率會發展成消化性潰瘍或胃癌。


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