第二章 深層連結（節錄）

從系統生物學的角度來看，想了解引發當前公衛危機的那些疾病，關鍵在於腸道及腸道菌相。因為科學已經顯示，在身體的溝通網絡中，腸道是連接各種器官系統的中心點。

為了解釋腸道是如何運作並成為至關重要的一環，請稍待片刻，讓我先仔細介紹一下網絡科學。如果以白話文來解釋，可以說複雜網絡是由節點（網絡中的個別元素）和邊（節點之間的連接或路徑）所組成的。

這裡提供一個更簡單的思考方式：俗話說，「條條大路通羅馬。」古羅馬帝國時期，條條大路都會通向羅馬，羅馬就是該特定的交通網絡中最重要的節點。與現代大城市一樣，羅馬的重要性不僅在於其地理上的連通性，也在於它對整個國家的影響――或者，正如網絡科學家會說的，它的中心性（centrality）。中心性的判斷方法，是看一個節點在大型網絡中，對溝通和訊息交流的影響力有多大。另外，還有兩個術語也可用來形容每個節點最基本的屬性：它的點度（degree），也就是連接到它的路徑數量，以及它的強度（strength），也就是它在網絡中參與的程度。羅馬在古代帝國扮演如此重要的角色，與其他節點（城市）的連結數量如此繁多，表示羅馬是這個網絡的樞紐。

現在試想一下你的身體是一個網絡，而體內器官是一個個的節點。就整體功能而言，有些器官比其他器官更為重要，那些器官就是所謂的樞紐。生物路徑（pathways）或邊，是生物系統彼此溝通的不同方式。有些路徑是固定的，比如神經束和心血管系統；其他路徑則是高度變動的溝通系統――循環免疫系統、數不盡的循環分子（荷爾蒙、發炎分子、代謝物），甚至是血球細胞。

網絡科學最重要的概念之一，就是系統的可擴展性（the scalability of systems），意思是儘管網絡是由基因、分子、細胞、器官，甚至人等不同實體組成，但基本屬性、行為和反應皆是由相同的數學規則決定。從基因和分子網絡一直到人類的社交網絡――全部都是以相互影響的方式在運作。互動規模有大有小，從最基本的生物交換到最複雜的社會系統，再一路回到原點。例如，飲食導致腸道菌網絡發生變化，也會改變大腦網絡，進而引發社交互動時的行為改變，然後再次影響大腦網絡，最終導致腸道菌網絡中的基因表現出現更多變化。

由此可見，我們身體的各個系統，從小到大――從腸連結體到腦連結體再到大腦－身體網絡――彼此之間不僅持續溝通，也不斷互相影響。與其他器官連結較多的器官就是樞紐，每個樞紐都由「小世界網絡」組成，直接連結到所有其他的器官。器官網絡的結構――節點之間的連通性和路徑的數量――也受其他不同規模的網絡所影響，比如我們的個體基因網絡。

儘管這種以整體觀點看待身體的研究仍在發展中，但在我看來，毫無疑問地大腦和腸道是相連的，由粗大的神經電纜和無數在血管中循環的訊息傳遞分子雙向溝通，它們是身體器官網絡中最重要的樞紐。這兩個主要樞紐若發生變化，就會在全身產生連鎖反應。這裡舉個例子，來看看這在現實世界會如何發生：芝加哥的暴風雪破壞了身為交通樞紐的奧黑爾機場，國際航班取消，接著是國內航班取消，最終機場乘客遭到滯留。樞紐遭到破壞的連鎖反應，就是最終導致整個網絡遭到破壞、甚至完全關閉。今天，我們看到了生活型態改變所帶來的現代「暴風雪」破壞了大腦－身體網絡內的樞紐，也打斷或關閉了必要的交流。有愈來愈多的科學證據讓我相信大腦－身體網絡的改變，是導致我們罹患各種疾病、進而引發健康危機的原因。這些改變之所以發生，是因為我們的身體系統自工業革命之後，就開始持續暴露在各種挑戰下，並在過去七十五年之間急速攀升。這些挑戰包括空氣汙染、土壤汙染、水汙染；有毒化學物質暴露；都市化；濫用抗生素和其他藥物；慢性壓力；以及最重要的，愈來愈不健康的飲食習慣。所有挑戰都影響了我們的腸道菌相，也因此影響了整體健康。這些變化雖然微小，卻大大改變了腸連結體及微生物體之間自古以來的互利關係。

一般來說，兩者之間的互動能夠容忍一定程度的不協調和破壞。也就是說，兩者合作時可以適應各式各樣的挑戰，如良性感染、短期使用抗生素和漸進式的飲食改變。比起身體其他部位，腸道菌相更能靈活適應瞬息萬變的世界，但現代生活源源不絕的壓力，已經讓它無法與腸道在生理上保持同步。這種日益嚴重的生理不協調，已經威脅到腸道與腸道菌長期的共生關係。

這樣長期破壞下，也改變了連接器官（節點）的生物路徑（邊）。同時改變了體內複雜的分子語言，以及腸道菌產生的代謝物。器官間溝通出現的這些變化――尤其是大腦、肝臟、心臟和腸道之間的訊息干擾――已經損害了器官的功能。最終改變了整個大腦－身體網絡的結構和功能，這個結果在我看來，解釋了最近幾十年來各種疾病的同時增加。如果想在最緊迫的公共衛生議題上取得進展，當務之急是解決腸道、腸道免疫系統，以及腸道菌相之間的互動日益失去協調的問題。

第三章 新興觀察：健康的腸道菌相（節錄）

我們能否檢查一個人的腸道菌相健不健康？

來找過我的每一位患者，幾乎都希望我能檢查出他們是否擁有健康的腸道菌相。不僅如此，他們也希望我能建議他們哪些益生元和益生菌是最好的，以精準解決任何不足之處。唉，事情沒那麼簡單。

愈來愈多公司聲稱他們可以為患者提供「微生物指紋」（microbial fingerprint），比如DNA測試、腸道中微生物的類型及數量的數據，以及評估微生物的功能，藉此提供個人診斷和治療建議。

五十三歲的記者莎拉，就是個很好的例子。她是一名好奇的病人，對自己棘手的症狀感到沮喪，於是決定親手解決問題，把自己的糞便樣本送去分析。莎拉來找我諮詢的時候，正在治療持續腹脹和水腫的毛病，以及令她沮喪的莫名其妙增加的快七公斤體重。她之所以覺得困惑，是因為雖然她的飲食包括了紅肉、含糖飲料，以及義大利麵及米飯等澱粉類，但她發誓在過去幾年裡她並沒有真正改變她的飲食習慣。她同時也患有一些恍惚的症狀，比如她所說的「腦霧」和精神不濟。她提到她對某些食物過敏，包括麩質、乳製品、扁豆，以及她對多年來開立許多藥物的過敏。

在網路上研究了她的症狀後，莎拉確信這些健康問題與她不健康的腸道和腸道菌相有關。她迫切地想弄清是哪裡出了問題，也想知道如何減輕多餘的體重。她來找我之前，已經看過兩位腸胃專科醫師。第一位醫師診斷她的症狀是小腸細菌過度增生（SIBO）和「腸漏症候群」。這位醫師開了利福昔明（Xifaxan）的抗生素療程，這是一種不被腸道吸收的抗生素，經常用於治療腹脹症狀。服用抗生素後，莎拉暫時覺得好了很多――她的腹脹消退了，覺得精力充沛――但這兩種症狀在療程結束的幾週後再次復發。第二位醫師建議莎拉嘗試低FODMAP飲食法――減少攝取在腸道中會發酵的寡醣、雙醣、單醣和多元醇的飲食――這種飲食法在有腸躁症和容易腹脹的患者之間，變得愈來愈流行。

這種飲食剝奪腸道菌的主要食物來源，移除了會在腸道中發酵的短鏈碳水化合物，例如在豆類和其他蔬菜等植物纖維中找得到的那些，進而減輕了她因為腸胃過敏而脹氣的情形。莎拉注意到脹氣的症狀有所改善，但效果不足以讓她繼續實行這種限制的飲食。

莎拉還給我看了兩份她的糞便腸道菌相所分析出來的診斷測試報告，一份來自「美國人腸道計畫」（American Gut Project），另一份來自一家Viome的公司。近來，我的患者前來看診時，經常拿著類似這些報告或其他關於他們腸道菌叢的商業分析，希望我可以幫助他們解讀結果，並且提供客製化的診斷治療。但直到目前為止，這些檢查跟透過抽血報告檢查膽固醇或血糖並非同一回事。正如我對莎拉解釋的，我們的科學尚未達到那一步，儘管這些報告中能收集到引人注意且實用的訊息。

首先，我查看了她那份美國人腸道計畫的檢測結果。該計畫是一項眾包全球公民的科學研究，由微生物體研究先驅勞勃‧奈特博士（Rob Knight）和加州大學聖地牙哥分校的傑克‧吉伯特博士（Jack Gilbert），於二○一二年共同創立。我常建議我的患者把自己的糞便樣本寄給美國人腸道計畫。參與者捐款九十九美元，便會收到一個收集糞便樣本的工具包。同時，每個人要填寫一項問卷調查，包括一般健康狀況、疾病史、生活方式和飲食習慣的問題。作為回報，患者會收到一份附有圖表的簡短報告，詳細說明他們腸道中主要住著哪些菌群，以及他們相較於全世界其他一萬兩千人左右的檢測結果差別在哪裡，還有他們與其他性別相同、年齡相似或飲食雷同的人比較後的結果。（甚至還有一張圖表，將客戶的腸道菌叢與知名作者麥可‧波倫極其健康的腸道菌群進行對比！）該報告還會顯示四種數量最多的分類群和四種最豐富的腸道菌，這表示受試者的飲食中擁有最多它們喜歡的食物。為了找出住在受試者複雜樣本中的細菌有哪些，豐富度又是如何，美國人腸道計畫使用了標準分析技術測試16S rRNA，這是一種原核生物（prokaryotes）特有的遺傳標記，而所謂的原核生物指的是沒有細胞核的單細胞生物――細菌和古菌（archaea）。我相信，如果想知道一個人腸道中微生物的多樣性和豐富性，這是個便宜又可靠的測試。

然而，千萬別忘了，這項計畫的目的不是為了提供患者一些參考資訊，而是為了讓科學界對人類的微生物體獲得進一步的理解――哪些類型的細菌生活在何處、每種細菌的數量，以及它們是如何被飲食、生活方式和疾病影響。換句話說，這個研究計畫並沒有宣稱他們的結果有助於解釋症狀或提供特定療法。美國人腸道計畫所收集的所有數據都開放給大眾使用，提供全世界的研究人員挖掘探索，希望能在個人的腸道菌組成及其飲食方法、運動習慣、抗生素使用與否和生活方式等因素之間，找到有意義的關聯。

我們一起讀她的檢測報告時，我很清楚莎拉的數據挺典型的。她和數據庫中所有其他受試者的平均結果很相似，數量較多的腸道菌主要是厚壁菌和擬桿菌。而厚壁菌又比擬桿菌多得多，與莎拉高脂肪、低纖維的標準美國飲食一致。更重要的是，四種最豐富的分類群鑑定出來的是擬桿菌屬、瘤胃球菌科、糞桿菌屬和布勞特氏菌屬――所有分類群都是在健康腸道中會找到的。

我懷疑莎拉正處於更年期，卵巢分泌的雌激素愈來愈少，雖然這並沒有反映在她的報告中。體重增加和腹脹通常與更年期有關。遺憾的是，這些惱人的症狀並沒有簡單的解釋或治療方法。不過，最近我的研究小組獲得了美國國立衛生研究院的資助，開始著手研究腸道菌相與更年期女性的性荷爾蒙發生劇變之間的關係。這項研究的目的是為莎拉遇到的這類難題發展出更有效的治療方法。

我向莎拉提及這項研究，告訴她事實上有證據顯示腸道菌相與調節體內雌激素的濃度之間，有著複雜的關聯。其他研究顯示，腸道菌相是循環溝通系統的一部分，女性的性荷爾蒙、肝臟、腸道和身體的許多其他部位都包含在內。如果這個系統出現變化，例如雌激素濃度下降，或能夠分解雌激素的腸道菌數量改變，將會改變這種溝通，並可能導致像莎拉那樣的症狀。

雖然覺得科學很有趣，但莎拉仍想要一個可以遵循的計畫來緩解她的症狀，所以我們又看了她的第二份來自西雅圖公司Viome的分析報告。他們不是單看腸道中各種微生物的相對比例，而是分析微生物的實際基因表現，目的是為了精準提供客製化的飲食建議。根據Viome公司的說法，他們的最終目標是找出根本原因來預防慢性疾病，甚至讓病情逆轉。而他們認為根本原因，就是腸道菌相的失衡、發炎和生態失調。

Viome的分析報告專注在微生物的功能上，這是我們現在能夠分辨腸道菌相是否健康的方法之一。他們使用一種叫做「總體轉錄體學」 的頂尖分析方法，研究所有腸道基因和人類基因合成的RNA（核糖核酸）分子產物。這是評估腸道菌功能的絕佳方法，因為腸道菌用來與彼此和全身溝通的分子，必須藉由腸道基因轉錄成RNA的步驟所生成。

Viome公司的「腸道智力測驗」對一系列的腸道功能進行評分，並協助標記為良好或需要改進。這些腸道功能大致分成以下幾個主題，像是消化效率、腸壁健康、總產氣量、蛋白質發酵能力和代謝健康等等。莎拉的「腸道健康報告」顯示她在腸壁健康、發炎指數和總產氣量這些分數上需要改進。

Viome結合分析技術與人工智慧（AI），提出了客製化的食物建議。他們把食物分類成：超級食物、盡情享用、盡量少吃和避免食用。他們同時也會推薦特定的營養補充品、益生元和益生菌。根據Viome的說法，他們已經使用成千上萬人的腸道菌相數據來訓他們把食物分類成：超級食物、盡情享用、盡量少吃和避免食用。他們同時也會推薦特定的營養補充品、益生元和益生菌。根據Viome的說法，他們已經使用成千上萬人的腸道菌相數據來訓練他們的AI引擎，因此能夠準確預測哪些食物和營養品最適合某個特定患者的腸道菌相。

雖然我相信Viome用來分析腸道菌功能的方法是最先進的，而且優於其他類似的糞便測試，但目前來說，他們提供的客製化飲食和營養補充品建議，並不是依據公開的科學，或醫學期刊上發表過的精心臨床實驗。因此，我不認為這些是最好的建議。然而，我相信在不久的將來，像Viome這樣的方法對於預測、診斷和治療慢性疾病擁有巨大的潛力，並能迎來客製化醫療的新時代。

與此同時，我告訴莎拉，在科學界發表夠多的科學證據支持這些建議之前，我其實比較喜歡一種行之有年的老派方法。先從以植物為主的飲食開始，因為這種飲食已經明確顯示與健康狀況相關，而且也有愈來愈多的研究證明對各種慢性病有明顯的健康上的好處。其中最好的例子，就是傳統的地中海飲食。採取這種飲食時，請仔細注意那些經常引發消化道症狀的食物，然後開始盡量少吃，或在必要時完全不吃。乳製品和豆類會增加產氣量，通常被認為是症狀觸發因素――這並不意外，因為大多數成年人沒有分解乳糖的乳糖酶，而且有些豆類的代謝物容易增加大腸的產氣量。像優格或克菲爾酸奶這類的發酵乳製品，通常最不容易引起脹氣。我也建議莎拉少吃所有的動物性產品，包括乳製品和紅肉。

以植物為主的飲食提供了來自各種植物的大量纖維，不僅可以增加腸道菌的多樣性和豐富度及其產生的代謝物分子（包括促進健康的短鏈脂肪酸），還可以降低總卡路里的攝取量，因為這些食物的熱量密度較低；換句話說，每單位重量含有比較少的卡路里。

讓我以碳水化合物為例來說明這一點。如果你吃下一百克不含任何纖維的精製糖，而它每克的熱量密度為四卡，你等於吃下四百卡的熱量，因為所有的糖都會在小腸前段迅速吸收。這些熱量不會到達大腸中的腸道菌，也無助於它們的多樣性。另一方面，如果你攝取一百克富含纖維的複合碳水化合物――像是地瓜、全麥麩或燕麥麩、古穀物或野米，這些食物的熱量密度都較低――你會吃下大約七十卡的熱量，或精製糖六分之一左右的熱量，而這些複合碳水化合物中的纖維，將為腸道中各種不同的腸道菌提供食物。

除了地中海飲食外，我建議莎拉在她的日常飲食中添加自然發酵的食物或飲料，開始進行適度的規律運動，並挑選一個禮拜的某一天進行限時進食法（我將在第七章詳細討論）。我成功說服莎拉，她的腹脹症狀和體重增加有一個相當簡單的解決方案。她一直仰賴昂貴的測試和益生元及益生菌膠囊。我協助她客製化她的飲食，幫她減少每日的卡路里攝取量，同時增加她腸道菌相的多樣性和豐富度。