「微嗜氧」培養細菌突破關鍵
 
吞下桿菌效法神農精神
 

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☉王錦堂(台大醫學院微生物學科暨研究所教授)
《2005年諾貝爾獎特輯1》醫學 捍衛消化道
2005.10.30 中國時報
  諾貝爾各大獎項得主已經全部揭曉,《中國時報》特別推出專輯,由中央研究院院士朱敬一教授策畫,邀請各領域專業人士為文,連續兩周在本版探討各得獎項目的主題、研究價值及其重要性,為讀者提供即時資訊與深度知識。本周率先以醫學獎、化學獎為焦點話題,告訴你「幽門螺旋桿菌」以及「烯互換觸媒應用」對全球的影響、貢獻,以及研究者的小故事。

諾貝爾醫學獎

★得主:馬歇爾、華倫
抓出腸胃疾病凶手 幽門螺旋桿菌
沒有人知道,如果Marshall像某些非常努力的研究者,假日還到實驗室的話,幽門螺旋桿菌是否迄今仍無法發現……
 
澳洲臨床醫學專家馬歇爾(左)與華倫,共同 獲得本屆的諾貝爾 化學獎。(美聯社)
  2005年諾貝爾醫學獎由澳洲的兩位臨床醫師馬歇爾 (Barry Marsh all)與華倫 (Robin Warren)獲得。他們因為在1982年成功的自人類胃中培養出幽門螺旋桿菌 (Helicobacter pylori),而使得許多消化道疾病的觀念與治療方法發生革命性的鉅變而獲獎。和許多前諾貝爾 獎得主的故事類似,這個發現有一點偶然與運氣,也在初期廣為科學界所排斥,然而Marshall堅持到底的學術精神及毅力,使他們最後終於改變世界。

  由於一個世紀前即有不少病理學者發現,人類或動物的胃中有彎曲狀的革蘭氏陰性菌,但嘗試做細菌培養者,近百年卻都沒有人成功,其中還有一次的報告最後證實樣本早已受到污染。因此消化醫學與微生物學之學者均認為,在胃中強酸環境下,不會有細菌生存,加上生理學與病理學的權威人士均認為,在壓力因素下過度分泌的胃酸才是消化性潰瘍的主因,因此,50多年來,這兩個理論成了消化醫學的金科玉律,在Marshall與Warren前,沒有人挑戰這個想法。

「微嗜氧」培養細菌突破關鍵

碳同位素吹氣試驗 (Urea Breath Test) :病人服下同位素碳 (* C,目前多用13C) 的尿素 (Urea) 之後,胃中如有幽門螺旋桿菌,則其尿素(酉每)會將Urea分解成氨 (NH3) 和二氧化碳 (13CO2),13 CO2會由血液循環至肺部,十至二十分鐘後吹氣,檢驗呼出之氣體即可知道胃中是否有幽門螺旋桿菌。

  Robin Warren從1967年開始就一直在澳洲西部的城市──伯斯 (P erth)的皇家伯斯醫院 (Royal Perth Hospital)擔任病理科醫師。在 1979年Warren發現人類的胃黏膜有彎曲狀的細菌,接著二年他也注意到了某些種類的胃炎病人特別容易找到此菌 (例如十二指腸潰瘍的病人),到此為止其實也都沒有超過百年前的觀察,沒有培養出菌種, Warren也無法往下探索。

  1981年Barry Marshall到伯斯醫院擔任消化系住院醫師,並經由介紹想和Warren做一個研究計畫。Warren於是建議Marshall從胃切片培養細菌,由於Warren及Marshall和Perth醫院的微生物學者Goodwin討論之後認為,此菌可能是曲狀桿菌 (Campylobacter),因此用微嗜氧 (5%的氧氣)的方法培養,這是一個重要的關鍵,因為幽門螺旋桿菌在無氧環境或者普通大氣 (氧氣為21%)中均無法生長。

  Marshall在最初的37次培養中均依照曲狀桿菌之標準方法,並在4 8小時觀察培養皿,結果都沒有發現菌落,第38次的培養剛好在1982 年4月的復活節,Marshall於五天假期結束後再回來觀察,結果培養皿上長出了透明的菌落,這個在人類胃中生存數千年以上的細菌,第一次在體外培養成功。沒有人知道,如果Marshall像某些非常努力的研究者,假日還到實驗室的話,幽門螺旋桿菌是否迄今仍無法發現。

吞下桿菌效法神農精神

  由於Warren與Marshall有一些不同的意見,因此他們分別以各人名字將此結果於1983年以letter的形式發表於英國的醫學雜誌《刺絡針 (Lancet)》,並於1984年兩人達成共識後再共同發表正式的文章於《 Lancet》並命名Campylobacter pyloridis;由於pyloridis為錯誤的拉丁文法,兩年後 (1986年)被其他學者建議改名為Campylobacter pylori,再經過三年的微生物分類研究,認定Helicobacter pylori 不屬於Campylobacter這一屬 (genus),於1989年才正式定名為Heli cobacter pylori並沿用至今。因此研究早期Helicobacter pylori的文獻必須查三個名字。

  雖然其他的研究者也陸續培養出幽門螺旋桿菌,但仍然沒有人相信幽門螺旋桿菌感染和消化道的疾病有關,為了符合德國微生物學家柯霍 (Robert Koch)所提出的柯霍氏準則,Marshall自己吞下了幽門螺旋桿菌的培養液,結果他得了胃炎,但「不幸」沒有得到十二指腸潰瘍,因此只有胃炎符合柯霍氏準則,潰瘍病則不符合(現在我們已經知道只有單一因子的感染症才能全部符合柯霍氏準則)。當時一種重金屬──鉍 (Bismuth),常用來治療消化性潰瘍,但作用原理不明白。

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