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有哪些逆天的微生物?

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幽门螺杆菌。

革兰氏阴性家族的骄傲,全球 66% 的人类感染,五千年前冰川干尸里的人类的老朋友,「超级细菌」名单上的新贵,十二指肠溃疡和胃溃疡的「领主」,诺贝尔奖荣耀的贡献者,免疫抑制者,钻孔者——幽门螺杆菌。

开个玩笑,下面返朴请来了祝叶华老师,来给大家讲讲幽门螺杆菌的内容,这可能是最全的幽门螺杆菌的科普咯·~~

你知道人类历史上「最成功」的病原体是什么吗?是一种被称为幽门螺杆菌的细菌。它可以进入人体并且生存在消化道里,因此其感染非常普遍。根据美国疾病控制与预防中心的数据,全世界大约 66% 的人口感染了这种细菌。在发展中国家,这个数字甚至更糟,高达 80% 的成年人和 10% 的儿童可能有感染。多数情况下,感染幽门螺杆菌的人可能一生都感受不到任何症状。少部分人在感染以后很多年,这些细菌会在胃黏膜或者小肠的上部引起溃疡;对于更少一部分人,这种感染会导致胃癌。

2017 年 2 月底,世界卫生组织(WHO)公布了 12 种急需新型抗生素的、有抗药性的「超级细菌」,幽门螺杆菌赫然在列[1]。这种高携带率的细菌,究竟是一种怎样的存在?人类应该感到敬畏吗?

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胃溃疡背后的细菌

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如今,胃部疾病已经成为像感冒一样的常见病。在胃部不适的人群里,相当一部分患有胃炎和胃溃疡。20 世纪 80 年代,主流医学认为胃溃疡是由辛辣饮食、压力过大和其他生活习惯引起的,往往给予患者镇静剂、抗抑郁剂、心理治疗或抗酸剂治疗。直到幽门螺杆菌——一种胃里长期存在的细菌——被发现,医生们才改变了对胃溃疡的认识和诊疗手段。

1979 年,澳大利亚病理学医生罗宾·沃伦(Robin Warren)在慢性胃炎患者的胃窦黏膜组织切片上观察到一种弯曲状细菌,并且发现这种细菌邻近的胃黏膜总是有炎症存在,他意识到这种细菌和慢性胃炎可能有密切关系。 1984 年,澳大利亚科学家尼尔·诺克斯(Neil Noakes)从培养皿中提取了一些这种弯曲状细菌,将它们与微温的牛肉提取液混合,然后把混合物递给了他的同事、胃肠病学家巴里·马歇尔(Barry Marshall),马歇尔毫不犹豫一饮而尽。三天后,马歇尔感到恶心,并开始呕吐。在忍受了几天不适的症状后,他开始服用抗生素来杀死胃里的细菌。其实在「豪饮」之前,马歇尔就推测这种细菌能够引起急性胃炎和胃溃疡,胃镜检查证实了他的猜测:幽门螺杆菌在胃里作妖。这项著名的自证实验,最终使马歇尔和罗宾·沃伦获得了 2005 年的诺贝尔生理学或医学奖[2-3]

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弯曲状的幽门螺杆菌。(By Yutaka Tsutsumi, M.D.Professor, Department of Pathology Fujita Health, University School of Medicine - Copyrighted free use, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=535442)

带来「诺奖荣誉」的幽门螺杆菌其实是一种革兰氏阴性菌,它们通常以覆盖并保护着胃和小肠内壁的粘膜层组织为家。对大多数人来说,它不会引起溃疡和别的症状,但有时候,幽门螺杆菌进入身体后会侵袭胃内壁。胃内壁是一个重要的隔断层,隔断胃酸和别的组织,当幽门螺杆菌对胃内壁造成足够的破坏,胃酸就会透过胃内壁,造成溃疡,还可能会引起出血、感染,或阻止食物通过消化道。有研究称,90% 以上的十二指肠溃疡和 80% 以上的胃溃疡都是幽门螺杆菌引起的,这种细菌还被认为与胃癌有关关[4]

接触受污染的食物,水或器皿会感染幽门螺杆菌,这在缺乏洁净的水或良好排水系统的国家或社区中比较常见。直接接触感染者的唾液、呕吐物或粪便,也会感染、传播幽门螺杆菌,接吻和共用餐具便是两种常见的传播方式。在欧美等国家,幽门螺杆菌的携带率比亚洲国家低,这与用餐习惯有很大关系——分餐制在一定程度上阻断了这种微生物在人际之间的传染。也有研究称,幽门螺杆菌有家族遗传性,主要是由母亲遗传给下一代。

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分餐有利于隔断幽门螺杆菌传播。(来源:unslplash.com)

分餐有利于隔断幽门螺杆菌传播。(来源:

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幽门螺杆菌陪伴人类已久

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事实上,幽门螺杆菌是人类的老朋友了——这种细菌已经存在了上万年。

1991 年 9 月,两名德国徒步旅行者在阿尔卑斯山脉的冰川中发现了后来被认定为是最古老的自然保存的冰木乃伊—— 「冰人奥茨(Ötzi)」。「冰人」估计死于五千年前,科学家们利用非侵入性诊断和基因组测序等高科技研究了他神秘的过去。目前已经可以确定,「冰人」在 45 岁左右死亡,身高约 1.60 米,重 50 公斤。为了研究他的饮食习惯,科学家解剖了他的胃一探究竟:除了最后一餐食物的残渣外,胃里还发现了幽门螺杆菌,且菌株似乎与今天在中亚和南亚发现的致病性亚洲菌株最为相似[5]

作为人类最常见的致病菌之一,幽门螺杆菌和它的人类宿主一起分布在全球,形成了一个独特的分布模式,科学家可以利用这种模式来重建人类迁徙的历史。例如,现存的欧洲幽门螺杆菌种群是亚洲和非洲细菌的杂交体,但关于杂交发生的时间和地点存在不同的假设,反映了欧洲人复杂的人口历史。「冰人」幽门螺杆菌几乎是亚洲起源的细菌种群杂交前就存在于欧洲的纯粹代表,这表明非洲人口在过去的几千年里就到达了欧洲[5]

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冰人奥茨(来源:wikipedia.com)

目前,高度重组的幽门螺杆菌已非常适应人类胃里的酸性环境。一项新的研究表明,幽门螺杆菌的遗传变异使疫苗研制变得很复杂。同时,它的易变性使其能够不断适应酸性环境所带来的挑战,从而建立一种持续的感染,如果不加以治疗,这种感染可能是终生的[6]

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幽门螺杆菌:杀还是留

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目前,检测幽门螺杆菌的方法有侵入性和非侵入性检测两大类。侵入性的检测主要依赖胃镜,包括快速尿素酶试验、胃黏膜组织切片染色镜检和细菌培养。非侵入性检测包括 13C 或 14C 呼气试验、血清幽门螺杆菌抗体、粪便幽门螺杆菌抗原检测[7]。在检测确定感染幽门螺杆菌后,如果有幽门螺旋杆菌引起的溃疡,需要通过治疗杀死病菌,从而治愈胃内壁,防止溃疡复发。通常需要 1 到 2 周的治疗才能好转。

医生会根据具体情况使用以下几种不同类型的药物:

▪ 抗生素:用来杀死体内的幽门螺杆菌。一般需要至少两种抗生素(目前中国的医院最常开的药物是胶体果胶铋、雷贝拉唑、阿莫西林、克拉霉素和甲硝唑等)。为什么要采用多种抗生素? 传统观点认为,一种抗生素杀不死细菌,通常要同时使用至少两种抗生素。

▪ 通过抑制质子泵(proton pump)来减少胃酸含量的药物,包括右兰索拉唑(Dexilant),埃索美拉唑(Nexium),兰索拉唑(Prevacid),奥美拉唑(Prilosec),泮托拉唑(Protonix)或雷贝拉唑(Aciphex)。

▪ 碱式水杨酸铋,它也可以协助抗生素杀死幽门螺旋杆菌。

▪ 阻断组胺(anti-histamine)的药物,因为组胺会促使胃酸分泌。这些药物包括西咪替丁(Tagamet),法莫替丁(Fluxid,Pepcid),尼扎替丁(Axid)或雷尼替丁(Zantac)。

治疗方案有可能意味着每天服用 14 粒或更多的药片,持续好几周。遵循医嘱非常重要。如果没有用正确的方式服用抗生素,体内的幽门螺杆菌就可能产生抗药性,这会使感染更难治疗。完成治疗后大约 1-2 周,可以再次进行测试呼吸或粪便检测,以确保彻底清除了感染。

随着人类对抗生素的过度使用,用于清除幽门螺杆菌的常用抗生素往往不能成功地在耐药患者中根除该菌:约有 20% 的人一次杀菌往往不会成功,还需要调整抗生素进行二次杀菌。而且人们服用抗生素治疗幽门螺杆菌,也会顺带杀死部分有益健康的细菌。有研究称,在服用抗生素来治疗幽门螺杆菌感染的同时,如果搭配服用益生菌,那么根除幽门螺杆菌的可能性就更大,而抗生素对胃肠道的负面影响也更小。另外,一些食物疗法称,食用蜂胶、西蓝花嫩芽(broccoli sprouts)、大蒜等也可以辅助治疗幽门螺杆菌感染[8],但食物疗法还有待获得更多数据支持。

但是,对幽门螺杆菌赶尽杀绝究竟是不是好事?有研究称,就在病菌消退的同时,其他健康问题也出现了。自上世纪 50 年代以来,患有过敏、哮喘或自身免疫性疾病的患者数量激增。人和大量的微生物共享着自己的身体,人类的微生物群落(一种我们身上和体内微生物的复杂生态)在健康中扮演着重要的角色,尤其是对免疫和新陈代谢而言。纽约大学的传染病专家马丁·布莱泽(Martin Blaser)认为,肥胖、哮喘和食管反流患者人数的增加是扰乱微生物群的结果。他在《消失的微生物》(Missing Microbes)一书中指出,虽然抗生素挽救了无数人的生命,但它们是对我们微生物群的一种攻击,幽门螺杆菌的消失,将导致哮喘和肥胖等疾病的增加[9]

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马丁·布莱泽《消失的微生物》(Martin Blaser:Missing Microbes)

布莱泽是最早注意到幽门螺杆菌可能对人类也有益处的科学家之一。当他看到有关胃溃疡患者的数据时,他联想到了它积极的方面,即胃溃疡患者很少患心脏病或食道癌。另一方面,体内没有幽门螺杆菌的人不会出现很多溃疡,但更有可能出现胃灼伤和反流问题,有时甚至会导致癌症。如今,就连前面提到的因为幽门螺杆菌的发现而获得诺贝尔奖的马歇尔也看到了幽门螺杆菌的「两面性」——危险和有益。他表示幽门螺杆菌在人的胃里并非只是作怪,有时也会充当有益的居民。它们会略微抑制免疫系统,协助减少过敏的概率,这样你就不会那么容易哮喘和面对花粉、麦麸或花生时产生过度的反应[9]

不过,如果幽门螺杆菌已经给宿主造成了破坏,如引发溃疡,那就必须接受治疗了。

参考文献

[1] https://www.statnews.com/2017/02/27/who-list-bacteria-antibiotic-resistance/ .
[2] https://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/when-scientists-experiment-on-themselves-h-pylori-and-ulcers/.
[3] https://www.newscientist.com/article/mg12617163-300-science-can-you-catch-an-ulcer/.
[4] https://www.cdc.gov/ulcer/files/hpf.
[5] Frank Maixner, Ben Krause-Kyora, Dmitrij Turaev, et al. The 5300-year-old Helicobacter pylori genome of the Iceman[J]. Science, 351(6269), 162-165.
[6] Sandra Nell, Iratxe Estibariz, Juliane Krebes, et al. Genome and Methylome Variation in Helicobacter pylori With a cag Pathogenicity Island During Early Stages of Human Infection[J]. Gastroenterology, 2017; DOI: 10.1053/j.gastro.2017.10.014.
[7] gi.dxy.cn/article/521065.
[8] Kafshdooz T , Akbarzadeh A, Majdi Seghinsara A, et al. Role of Probiotics in Managing of Helicobacter Pylori Infection: A Review[J]. Drug Res. 2017, 67(2): 88-93.
[9] 马丁·布莱泽 著, 傅贺 译. 消失的微生物[M]. 湖南科学技术出版社, 2016, 8.

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