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為何霍亂總在暖季出現?

作者: 陳華鈞

霍亂是由帶有霍亂毒素(cholera toxin)的霍亂弧菌(Vibrio cholerae)感染所造成的,製造霍亂毒素的基因不是霍亂弧菌自己的;這段基因是帶在會感染霍亂弧菌的 CTX phage上。但是在水域環境中只有極少部份的細菌帶有 CTX phage,因此並不是所有霍亂弧菌都有感染能力。

霍亂的流行具有季節性,通常在春天會爆發感染。但是即使在霍亂流行的時節,水域環境中還是只有約 1% 的霍亂弧菌可以被培養出來。過去的研究指出環境中的細菌通常處於一種稱做 viable but not culturable (VBNC) 的特殊生理狀態,如果把這些細菌直接接種到實驗室的培養基裡,經常是沒辦法大量繁殖的。為了因應這種狀況,一群美國的科學家們在最近的一個研究中試著用帶有螢光的抗體來標定水域中霍亂弧菌的存在,及探討霍亂隨季節變化消長的原因。

前人的研究指出,當霍亂弧菌被培養在不含養份的環境下時,細菌會由略為弧形的長桿狀變成球狀,並且聚集在一起形成生物膜(biofilm)。在這一篇新的研究中發現,培養在室溫下的細菌會比培養在 4℃ 的細菌還來的早形成較完整的生物膜,卻也會比較早失去在培養基上生長的能力。因此當它們形成生物膜的同時也會漸漸失去了在培養基上生長的能力。但是如果把那些形成生物膜且失去生長能力的細菌注射到兔子體內後,又可以重新恢復生長能力而造成動物的死亡;而處在不良環境下但不在生物膜裡的細菌,經過同樣的處理後卻無法恢復生長能力。因此生物膜可能是霍亂弧菌在惡劣環境下的避難所。

由這個結果得到的推論是,在環境溫度較高時霍亂弧菌較快形成緊密的生物膜,當我們經由飲食吃進了躲在生物膜裡的細菌時,就比較容易被這些恢復生長能力的細菌感染。一旦水溫下降,細菌形成生物膜的能力變差,這時候即使我們吃進了那些不在生物膜裡的細菌,也會因為他們不具有生長能力而不容易被感染。這也說明了為什麼霍亂總是在較溫暖的季節出現了。

想知道為什麼在環境中帶有 CTX phage 的霍亂弧菌這麼少嘛?請繼續閱讀原始研究報告。

Viable but nonculturable Vibrio cholerae O1 in biofilms in the aquatic environment and their role in cholera transmission

Munirul Alam, Marzia Sultana, G. Balakrish Nair, A. K. Siddique, Nur A. Hasan, R. Bradley Sack, David A. Sack, K. U. Ahmed, A. Sadique, H. Watanabe, Christopher J. Grim, A. Huq, and Rita R. Colwell

PNAS 2007 104: 17801-17806

原發表於 30.6 kJ

關於作者

慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。