撰文∕內科部胸腔內科 陳彥甫醫師
在傳統醫學觀念中，健康的肺部長期被視為「無菌」器官，只有在肺炎或感染時才會出現細菌。然而，隨著次世代基因定序（Next-Generation Sequencing, NGS）技術快速進步，這項觀念已被徹底改寫。現代醫學發現，肺部並非一片荒蕪之地，而是一座充滿生命力的微型生態系，棲息著多種與人體共生的微生物，統稱為「肺部微生物菌叢（Lung Microbiota）」。這些看不見的微生物居民，與人體免疫系統維持微妙平衡；一旦菌相失衡（Dysbiosis），便可能引發慢性發炎、加速肺功能下降，甚至增加急性惡化與住院風險。這項新知，正逐步改變我們對慢性呼吸道疾病的理解，也開啟精準醫療的新時代。
誰住在肺裡？肺部菌叢的來源與生態
健康肺部常見菌種多來自口腔與上呼吸道，例如 Prevotella、Veillonella、Streptococcus等菌屬。它們可能透過睡眠、吞嚥時的微量吸入（Microaspiration）進入下呼吸道，形成穩定的肺部生態系。肺部菌叢是否穩定，主要取決於三大因素：
- 生物輸入：口腔細菌或外界微生物進入肺部的速度。
- 微生物清除：纖毛運動、咳嗽反射與免疫防禦能力。
- 局部生長環境：氣道黏液堆積、慢性發炎與氧氣濃度變化。
當這三者維持平衡時，肺部處於健康狀態；一旦失衡，原本共生菌群可能被致病菌取代，進而造成疾病惡化。
肺部菌叢由微生物輸入與宿主清除能力維持動態平衡；當平衡失調時，可能導致氣喘、肺阻塞及支氣管擴張症惡化。
肺部微生物菌叢與慢性肺病的關鍵關係
慢性阻塞性肺病（COPD，肺阻塞）：肺阻塞病人因長期吸菸、空氣污染或職業暴露，造成氣道受損與清除能力下降，使細菌更容易定殖。研究發現，病人肺部常出現 Haemophilus、Moraxella、Pseudomonas增加，而菌種多樣性下降。這些變化與肺功能惡化、反覆急性發作及住院風險增加密切相關。部分病人若合併嗜酸性發炎體質，也可能對吸入型類固醇或生物製劑反應較佳，顯示肺阻塞治療已進入個人化時代。
支氣管擴張症(Bronchiectasis)：支氣管擴張症病人因氣道永久擴張、痰液滯留，形成細菌滋生溫床。最具代表性的病原菌為綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa），與肺功能下降、反覆感染及死亡率增加有關。如上圖所示，支氣管擴張症病人常呈現變形菌門（Proteobacteria）增加與菌相單一化，代表肺部微生態失衡。本院研究亦發現，菌相多樣性愈低者，未來急性惡化風險愈高。
氣喘（Asthma）: 過去氣喘被視為過敏與免疫疾病，但近年研究證實，肺部菌叢也參與其中。某些氣喘病人若氣道菌相偏向特定細菌，可能較容易反覆發作，或對類固醇治療反應較差。因此，未來氣喘治療除了控制發炎，也需關注氣道微生態變化。
看懂菌叢的工具：16S rRNA 與 Shotgun 定序
傳統臨床檢驗多仰賴細菌培養（Culture Method），將檢體放置於培養皿中觀察是否有細菌生長，再進一步辨識菌種與抗生素敏感性。這種方法對急性感染診斷仍十分重要，但也有其限制，例如部分細菌生長速度慢、培養條件特殊，甚至無法在一般培養環境中生長，因此可能低估肺部真實的微生物多樣性。
相較之下，次世代基因定序（NGS）技術可直接分析檢體中的微生物DNA，不需等待培養結果，也能偵測傳統培養不易發現的細菌，讓醫師更完整了解肺部菌叢組成與變化。若要落實精準醫療，首先必須知道「誰住在肺裡」。如下方圖所示，目前肺部菌叢研究常使用兩種主要定序技術：
16S rRNA 定序：針對細菌特有的16S核糖體基因進行分析，可快速辨識細菌種類，回答「誰在那裡（Who is there?）」，適合初步菌相分析與菌種多樣性研究。
Shotgun 宏基因體定序：直接定序檢體中的所有DNA片段，可進一步解析菌種功能、抗藥基因、毒力因子與代謝路徑，回答「它們在做什麼（What are they doing?）」，提供更深入的臨床資訊。
簡單來說，若傳統培養像是在培養皿中尋找會長出的細菌，16S rRNA 定序像是查看肺部居民名單，而 Shotgun宏基因體定序則像是閱讀整個社區的履歷與行為資料。這些新工具，讓醫師得以看見過去無法看見的肺部世界，也讓慢性肺病治療逐步邁向更精準、更個人化的時代。
臺大醫院雲林分院的研究成果與特色
臺大醫院雲林分院近年積極投入肺部微生物菌叢研究，聚焦雲林地區常見的慢性肺病，包括肺阻塞、氣喘與支氣管擴張症，並建立前瞻性臨床資料庫與生物樣本平台。透過支氣管肺泡灌洗液、痰液誘導及血液檢體分析，我們結合：
- 肺部菌叢定序分析
- 發炎生物標記檢測
- 肺功能檢查
- 胸部電腦斷層影像
- 臨床長期追蹤資料
研究顯示，不同疾病病人具有各自獨特的菌相特徵，而這些菌相與發炎程度、疾病嚴重度及預後密切相關。這些成果不僅提升本院研究能量，也讓在地病人受惠於最新精準醫療發展。
未來展望：AI＋菌叢＋精準醫療
肺部菌叢研究未來可望應用於三大方向：
- 分析菌相多樣性與病原菌：了解病人肺部是否處於失衡狀態。
- 預測急性惡化風險：提早辨識高風險病人，及早介入治療。
- 選擇最佳治療策略：依據菌相特徵選擇抗生素、生物製劑或其他個人化療法。
肺部菌叢由微生物輸入與宿主清除能力維持動態平衡；當平衡失調時，可能導致氣喘、肺阻塞及支氣管擴張症惡化。
透過AI分析，我們有機會提早辨識高風險病人、預測急性惡化、選擇最合適藥物，真正做到「對的病人，在對的時間，接受對的治療」。此外，「腸肺軸（gut-lung axis）」也是熱門新方向。研究發現，腸道菌叢會影響全身免疫，進一步改變肺部發炎反應。未來透過飲食調整、益生菌介入或菌相治療，可能成為慢性肺病的新武器。
結語
肺部微生物菌叢的發現，改變了我們對呼吸道疾病的理解。肺部不再只是氣體交換器官，更是一個與微生物共生的生態系。從肺阻塞、氣喘到支氣管擴張症，「誰住在肺裡」可能影響疾病走向，也決定治療策略。臺大醫院雲林分院將持續深耕精準醫療與肺部菌叢研究，守護雲嘉地區民眾的呼吸健康，讓看不見的微觀世界，成為看得見的醫療進步。
門診部陳彥甫主任