10億細(xì)菌一口悶：馬歇爾和幽門螺旋桿菌的不解之緣
作者：科學(xué)聲音知識寫作訓(xùn)練營? 王寧
引
1984 年 6 月 12 日上午 11 點[1]，澳大利亞弗里曼特爾醫(yī)院的一間實驗室中，32 歲的巴里·馬歇爾從同事尼爾·諾克斯手中接過一根玻璃試管。他把試管舉到眼睛的高度，在澳洲冬日的陽光中端詳著試管底部的一點蛋白胨水。
“體積？”馬歇爾問。
諾克斯回答：“10 毫升”。
“pH 值？”馬歇爾又問。
諾克斯回答：“8.0”。
馬歇爾說：“好，做好記錄，等實驗成功了我們發(fā)論文。再次確認(rèn)下，菌落數(shù)？”
諾克斯回答：“反復(fù)測過了，10 的 9 次方[2]?！?/p>
馬歇爾說：“10 的 9 次方，也就是……10 億。10億 菌落，一定足夠了?！?/p>
諾克斯擔(dān)憂地看著馬歇爾：“非得這樣做嗎？”
馬歇爾擠出一個微笑：“不用擔(dān)心。如果實驗成功，這些細(xì)菌也只是讓我患上消化性潰瘍，又不會要了我的命。再說了，其他醫(yī)生治不好，我們治得好。我們知道病根是什么，這次實驗不正是為了證明這個嗎？”
諾克斯仍舊很擔(dān)憂：“夫人知道嗎？”
馬歇爾微笑著回答：“我沒告訴阿德里安，不想讓她擔(dān)心。她若是知道了一定會攔著我。我應(yīng)該只有很輕微的癥狀，甚至完全沒有癥狀，不用告訴她?！?/p>
但諾克斯卻笑不出來，他心里知道，事情并沒有馬歇爾說得那么輕松簡單。這些細(xì)菌到底會產(chǎn)生什么樣的后果，是誰也無法確定的。最嚴(yán)重的有可能導(dǎo)致馬歇爾不得不做胃切除手術(shù)。
但馬歇爾毫不猶豫，一口喝掉了含有 10 億幽門螺旋桿菌菌落的蛋白胨水。諾克斯接過空空的試管，感嘆：“馬歇爾先生，您真是瘋了！”，馬歇爾平靜地說：“這是唯一的辦法了?！?/p>
馬歇爾為什么要喝這些聽著名字就有點兒恐怖的幽門螺旋桿菌呢？這是一個長長的故事，我必須要從頭給你講起。
馬歇爾與幽門螺旋桿菌的不解之緣
馬歇爾畢業(yè)于西澳大利亞大學(xué)醫(yī)學(xué)專業(yè)，畢業(yè)后進(jìn)入皇家帕斯醫(yī)院工作。1981 年 7 月，輪換工作制度把馬歇爾帶到了胃腸病科。導(dǎo)師告訴馬歇爾，沃倫醫(yī)生對一些病人進(jìn)行胃部活檢時發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)菌，需要有人對這些病人進(jìn)行隨訪，看看他們有什么臨床疾病。馬歇爾覺得自己能應(yīng)付得來便接下了這項任務(wù)，但當(dāng)他拿到病人名單后立刻產(chǎn)生了極大的興趣，因為名單中有位病人是馬歇爾認(rèn)識的。那是位四五十歲的女士，她被嚴(yán)重的胃痛折磨，但是檢查下來，除了胃部有些發(fā)紅，以及沃倫醫(yī)生發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌外，就找不到任何異常了。按當(dāng)時醫(yī)學(xué)界的普遍認(rèn)識，消化性潰瘍是由胃酸分泌過多引起的，而胃酸分泌過多則是由精神壓力過大引起的，因此，這位女士被轉(zhuǎn)到了精神病科。醫(yī)生一邊念叨業(yè)界著名的諺語“無酸，無潰瘍”[3]，一邊給她開了抗抑郁藥物[4]。然而這些藥物并沒有什么療效，胃痛仍然折磨著她。
馬歇爾很同情這位女士的遭遇。于是，在一個平常的下午，他找到了喜歡喝濃郁黑咖啡、抽小雪茄的羅賓·沃倫醫(yī)生，開始一起研究在病人胃中找到的、有著彎曲外形的細(xì)菌。
圖：Robin Warren（左）和Barry Marshall
馬歇爾的業(yè)余愛好發(fā)揮了很大作用。他建立了從醫(yī)院圖書館到美國國立衛(wèi)生研究院國家醫(yī)學(xué)圖書館的網(wǎng)絡(luò)連接，使得他可以檢索大量醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)。在今天，這幾乎是科研工作的標(biāo)配，但在當(dāng)時馬歇爾可能是唯一具有這一條件的醫(yī)生。在接下來的半年多時間里，馬歇爾廣泛閱讀了所有能找到的相關(guān)論文，論文的參考文獻(xiàn)，再到參考文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)。漸漸地，他發(fā)現(xiàn)消化性潰瘍相關(guān)論文中反復(fù)提及這種生活在胃中、具有彎曲外形的細(xì)菌，卻沒有引起足夠的重視。馬歇爾敏銳地覺察到，這種細(xì)菌和消化性潰瘍之間可能存在某種內(nèi)在的聯(lián)系，他心想：“或許一篇有趣的論文正在誕生?！?/p>
1982 年，馬歇爾和沃倫正式開始研究這種細(xì)菌和消化性潰瘍的關(guān)系。正所謂萬事開頭難，剛一開始，馬歇爾就遭遇了挫折。他需要在培養(yǎng)基中對這種細(xì)菌進(jìn)行體外培養(yǎng)，卻接連失敗。培養(yǎng)了一個又一個胃活檢標(biāo)本，就沒有一個發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌生長。翻一翻實驗記錄，已經(jīng)接連失敗 30 次了。明明使用了標(biāo)準(zhǔn)的彎曲菌培養(yǎng)基，明明培養(yǎng)了標(biāo)準(zhǔn)的 48 小時，怎么就不行呢？馬歇爾百思不得其解，幾乎都要放棄了。
心灰意冷之下，他決定復(fù)活節(jié)假期好好陪陪妻子和孩子，工作的事先丟到一邊。5 天假期過完，回到實驗室的馬歇爾驚喜地發(fā)現(xiàn)，自己忘記扔掉的第 31 個樣本的培養(yǎng)基長滿了菌落[5]。
又經(jīng)過了很多次試驗，馬歇爾才終于確認(rèn)，這種細(xì)菌不是一般的彎曲菌，它生長較為緩慢，最佳培養(yǎng)時長是 3 到 5 天，而不是 48 小時。這時的馬歇爾還不知道，很多年后，核糖體 RNA 測序顯示這種細(xì)菌只是在外形上和彎曲菌相似，其實并不屬于彎曲菌屬，而是屬于螺桿菌屬。
接下來的工作較為順利，馬歇爾和沃倫陸續(xù)對許多病人進(jìn)行了胃部活檢，大部分患者胃中都發(fā)現(xiàn)了這種細(xì)菌，體外培養(yǎng)也有不少的成功案例。馬歇爾興沖沖地在 10 月份召開的當(dāng)?shù)蒯t(yī)師學(xué)院會議上展示了他和沃倫的研究結(jié)果，沒想到卻碰了一鼻子灰。有人說這是些無害的細(xì)菌，還有人說正是因為得了潰瘍這種細(xì)菌才乘虛而入，大量繁殖，甚至有些人說根本不可能有細(xì)菌能夠生活在酸性如此強的胃中，一定是培養(yǎng)基被污染了。面對批評，馬歇爾沒有氣餒，他覺得當(dāng)?shù)蒯t(yī)師水平有限，于是向澳大利亞胃腸學(xué)會提交了他們的研究結(jié)果。
這時，馬歇爾已經(jīng)完成了在皇家珀斯醫(yī)院的醫(yī)生培訓(xùn)，無法續(xù)簽下一年的合同，不得不停止和沃倫的合作，離開皇家珀斯醫(yī)院。他受邀加入了西澳大利亞州的另一家醫(yī)院——弗里曼特爾醫(yī)院，繼續(xù)胃腸病學(xué)和微生物學(xué)方面的研究。
在新的工作單位，馬歇爾收到了澳大利亞胃腸學(xué)會的回復(fù)，他們不僅拒絕了馬歇爾和沃倫的論文，而且還把這篇論文評為 1983 年收到的論文中最差的 10%。
圖：拒絕信原件
面對這樣的結(jié)果，馬歇爾備受打擊。其實，同行不接受他的論文，不是沒有道理的。因為，馬歇爾并沒有能按照著名的科赫法則的要求來證明這種細(xì)菌和胃潰瘍之間的因果關(guān)系?？坪辗▌t共有四條，第一條法則是該細(xì)菌必須存在于每個病例中。這條馬歇爾早就證實了。第二條法則是該細(xì)菌必須能從病人身上分離出來，能在體外進(jìn)行純培養(yǎng)。這條他也實現(xiàn)了。第三條法則是該細(xì)菌的純培養(yǎng)物接種到健康的易感宿主身上時，必須能再現(xiàn)該疾病。這條，馬歇爾還沒能做到。第四條法則是該細(xì)菌必須可以從實驗感染的宿主身上恢復(fù)。
所以，馬歇爾想要證明自己是對的，就必須要用這種細(xì)菌感染某種動物，讓它患上消化性潰瘍才行。馬歇爾首先嘗試了醫(yī)學(xué)實驗中最常用的小白鼠，沒能成功。接著他又開始用小豬做實驗，一連進(jìn)行了6個月，還是沒能成功。小豬不僅沒得消化潰瘍，而且長得飛快。這讓馬歇爾非常沮喪，我懷疑他當(dāng)時大概認(rèn)為自己不適合做科研，更適合去養(yǎng)豬。
時間來到了 1984 年，終于有了一個好消息，《柳葉刀》發(fā)表了馬歇爾和沃倫合著的論文《胃炎和消化性潰瘍患者胃中的不明彎曲桿菌》[6]。這篇論文的內(nèi)容是他們以前的研究成果，即觀察到許多胃炎和消化性潰瘍患者胃中存在不明彎曲桿菌。雖然沒有證明不明彎曲桿菌就是病因，但能在醫(yī)學(xué)頂級期刊發(fā)表論文，馬歇爾還是非常開心的。他已過而立之年，同齡人紛紛在事業(yè)上取得成就，他也總算做出點成績來。馬歇爾和沃倫兩家人為此特意一起出去慶祝。沃倫的妻子說他們可能會得諾貝爾獎，馬歇爾開玩笑說，幾年后諾獎就會發(fā)給沃倫和自己。[7]
然而事情遠(yuǎn)不如他想象中那么順利，動物實驗仍然一籌莫展。與此同時，他看到醫(yī)生還是給消化性潰瘍患者開抗酸和抗抑郁藥物。有位病人幾乎死于潰瘍出血，馬歇爾認(rèn)定只需要一點點抗生素就能治好他。但馬歇爾無能為力，因為不是他的病人，他無權(quán)干涉。他也曾向主治醫(yī)生大喊：“這是錯誤的治療！”但主治醫(yī)生回答說：“我要對病人負(fù)責(zé)。我不能因為一篇沒有確定結(jié)論的論文就擅自改變用藥指南?！瘪R歇爾知道，醫(yī)生這么做也是對的，他唯一能做的只能是努力找到證據(jù)。
第二天，當(dāng)馬歇爾再去探望這位病人時，發(fā)現(xiàn)床空了。他問護(hù)士：“他去哪了？”護(hù)士回答：“去做切除胃的手術(shù)了。”[8]這個結(jié)果更加刺激了馬歇爾。
馬歇爾不知道自己是怎樣回到實驗室的，一路上他反復(fù)思考實驗的問題到底出在哪里，為何總是不成功。他一遍又一遍地默念科赫法則：“接種到健康易感宿主身上時必須能再現(xiàn)該疾病”、“接種到健康易感宿主……”忽然，靈光一閃，易感宿主，對，易感宿主！現(xiàn)在唯一已知的易感宿主是人，是人！所以最有可能成功的是直接使用人進(jìn)行實驗。但又有誰愿意拿自己的健康來做實驗?zāi)兀繘r且還要求這個人沒有胃腸道疾病，沒有消化性潰瘍家族史。馬歇爾想到了一個人，那個人符合所有條件，并且愿意拿自己做實驗，那個人就是他自己。
馬歇爾有些猶豫，真的要這樣做嗎？他沒有想好。“先確認(rèn)下自己是否真的符合條件吧?！彼@樣想著，便請自己的腸胃病學(xué)導(dǎo)師[9]幫忙做胃鏡檢查，以證實自己胃中的確沒有這種細(xì)菌。導(dǎo)師問馬歇爾：“巴里，身體不舒服嗎？”馬歇爾感到有點尷尬，慌慌張張地回答：“沒，沒有?！彼蝗缓蠡冢约赫媸莻€傻子！為何要找導(dǎo)師幫自己做檢查，自己想做的實驗萬萬不可告訴導(dǎo)師。導(dǎo)師知道了難免要進(jìn)行倫理審查，就算是自愿的，也一定通不過。導(dǎo)師仿佛看出了馬歇爾的意圖，輕輕嘆了一口氣，說：“別告訴我，我不想知道了?！?[10]“這算是默許？”馬歇爾心想，“既然導(dǎo)師都默許了，不如就這么干了?！?/p>
一口悶之后的故事
檢查結(jié)果表明馬歇爾很健康，十分適合做實驗對象。于是，1984 年 6 月 12 日上午 11 點，馬歇爾吞下了 10 億細(xì)菌。
在最初的 24 小時里，他感到腹部蠕動明顯增多，晚上躺在床上，還能聽到肚子咕咕嚕嚕地叫。但接下來的近一個星期里，就再沒有其他任何癥狀了。馬歇爾很為自己如此健康而憂愁，怎么就不生病呢！直到第七天，吃完晚飯后馬歇爾才終于又感到了一點點異樣，他覺得很飽，但吃的并沒有比以往多。第八天早晨，馬歇爾不到 6 點就醒來了，他分不清是被饑餓喚醒的，還是被反胃喚醒的，反正很不舒服。忽然一陣惡心襲來，馬歇爾急忙跑到衛(wèi)生間，吐出一些粘液?？粗鴩I吐物，馬歇爾非常開心，還聞了聞。接下來幾天，馬歇爾常常感到頭痛。當(dāng)同事委婉地提醒他呼出的氣體具有腐爛味道時，馬歇爾不僅沒有難為情，反而哈哈大笑起來，熏跑了同事。
馬歇爾知道，自己終于成功地患上了消化性潰瘍，科赫法則第三條已經(jīng)證實。第十天時，馬歇爾滿懷信心，又進(jìn)行了一次胃鏡檢查。這次檢查很不順利，大量粘液順著胃鏡軟管流出，弄得很狼狽，取出的標(biāo)本又小又碎裂。但這些種種不順都只是添加了馬歇爾的信心。果然，在標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了許多螺旋桿菌，科赫法則第四條也證實了。他的實驗成功了！
圖：吞下幽門螺旋桿菌后第10天的胃黏膜和腺體，圖三有顯色的細(xì)菌
完成實驗后，馬歇爾開始服用可以殺死細(xì)菌的替硝唑。首次服藥后僅僅 24 小時，所有癥狀都完全消失了。這可以說是一次真正的認(rèn)準(zhǔn)病根治胃病。
他將這一實驗寫成論文，發(fā)表在了《澳大利亞醫(yī)學(xué)雜志》[11]。后來這篇論文成為該雜志被引用次數(shù)最多的論文之一[12]。
雖然傳統(tǒng)觀念并沒有因為馬歇爾的實驗在一瞬間就發(fā)生轉(zhuǎn)變，但慢慢地起了變化。人們開始重視馬歇爾的理論。澳大利亞國家健康與醫(yī)學(xué)研究委員會也開始資助馬歇爾進(jìn)行進(jìn)一步的研究。馬歇爾的理論在歐洲得到接受，在美國受到歡迎。
1989 年，這種細(xì)菌被正式命名為幽門螺旋桿菌。所謂幽門，就是胃的下開口，連著十二指腸的那個門。幽門和肛門一樣，有括約肌，開閉可以控制，這樣便可以調(diào)節(jié)經(jīng)過胃的消化、成為半流體物質(zhì)的食物從胃進(jìn)入十二指腸的速度。所以，幽門螺旋桿菌這個名字的含義是生活在幽門兩側(cè)、具有螺旋外形的桿狀細(xì)菌。
圖：幽門
馬歇爾的理論漸漸獲得全世界同行專家的認(rèn)可，越來越多的學(xué)者投入到對幽門螺旋桿菌的研究中。到今天，關(guān)于這種細(xì)菌的科學(xué)出版物數(shù)以萬計，甚至還出現(xiàn)了一本醫(yī)學(xué)期刊就叫《螺旋桿菌》[13]。人類關(guān)于幽門螺旋桿菌漸漸有了更多的認(rèn)識。比如幽門螺旋桿菌的易感宿主是靈長類動物，這就是馬歇爾當(dāng)年做動物實驗老是失敗的原因，他選擇的是小白鼠、小豬之類的動物，若是選擇用猩猩或猴子做實驗，或許就不用以身試毒了。
但仍有些事情直到今天也還沒有研究清楚。比如幽門螺旋桿菌無疑具有傳染性，但它如何從一個人的胃里跑到另一個人的胃里？即傳播途徑是什么，這一點目前尚不清楚。
一般認(rèn)為有三種可能的傳播途徑。第一種是因醫(yī)生的治療而引起的傳播，比如與一個病人的胃粘膜接觸過的內(nèi)窺鏡未經(jīng)消毒就被用于另一個病人，當(dāng)然這種情況極少發(fā)生。第二種途徑是糞口傳播，幽門螺旋桿菌可能隨糞便排出體外，污染了食物和水，然后進(jìn)入人體消化道感染人。第三種可能的途徑是口口傳播，如母親和孩子使用同一個勺子就有可能互相傳播。[14]可見飯前便后要洗手，分勺分筷、分餐進(jìn)食都是良好的衛(wèi)生習(xí)慣。
此外，統(tǒng)計顯示不同地區(qū)的幽門螺旋桿菌感染情況和經(jīng)濟發(fā)展水平密切相關(guān)。感染率最低的國家是瑞士，也有18.9%，感染率最高的國家是尼日利亞，高達(dá)87.7%[15]。我國感染率約為50%，[16]和全球平均水平相當(dāng)。
你大概會問，有如此恐怖的感染率，為何許多人對這種細(xì)菌聞所未聞？這是因為超過 85% 的感染者不會出現(xiàn)任何癥狀[17]，只有不到 15% 的感染者會發(fā)展為胃炎或消化性潰瘍。但長期胃炎或消化性潰瘍可能導(dǎo)致胃癌，早在 1994 年，幽門螺旋桿菌就被國際癌癥研究所列為一類致癌物[18]。有研究顯示，感染幽門螺旋桿菌的人群中，未接受根除治療的人罹患胃癌的風(fēng)險要比接受了根除治療的人高 65%，就絕對值來說，前者是1.7% ，后者是1.1%。[19]聽起來有點可怕，那么感染了幽門螺旋桿菌一定要治療嗎？在我國，一般認(rèn)為若是感染者沒有出現(xiàn)癥狀，就不需要進(jìn)行治療。[20]
2005 年 10 月 3 日，諾貝爾獎評審委員會宣布將這一年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒給澳大利亞科學(xué)家巴里·馬歇爾和羅賓·沃倫，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)了幽門螺旋桿菌以及這種細(xì)菌在胃炎和胃潰瘍等疾病中扮演的角色?！盵21]這對年過半百的馬歇爾來說是一項遲到的獎勵，也是一項實至名歸的獎勵。
尾聲
聽完了這個故事，你是否和我一樣，對科學(xué)家群體的探索精神充滿敬意。人類的知識真的來之不易。有些人認(rèn)為人類的知識來自于神。神對自己創(chuàng)造的世界全知全能，人類有幸從神那里獲得了一些知識。還有些人認(rèn)為知識來自于神秘的祖先，祖先有著后人無法企及的智慧。然而，真相是人類的知識之塔是人類自己通過一代又一代的努力，逐步搭建出來的。建造這座知識之塔的任何一塊磚背后，都不知經(jīng)歷過怎樣的艱難曲折。今天說的這個故事，只是冰山一角，每一塊磚都是一個傳奇故事。
信源
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Seeing What Others Don't, chapter 4, by Gary Klein
Marshall B , Warren J R . UNIDENTIFIED CURVED BACILLI IN THE STOMACH OF PATIENTS WITH GASTRITIS AND PEPTIC ULCERATION. 1984.
Q&A: Barry Marshall < https://www.nature.com/articles/514S6a> When did you realize your work might be worthy of a Nobel prize?
The Doctor Who Drank Infectious Broth, Gave Himself an Ulcer, and Solved a Medical Mystery
Professor Barry Marshall, gastroenterologist
Q&A: Barry Marshall < https://www.nature.com/articles/514S6a> You swallowed a culture of H. pylori to prove your hypothesis. What led you to do this, and what did your family and colleagues think?
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