潘懷宗/益生菌阻止壞菌引起的中毒休克症候群

▲▼ 腸、腸胃、腸道、益生菌、腸道細菌、生理期、經痛。(示意圖/123RF)
▲壞菌可能引起發燒、腹瀉。(示意圖/123RF)

文/潘懷宗 藥理學教授

壞菌(病原菌)感染使人生病,甚至可能會造成死亡,決定病況嚴重程度的因素很多,除了自身免疫系統的強弱外,這隻細菌所釋放出來的毒素到底有多毒,也是一個決定性的因素。科學界經過詳細研究後,將壞菌所分泌出來的毒素概括分成兩類,第一類為普通毒素(Conventional Antigents「普通抗原」),第二類為超級毒素(Superantigens「超級抗原」)。超級毒素有很多,組成了一個家族,叫做超級毒素家族,而不同的超級毒素可以引起不同的嚴重病症,像是「毒性休克症候群」(Toxic Shock Syndrome;TSS)、川崎病、猩紅熱以及嚴重的食物中毒等等。其中TSS的表現症狀是突然發燒、嘔吐、腹瀉、全身皮疹,草莓舌和低血壓,98% 的TSS病人需要住院,約4.1%的人會死亡,不可小覷。

引起TSS的超級毒素已經被找尋出來,其中最主要的是TSST-1(Toxic Shock Syndrome Toxic-1),也就是會引起TSS症狀的毒素1號。某些特定的金黃色葡萄球菌就會分泌這種超級毒素TSST-1,造成休克症候群,且被感染的部位大多來自於粘膜表面(特別是陰道和腸胃道),當然也可以來自皮膚的傷口。另外鏈球菌所分泌的致熱外毒素(Streptococcal Enterotoxin),亦屬於超級毒素的一種,也發現會導致TSS。

▲益生菌。(示意圖/123RF)
▲壞菌所分泌出來的毒素概括分成兩類,第一類為普通毒素,第二類為超級毒素。(示意圖/123RF)

美國的調查報告顯示,所有的TSS中,和女性月經期間有關的感染,稱為「月經相關TSS」,佔所有TSS的59%,多為金黃色葡萄球菌感染。曾有一名29歲知名模特兒Lauren Wasser因為衛生棉條感染TSS,最終截肢才保住一命。另有一名英國14歲女孩,首次使用衛生棉條就感染TSS,5天後病逝,登上了國際新聞版面。「非月經相關TSS」佔所有TSS的41%,感染原因像是:外科手術18.3%、產後或流產11.5%等等,而非月經相關的TSS中,女性竟然仍佔大多數(73%)。

科學界已知,衛生棉條吸收力太強,會使陰道環境過於乾燥,容易導致黏膜受傷破損,進而產生感染。雖然國際間已經立法規定吸收力太強的衛生棉條禁止生產,但廠商仍須把可以販售衛生棉條的吸收力大小,清楚標示在產品包裝上,好讓女性同胞能夠依照自己的月經量,做出正確的選擇。另外,像是更換棉條前需洗手、不可超過8小時不更換、游泳泡湯後需立即更換、禁止將棉條放在浴室潮濕處防止發霉等等的保護預防措施,也應該要嚴格執行。

▲衛生棉、衛生棉條。(示意圖/123RF)
▲科學界已知,衛生棉條吸收力太強,會使陰道環境過於乾燥,容易導致黏膜受傷破損,進而產生感染。(示意圖/123RF)

為了降低TSS的發生率,科學家一直以來,都希望能夠找出更為積極有效的預防辦法,這就是今天這篇論文的重點。2023年7月美國愛荷華大學卡弗醫學院微生物/免疫學科的施利弗特教授(Patrick Schlievert),和俄亥俄州的寶潔公司合作(The Procter & Gamble Company),發表了一篇研究論文,聲稱將兩種益生菌放入女性衛生棉條中,就可以抵抗並阻止TSS的產生,若將來上市後,將嘉惠廣大女性族群,同時也可以擴大到其他的應用領域,像是皮膚傷口感染或腸胃道感染等等。研究成果也已經刊登在美國微生物學會之官方期刊《微生物學譜》(Microbiology Spectrum)的國際雜誌上。

首先,在競爭生長實驗中,測試了兩種乳酸桿菌(Lactobacilli):鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus Acidophilus)和嗜酸乳桿菌(Lacticaseibocillus Rhamnosus)的抑菌效果。其中鼠李糖乳桿菌不會影響金黃色葡萄球菌的生長,但可以抑制它產生TSST-1毒素。而嗜酸乳桿菌不僅具有殺死金黃色葡萄球菌的能力,又能阻止其產生 TSST-1毒素。這些功效經過進一步研究,認為是歸因於(1)益生菌分泌乳酸,讓生長環境酸化後,阻止細菌生長、(2)益生菌放出過氧化物(像是H2O2)殺死細菌以及(3)益生菌產生其他抗菌分子抑制毒素產生等等。當兩種益生菌同時和金黃色葡萄球菌一起培養時,嗜酸乳桿菌的功效佔有主導的地位。接著在人類陰道黏膜細胞的體外培養實驗中,也證實了益生菌可以抑制超級毒素所引起的不良免疫風暴,也就是說,即使殘存的少數細菌產生了任何超級毒素,益生菌仍然可以預防炎症風暴,防止多重器官衰竭,避免危及生命。最後的研究結論顯示,這兩種益生菌確實可以降低月經和小腸結腸炎相關TSS的發生率。

▲白色念珠球菌、黴菌性陰道炎。(示意圖/123RF)
▲曾有一名29歲知名模特兒Lauren Wasser因為衛生棉條感染TSS,最終截肢才保住一命。(示意圖/123RF)

論文第一作者愛荷華大學醫學院施利弗特教授認為,將這兩種益生菌添加到衛生棉條或其他月經產品中,可以大大降低與月經相關的TSS風險和全球發病率,像這樣一個簡單的預防舉動,就可以讓數百萬弱勢群體受益(12歲以上的人中有20%無法產生,也永遠不會產生TSS的抗體),何樂而不為呢?

施利弗特教授是目前世界上一直在研究TSS及其預防的科學家之一,歷經幾十年來,從未間斷。在1980年代初期,他是第一位發現超級毒素1號會引發免疫系統過度反應(免疫風暴)的研究人員,並進一步瞭解在高吸收性衛生棉條使用下,金黃色葡萄球菌感染之後,是如何促進毒素1號產生的詳細過程。針對未來的工作,施利弗特教授打算利用益生菌來預防金黃色葡萄球菌所造成的皮膚感染,特別是針對有異位性皮膚炎(Atopic Dermatitis)或第2型糖尿病的患者,因為這些人的皮膚上經常會有能夠產生超級毒素的金黃色葡萄球菌,這些細菌對標準的抗生素治療都有抵抗性。眾所皆知,糖尿病患者如果不幸感染了這些會產生超級毒素的細菌,容易導致足部潰瘍,如果治療不成功,就可能會導致截肢。施利維特教授認為益生菌是預防這些併發症的一種相當有效的方法,應該積極加以推廣應用才是。

參考文獻:
1. Patrick M. Schlievert, Adriana V. Gaitán, Samuel H. Kilgore, Amy L. Roe, Johanna Maukonen, Liisa Lehtoranta, Donald Y. M. Leung, Daniel S. Marsman. Inhibition of Toxic Shock Syndrome-Associated Staphylococcus aureus by Probiotic Lactobacilli. Microbiology Spectrum, 2023; DOI: 10.1128/spectrum.01735-23

關鍵字: 潘懷宗 益生菌 壞菌

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