细菌恐惧症疗法：现实检查版

以下内容摘自《论语》第一章 对微生物星球的恐惧：恐菌安全文化如何让我们变得不那么安全。

当我姐姐第一次进入酒店房间时，她会随身携带一盒消毒湿巾，擦拭最近可能与人类接触过的每一个表面。 在这件事发生之前，她没有做任何其他事情。 无需坐下，无需拆包。 没有什么。

“你为什么这么做？” 我问她。

“你永远不知道里面有什么或是谁，”她回答道。

我想，无论走到哪里都是如此，但当时我并没有进一步强调。 我姐姐有细菌恐惧症，我知道即使我是一名传染病研究员，她也不会相信她弟弟可能说的任何话。 但也许你会的。

细菌恐惧症患者生活在否认之中

细菌恐惧症（也可以拼写为germaphobes）生活在否认之中，因为微生物无处不在，而且无法避免。 在任何给定时间，地球上估计有 6×10^30 个细菌细胞。 无论以任何标准衡量，这都是一个巨大的生物量，仅次于植物，超过所有动物的30倍以上。 微生物占海洋生物量的 90%，有 10^30 个细胞，相当于 240 亿头非洲象的重量。 您呼吸的空气中含有大量有机颗粒物，其中包括 1,800 多种细菌和数百种以孢子和菌丝碎片形式存在于空气中的真菌。 有些微生物可以在空气中停留数天到数周，通常是借助灰尘或土壤颗粒。 我们呼吸的空气的绝对密度意味着我们在户外的每一小时都会吸入数千个微生物颗粒。 进入室内并没有太大不同，因为室内空气通常与直接的室外环境相关，但由于通风和占用情况而存在差异。 几乎不可能找到任何地方，无论是室内还是室外，是完全无菌的，尽管有些地方比其他地方更脏。

如果您在发霉、被水损坏的地下室工作，而没有佩戴防护呼吸器，剥去发霉的干墙可能会让您很容易接触到数亿雾化的真菌孢子，刺激您的喉咙、鼻窦和肺部。 你在秋天耙过的叶子，那些你暂时忽略的叶子，直到它们变得湿漉漉的、棕色的一团糟，直到天气最终变得干燥和温暖，当你终于有时间耙或吹的时候，它们可能会释放出一团细菌和真菌。他们。 后来，当你在吊床上放松时，你可能会有点咳嗽。 那是你的肺部试图清除你搅动和吸入的所有微生物。 但你可能已经克服了它。 肺部非常擅长清除大多数颗粒，甚至是活颗粒。

早些时候，在夏天，当你在湖里游泳时，一接触到水，你就会接触到数万亿微生物。 在夏季，细菌和其他单细胞生物已经在温暖、营养丰富的水中大量繁殖，达到了天文数字的水平。 即使你认为你可以闭嘴，但你并没有完全阻止他们。 没问题，你说，我就在游泳池里游泳，避免所有这些细菌。 然而，尽管游泳池含有抗菌水平的氯，但仍可能含有粪便 大肠杆菌李和 铜绿假单胞菌。 甚至别让我开始玩儿童泳池。 你觉得游泳尿布停得多吗？ 不。 粪便和随之而来的微生物找到了办法。

湖泊和水池中的所有细菌不仅仅在水中自然生活和繁殖。 很大一部分源自动物，包括人类。 我们的皮肤、口腔和肠道里藏有数万亿细菌。 泳池里没有微生物是因为化学处理不起作用，里面有微生物是因为 里面有人。 我们 字面上的细菌工厂。 它遍布我们全身、我们的内心、以及我们接触到的一切。

当我上大学时，当地的一个兄弟会举办了一场热水浴缸马拉松筹款活动，参与者被赞助尽可能长时间地坐在热水浴缸中。 有些人这样做了几个小时。 在接下来的几天里，他们中的许多人出现了发痒、红色、凹凸不平的皮疹，毛囊周围出现水泡。 毫不奇怪，在热水浴缸中的所有时间都将它们变成了大型细菌肉汤培养物，由附近的兄弟会成员和联谊会女孩进行接种。 热水，即使经过化学处理，也无法永远抑制细菌的生长，而且细菌很可能会在皮肤上定居并引发皮疹。 绿脓杆菌，呈指数级增长。 没有任何险恶的外界污染。 这一切的根源 假单胞菌毫无疑问，是人民自己。

人类作为微生物生物反应器

我们的身体寄生着如此多的微生物，以至于我们的细胞（总数约 10 万亿）的数量是微生物数量的十倍（总数约 100 万亿）。 我们身体的微生物群极其多样化，有数千种细菌和真菌，总共表达 4.4 万个基因，而我们的基因组只有 21,000 个基因。 正如科学作家兼生态学家阿兰娜·科伦 (Alanna Collen) 在她关于人类微生物群的优秀入门书中指出的那样 10% 人类，从基因上来说，我们甚至不是人类的 10%，实际上更像是 0.5%。

我们何时何地获得所有这些微生物？

对于任何目睹过自然分娩的人来说，很明显婴儿并不是在完全干净的环境中出生的。 首先，母亲的阴道充满细菌，主要是该属细菌 乳杆菌。 你可能会认识到 乳酸菌 从酸奶产品的成分表来看，因为它往往是主要成分。 这就是为什么一些脆脆的助产士告诉孕妇，如果她们认为自己可能感染了酵母菌，就在阴道上擦酸奶。 那么，宝宝会接触酸奶细菌吗？ 没有错！ 但这还不是全部。 另一种常见现象是产妇可能会排便。 由于下腹部和骨盆压力很大，临产妇女常常会开始失去控制，有时会把所有东西都推出去。 结果，除了阴道细菌之外，婴儿还可能接触到母亲的粪便细菌。 如果这种接触没有在出生时发生，也可能在以后的医院或家庭中发生，因为粪便细菌很容易雾化/空气传播并被吸入或吞咽。 不管怎样，每一个健康的婴儿最终都会被 E。大肠杆菌, 杆菌, 梭菌, 葡萄球菌及 链球菌 物种，仅举几例。 如果母亲正在母乳喂养，婴儿也会接触到额外的乳酸杆菌和双歧杆菌。

一旦婴儿开始吃固体食物，她的肠道微生物群就会适应新的纤维、糖、蛋白质和脂肪来源，并且多样性增加，微生物群更加“类似于成人”。 成人微生物组在婴儿出生后第一年的活力较弱，但成人微生物组仍可能因饮食、整体健康状况、抗生素暴露或感染的变化而受到破坏。 我将在第二章中更详细地介绍这些变化如何破坏微生物组以及它们如何与现代健康问题相关。 但即使存在这些干扰，人们仍然体内充满了微生物，并且每天在家中、学校、办公室或地球上的几乎任何其他地方都会接触到大量额外的微生物。

家是细菌滋生的地方

当测序技术也被用来确定家庭和办公室空气和灰尘中的微生物多样性时，结果令人着迷。 室内微生物可以以生物气溶胶的形式存在于表面或空气中。 毫不奇怪，室内微生物和生物气溶胶的主要来源是当地的室外环境。 然而，生物气溶胶也来自动物和人类居住者，由于呼吸、皮肤细胞脱落或使用厕所。 通过行走、吸尘、清洁甚至睡觉，表面上的颗粒可以作为生物气溶胶重新悬浮在空气中，因为你的床上充满了死皮细胞、真菌和细菌。

在任何有人居住的家庭或建筑物中，人类定殖的细菌种类都很丰富。 事实上，可以通过微生物特征来预测一个家中的居民主要是男性还是女性，因为男性比例越高，微生物的丰度越高。 棒杆菌, 皮肤杆菌属及 罗斯布里亚 物种，而雌性与增加有关 乳酸菌 物种。 一个家庭是否养猫或狗也可以通过16S rRNA测序来确定。 狗带来的细菌多样性更高，有 56 种不同类型的细菌，而猫有 24 种。 猫至少会清洁自己，并且花更少的时间嗅对方的屁股，所以也许这可以解释其中的差异。

更令人印象深刻的是，随着更多个体的微生物群被测序，很明显每个人都拥有独特的微生物菌落，就像指纹一样独特。 尽管在成年后或多或少保持稳定，但这些独特的微生物组可能会因饮食、年龄和激素等因素而改变。 此外，基因相关且同居的个体往往也有更相似的微生物同居者。 一项研究确定，当一个家庭离开家时，他们的微生物会停留几天，逐渐减少到无法检测到的水平。 法医科学家将来可以利用微生物指纹的丢失来帮助重建嫌疑人离开家或藏身处的时间线。

毫不奇怪，浴室是家庭或建筑物中接触表面或空气中微生物的最佳场所。 在浴室里，像冲马桶这样简单的事情就会产生含有数十亿细菌的生物气溶胶，其中一些细菌会在空气中停留数小时，时间长到足以传播到附近的每个表面。 盖上盖子可以减少细菌羽流，但没有您想象的那么多。 即使反复冲洗也不能完全消除充满粪便细菌的生物气溶胶的产生。 结果，当你走进卫生间时，你就会吸入细菌，你接触到的任何东西都会被细菌覆盖。 这对你的牙刷来说不是一个好兆头。 但无论如何，你还活着。

除了我们从母亲以及出生期间和出生后的直接环境中接触到的微生物之外，我们肠道中定植的微生物最主要的来源是由我们所吃的食物决定的。 对于母乳喂养的新生婴儿来说，母乳既是细菌的来源，也是这些细菌喜欢的食物。 除了乳晕周围皮肤上的微生物外，母乳中的一些细菌可能源自肠道，并通过循环免疫细胞转运至乳腺。

此外，当婴儿直接从乳房喝牛奶时，一些口腔细菌也会与牛奶相关的微生物一起进入肠道。 以这种方式转移的细菌类型取决于母亲的饮食和喂养方式（例如直接通过乳房或间接通过吸乳）。 当添加固体食物时，婴儿微生物组会发生变化，直到 2 岁左右开始类似于或多或少稳定的成人微生物组。 大量研究的结果表明，生命早期阶段对于成人微生物组的发育最为关键。

两小时零五秒胃肠道末日

我们都认识一些痴迷于保持食物“清洁”的人。 扔掉放在桌子上的时间比吃饭时间长的食物或掉在地板上的任何东西已经成为第一世界相当普遍的做法。 因此，很少有启发式或捷径规则变得流行，例如不吃食物的“两小时规则”，以及吃掉到地板上的食物的“五秒规则”。 在我看来，五秒钟规则最有利于帮助父母在孩子把完美的食物从高脚椅上扔到地板上时减轻他们的负罪感。 我的孩子不关心食品卫生，那我为什么要关心呢？ 两小时规则也是如此——有时我们很忙，忘记了辣椒整个晚上都在冷炉子上。 那是不是说只要再加热一下就可以了呢？ 在没有冷藏之前，人们是如何生存的？

如果您是食品安全科学家或微生物学家，您的工作是识别食品储存和制备过程中可能导致污染和疾病的潜在危害。 这主要用于工业和商业食品的生产和准备。 任何检查过餐馆的人都清楚地知道，他们有各种各样的程序，其中一些程序比其他程序更好。 有一次，一位当地检查员告诉我她避开了哪些餐馆（不过，这并没有阻止我，因为我太喜欢其中一个地方了）。 就她而言，就食品微生物学家而言，即使是污染的可能性也是有问题的。 不太令人担心的是相对风险，即某些做法导致污染和疾病的可能性。 因此，即使是最轻微的风险也可能被视为违规。 换句话说，即使检查员看起来没有做好自己的工作，即使是最轻微的风险也可能对他们来说是一个问题。

多年来，这种关于食物准备和储存的零风险思维已经进入家庭。 两小时规则就是一个很好的例子。 大多数人甚至不会等那么久才把食物扔掉。 然而，对放置两个小时的食物中病原体生长的担忧很大程度上是一些主要假设的结果。 这包括假设您从一种或多种致病微生物的可行菌落开始，食物含有少量的盐和防腐剂，pH 值为中性，并且最佳温度高于 80 华氏度（~27°C） 。 微生物学课程中使用的食物中毒的经典案例是奶奶为夏季野餐制作土豆沙拉，用手将其混合，从而接种了皮肤定植菌 金黄色葡萄球菌。 然后它整个下午都坐在野餐桌上（超过两个小时），然后砰的一声，每个人都食物中毒了。 这当然是增加家庭爆发机会的好方法，但这是一场完美的风暴，在这种情况下必须发生很多事情才能让每个人都生病。

交叉污染可能是一个问题，尤其是当您准备在切鸡肉的同一地方生吃的东西时。 即使是清洁鸡肉也有其局限性——疾病预防控制中心警告不要在烹饪前清洗鸡肉，以免在水槽周围产生一堆充满细菌的水滴。 事实上，大多数经过合理烹饪的食物都是相当安全的，将大多数食物放在室温下四个小时是合理的时间。 与所有事情一样，如果人们运用常识并清理厨房里弄得乱七八糟的东西，通常就没问题。

常识也适用于评估五秒规则。 五秒法则规定，如果你在五秒内捡起地上的食物，就可以吃。 一些研究和媒体报道实际上已经认真对待了这一点，以指出细菌实际上确实会粘附在您的食物上，无论食物在地板上放置多久。 但这有什么用呢？ 当您的食物接触到任何与非无菌表面接触过的东西时，您就会吃到细菌。 更重要的是，那块食物上的细菌成为致病性细菌或病毒菌株或提供足够剂量导致疾病的可能性有多大？

正如我之前提到的，室内环境中的微生物或多或少模仿了室外环境及其居民的微生物组，因此您很可能已经吞咽或吸入了大部分细菌。 当然，如果你用掉在地板上的那块食物来准备土豆沙拉，然后把它放在 100 度的高温下一整天，这可能不是最好的主意。 或者，如果您前一天切鸡肉，并且拒绝清理掉在地板上的所有汁液，您可能会得到更大剂量的 空肠弯曲菌 or 沙门氏菌肠炎 比你的身体会舒服的程度。 否则，你因吃掉在地板上的食物而死亡甚至生病的可能性相当小。 不是零，但比大多数人想象的更接近。 只是不要告诉任何人我告诉你的，也不要让任何人看到你这样做。

坏细菌理论

“健康”微生物组的概念只存在了几十年，但“想要杀死我们的致命细菌”的概念已经存在了很长时间。 由于历史上的不平衡，我们仍然花大量时间研究病原微生物，而很少花时间研究正常的微生物环境如何阻止麻烦的细菌。 正如我所讨论的，科学家用来研究微生物生态学的技术是相当新的。 相比之下，分离和培养单一致病微生物的能力已经存在了一个多世纪。

由微生物引起的疾病的概念，即细菌理论，必须克服其他几个相互竞争的理论。 其中最受欢迎的是瘴气和污秽理论。 瘴气理论解释说，疾病是由有机物腐烂释放出的大气中有毒气体引起的。 非常相似的污秽理论主要关注人类排泄物对水和空气的污染。 尽管以现代标准来看，这些听起来很原始，但直到 1930 世纪 XNUMX 年代，它们仍受到许多主流科学家的拥护。 甚至我们今天使用的一些术语也起源于这些理论，例如疟疾，其本质上意味着“糟糕的空气”。

直到19日晚^th 罗伯特·科赫提出他的标准的世纪，现在被称为 科赫的假设，用于证明疾病是由特定的可过滤微生物引起的。 与大多数科学进步一样，科赫并不是从头开始发展这些想法。 其他人也有同样的想法。 但他在其他人失败的地方取得了成功，他清楚地解释了如何复制他的工作并将其应用于许多不同的传染病。 科赫的假设指出，您必须能够从受感染的个体中分离出一种微生物，将其培养在培养物中，将其重新引入健康的动物中，然后重新分离并鉴定该微生物与最初分离的和可疑的病原体相同。 他根据自己对炭疽病的研究提出了这些假设，并进一步生成了结核病和霍乱的支持数据。

尽管科赫和其他人在分离致病细菌方面所做的工作引发了致命细菌鉴定的爆炸式增长，但病毒等其他致病因子仍然是隐藏和未知的。 它们太小，无法通过光学显微镜观察到，并且在没有宿主细胞感染的情况下无法在培养物中生长。 人们可以想象，当科学家们观察到明显具有传染性的疾病，但却无法分离出致病微生物时，他们会感到多么沮丧。 1918 年的西班牙流感就是一个完美的例子。许多研究人员渴望应用科赫假设来发现流感患者肺部的传染源。 更复杂的是，病情严重的流感患者常常因继发细菌感染而发展为肺炎。 因此，这些微生物最初被认为是流感的致病微生物。 更重要的是，同样的微生物并不总是能从流感患者的肺部分离出来。 结果是证据相互矛盾，当一种病毒被确定为流感的病原体时，流感大流行早已结束。 我将在第 3 章中详细介绍流感和其他病毒。

一旦研究人员了解了疾病的细菌理论，他们就可以分离出许多不同的致病微生物，并将它们重新引入实验动物体内。 但发生的一件事是，由于活跃的免疫反应，动物往往能够抵抗进一步的挑战。 通过使用实验动物，可以研究获得性免疫的机制，并通过开发保护人们免受感染或再感染的抗血清和疫苗来改善患者护理。 这让我想到了我最喜欢的话题！

免疫学101

1994 年，当我走出第一堂本科免疫学课程时，我确信自己将成为一名免疫学家。 那是二十五年多前的事了，从那时起，我作为老师和导师向许多其他人介绍了免疫系统。 我经常这样做的方式是，使用一个经典的例子，是这样的：当有人踩到钉子时，场景就开始了。 2009年，我妻子去中国探望她的父亲，当时我们住在一家不太完美的酒店，结果踩到了一个突出的地毯钉子。 她对此并不满意，因为她担心指甲可能会带入细菌 破伤风梭菌（Clostridium tetani） 进入她脚的软组织。 如果发生这种情况，并且细菌存活下来并繁殖到足够的水平，它会产生一种令人讨厌的神经肌肉活动增强毒素，称为破伤风毒素，会导致无法控制的肌肉收缩，最常见的是牙关紧缩。

作为一名免疫学家，我问她类似这样的问题：“但是你接种了疫苗，不是吗？ 你曾在和平队服役。 他们为你接种所有疫苗。” 她承认那是真的。 “那就别担心了。 你会没事的。”我自信地说。

我可以充满信心，因为我了解免疫记忆的概念。 免疫系统能够激活针对每种可以想象的病原体的特异性细胞，一旦感染被清除，其中一些细胞仍然作为记忆细胞，这些细胞在再次感染相同或相似的病原体时会更快、更容易地被激活。漏洞。 这就是疫苗接种背后的整个原理——我们试图利用部分病原体或弱化病原体来刺激特定记忆细胞的相同反应和发育，从而欺骗免疫系统，让其认为身体已被感染，而无需承担严重原发感染的风险。

如果早期炎症反应不能预防感染，附近组织中的免疫细胞（称为巨噬细胞）就会感觉到麻烦。 这些细胞在我们的组织中徘徊，等待遇到细菌时发出的危险信号，例如 破骨梭菌。 一旦被激活，巨噬细胞就变得非常擅长吞噬作用（即吞噬和降解称为吞噬溶酶体的细胞内气泡中的细菌），并且能够杀死许多入侵的微生物并清除因感染而死亡的宿主细胞。

在某些情况下，早期的免疫反应不足以消除少量但大量的病毒。 破骨梭菌 或者人踩到指甲后产生的毒素。 这时适应性免疫反应就会开始发挥作用。这种反应在感染后 4 天左右开始，并在 10 天左右达到高峰。 当被称为树突状细胞 (DC) 的组织驻留细胞被激活其他先天免疫细胞的相同信号激活时，适应性反应就会开始。 与巨噬细胞一样，树突状细胞吞噬病原体并将其分解成其组成部分。 然而，一旦它们被激活，它们就会离开受感染的组织并迁移到淋巴结，在那里它们直接与称为 T 细胞的适应性免疫细胞相互作用。

由于 T 细胞如此多样化，在任何特定感染期间只有少数细胞被激活，而这些激活的细胞会疯狂分裂，产生数百万个自身克隆，每 4-6 小时分裂一次。 他们这样做了几天，以便产生大量相同的细胞（这就是为什么适应性免疫反应需要时间才能开始）。 许多以这种方式激活的 T 细胞会像其他免疫细胞一样遵循化学信号离开淋巴结并迁移到感染部位。

与此同时，一些 T 细胞与淋巴结中称为 B 细胞的其他细胞相互作用。 B 细胞来自骨髓，可以通过其表面的受体识别外部的部分蛋白质。 B 细胞分泌一种可溶形式或其表面受体，我们称之为抗体。 抗体结合病原体或蛋白质并促进巨噬细胞杀死、摄取和降解它们。 如果T细胞识别病原体的相同部分或“抗原”，那么T细胞就会向B细胞提供“帮助”，以便B细胞能够产生更强的结合抗体。 其他 T 细胞可以杀死受感染的细胞，防止感染传播。 通过这些过程，适应性免疫反应产生高度病原体特异性反应，与早期先天炎症反应相比，该反应更具针对性、破坏性更小且更受监管。

最终，当入侵的微生物及其产生的毒素被适应性免疫反应清除时，感染部位的免疫细胞停止接收激活信号，并开始接收“停止”信号。 大多数细胞都会死亡，并被清理混乱的巨噬细胞拾取和降解。 最终，组织愈合，死皮和肌肉细胞被替换，一切恢复正常。

但这还不是发生的全部。 在淋巴结和脾脏中，一些活化的 T 细胞变成记忆细胞。 如果记忆细胞再次看到相同的抗原，它们就会被激活并更快地分裂。 通过这种方式，我们可以记住一生中所经历的每一次感染。 由于疫苗模仿了这种反应； 我们还记得曾经接种过的每一次疫苗接种。 有时这种记忆会稍微减弱，我们需要再注射一次，否则我们会变得容易受到轻度（呃）感染，但在再次感染或加强疫苗接种期间从记忆细胞获得的帮助比从头开始要好。 这就是免疫系统让我们在充满潜在致命细菌、真菌和病毒的世界中生存的方式。

如果免疫系统如此擅长攻击细菌、真菌和病毒，为什么它不总是攻击生活在我们周围、我们身上和我们体内的数量惊人的微生物呢？ 为什么我们的免疫系统不会因皮肤、肺部、口腔和肠道中的所有微生物检测信号而爆发？

它不会这样做，因为免疫系统还有一个特性，称为 免疫耐受，其中免疫机制被抑制以避免不必要的附带损害。 免疫耐受不仅延伸到我们自身的蛋白质，还延伸到我们不受威胁的微生物环境。 持续接触微生物的组织（例如我们的肠道）充满了耐受诱导细胞（称为 T 调节细胞），可帮助免疫系统自我检查并预防自身免疫性疾病。

但有时免疫系统无法耐受应有的耐受性，人们确实会患上自身免疫性疾病或过敏，或对感染产生不适当的反应。 有趣的是，这些疾病的发病率在发达国家各地都在增加，因为尽管我们被微生物包围，但我们实际上比我们意识到的更善于“清洁”。