腸内細菌叢、微生物叢、微生物叢

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序章

腸内細菌叢とは、人間の腸内に存在する一連の細菌を意味します。用語の選択 フローラ それは、生物が動植物に分けられたときの植物界のバクテリアの分類によるものです。今日、6つの王国があり、そのうちの1つはバクテリアで構成されています。

今日、消化管、主に腸に生息する微生物のセットを説明する正しい科学用語は次のとおりです。 腸内細菌叢。 1兆を超えるバクテリア、ウイルス、真菌、原生動物があり、総重量は約1.5キログラムで、互いに通信して、まるで単一の生物であるかのように機能し、人間の健康に重要な機能を果たします。

時々、不適切に、代わりに マイクロバイオータ 用語が使用されます 微生物叢。 代わりに、それは微生物相の遺伝的遺産(そのすべての遺伝子)を示すだけです。これら2つの用語の違いは、人間とヒトゲノムの違いと同じです。

微生物叢の研究は、まず第一に重要です。なぜなら、微生物叢とヒトゲノムの遺伝子によって表される遺伝子の総数の約90%を占めるからです。第二に、微生物相、つまりそれを構成する微生物の構造を知ることができるため、その機能を評価し、その代謝を研究することができます。

バクテリアで構成された部分は、 バクテリオタ、ウイルスで構成されるものはと呼ばれます virota、きのこに代表されるものは micota。しかし、私たちがマイクロバイオータについて話すとき、私たちは一般的にその細菌の部分を意味します。これは、細菌が消化産物を代謝する(処理して健康に価値のある他の物質に変換する)能力が高いためです。基本的には、短鎖脂肪酸(SCFA)、H2とCO2、水素、二酸化炭素、アンモニア、アミン、フェノール、エネルギーが生成される炭水化物とタンパク質の最終処理(発酵)を処理します。

微生物の多様性、および他の種に対するいくつかの種の有病率は、複数の宿主要因に依存します。

  • それが属する人口
  • 彼が住んでいるところ
  • 遺伝的遺産
  • 個人の学歴、彼女自身の母親の妊娠を含む
  • 出生と授乳の種類
  • 電源
  • ライフスタイル

長い間、胎児は微生物によってコロニー形成されていないと考えられていました。いくつかの研究は、胎盤内に含まれる細菌が、胎児の微生物叢と体の防御システム(免疫システム)の形成に寄与する可能性があることを示しているようです。しかし、母体の微生物叢によって生成されるいくつかの化合物は、胎児と新生児の免疫系に影響を与える可能性が高いと考えられています。

いずれにせよ、マイクロバイオータが発生する新生児期と生後1年は、健康と特定の種類の病気の出現に対する潜在的な長期的影響の重要な時期を表すことがますます明らかになっています。

膣出産は「母子間の微生物交換と多くの異なる種に富む微生物叢の発達のための基本的な機会です。帝王切開で生まれた新生児を母親の微生物で汚染する可能性が非常に重要です。一方、帝王切開は、この多様性を貧しくし、次のようないくつかの細菌の蔓延を支持するように思われます。大腸菌 そしてその クロストリジウム・ディフィシル (潜在的に有害)および腸の病気の発症(発症)およびアレルギーなどの腸に厳密に関連しない他の病気。

母子交換のおかげで、自然な母乳育児でさえ、種の豊かさ(多様性)と新生児の良好な免疫システムの発達のために、微生物相の形成における重要なステップを表しています。いくつかの細菌種を持つ母親による子供(例:私 ビフィズス菌)、または初期の抗生物質療法によるそれらの減少は、免疫系の不均衡な成熟につながる可能性があります。この知識の習得により、医師は可能な限り自然分娩と母乳育児、および実際に必要な場合の抗生物質の使用に注意を払うようになりました。

マイクロバイオータは、年齢や環境や食事など、それに影響を与える要素の変化に伴って変化します。これらの要素は、1日でその組成の約60%を一時的に変化させることができます。40%は、少なくとも安定した状態を維持する傾向があります。人生の中心部で。一方、成熟過程が進行中の初期段階と、老年期に典型的な最終段階では不安定になる傾向があります。このため、これらの年齢層は「脆弱」であると見なされ、リスクにさらされやすくなります。 。

人間と腸内に生息する微生物は、相互利益の交換に基づく関係を築くことで共存し、前者は栄養素を提供し、後者は身体的、精神的健康状態を維持するために不可欠な生理学的、代謝的、免疫学的機能を果たします。であること。

最近の研究が示唆しているように、そのような幸福は、研究者が3つの要因を考慮して測定する微生物叢の健康に依存しているようです。

  • 存在する微生物の種の多様性の豊かさ
  • 各種の相対的な数値的存在量
  • 有益な種と潜在的に有害な種の関係 (それらが互いにより多い場合)

言い換えれば、 マイクロバイオータ さまざまな種類の微生物で構成されており、それぞれがかなりの数のユニットで構成されており、人間にとって有益な微生物が蔓延しており、互いにバランスが取れており、それらをホストする腸とバランスが取れています。

この平衡状態は、科学用語で定義されています。ユービオーシス"。特定の条件では、それが壊れて、微生物相の変化のプロセスを引き起こし、それが定義された状態につながる可能性があります。腸内毒素症"、肥満、炎症性腸疾患、および免疫疾患や代謝性疾患など、この臓器とは明らかに関係のないその他の疾患を含む多くの疾患で医師が発見した状態。

との関係を確立するために、現在多くの研究が進行中です 腸内毒素症 と様々な病気とかどうかを確立する 腸内毒素症 それは原因または結果と見なすことができます。

構成

微生物叢の組成の研究は、微生物叢のDNAとRNAの分析により、微生物叢で培養できない細菌の全ゲノムを再構築することを可能にした次世代シーケンシング(NGS)技術のおかげで可能になりました。つまり、腸内に存在するバクテリアをマッピングし、その機能を理解することができたのです。

人間の腸内細菌叢は、1兆を超える細菌(500、1,000の異なる種に属する)、ウイルス、真菌、および原生動物のコレクションで構成されています。それは、遺伝的遺産、個人の歴史、環境、および食習慣の影響に応じて、集団ごとに、また同じ集団の個人ごとにその構成が異なります。また、年齢により変化します。

代謝における役割がより興味深いために最も研究されている細菌のいくつかの種は、人類の大多数に共通しています。これらの種は、次の3つの属にまでさかのぼることができます。 バクテロイデス, プレボテラ ルミノコッカス。

それらのうちの1つが他の2つと比較して蔓延しているため、腸内細菌と呼ばれる腸内細菌叢の3つの異なる特徴が生じます。

  • エンテロタイプ1 (の有病率 バクテロイデス)
  • エンテロタイプ2 (の有病率 プレボテラ)
  • エンテロタイプ3 (の有病率 ルミノコッカス)

最初の研究で強調された3つのエンテロタイプの明確な区別は、微生物叢の組成がエンテロタイプ1と2の中間である人々が強調されたその後の研究では確認されていないようです。

各エンテロタイプは、生涯にわたって安定している(固有の)傾向がある部分と、遺伝子型、性別、年齢、環境によって影響を受ける可変部分で構成されています。

安定した部分は、排他的なスペース(ニッチ)の占有と利用可能な栄養素の優先的な使用によって特徴付けられます。食事や環境の変化により敏感な可変部分は、消化管のコロニー形成のために安定部分と競合します。この競争は、消化管に安定した形でコロニーを形成することができず、スペースを占有する能力に応じて、多かれ少なかれ長く残ることができない、最近導入された微生物に不利になります。これが、プロバイオティクス(可変部分に属する微生物)の統合が望ましい効果を得られないことが多い理由です。

多くの研究は、特定のエンテロタイプに属することは国籍、性別、または体重に依存しないことを示していますが、一方で、食事は異なるエンテロタイプに向けることができるように思われます。

糞便サンプルの分析に基づくいくつかの研究は、地理的に非常に離れた集団であるが、食事が似ているが、地理的に近い集団であるが、食事が異なると、微生物相が異なることを示しています。科学者は、この側面を明らかにするためにまだ研究しています。まだ開いている多くの質問に答えてください。

純粋な菜食主義者は、 ルミノコッカス、典型的な西洋型食生活に従う人々は、 バクテロイデス。炭水化物と繊維が豊富な食事療法に従う人々は、多くの場合、 プレボテラ。 短期間の食事の変更(約10日)は、その人が属する腸型のタイプには影響しません。しかし、特定のエンテロタイプに属するという概念は、最近、長期的な研究(5〜10年)によって疑問視されています。彼らは、特定の人のエンテロタイプが長期的にどのように変化するかを示しています。環境変動。研究の開始時に特定のエンテロタイプに属する個人は、研究の終了時に別のエンテロタイプに属することがわかりました。

別のエンテロタイプではなく、あるエンテロタイプに属することは、例えばビタミンの生産における代謝、または肥満などの特定の疾患を発症するリスクに影響を及ぼします。 バクテロイデス より多くのビタミンC、B2、B5およびHを生成します。 プレボテラ それらはより多くのビタミンB1と葉酸を生成し、さらに消化廃棄物からエネルギーを最大限に回収する能力があるため、利用可能な食物が少ないときに有利であり、豊富に食べると体内の脂肪の蓄積を促進することができます。ただし、一部のエンテロタイプと一部の疾患との関連性にもかかわらず、どのエンテロタイプに属しているかを知っていても、特定のタイプの疾患を発症するリスクを推定することはできません。これは、特定のエンテロタイプで1つのタイプの微生物が他のタイプよりも蔓延しているからといって、他のエンテロタイプにこれらの微生物が存在しないことを意味するわけではないためです。現時点では、特定の病気の発症のマーカーとしてエンテロタイプに属するものを使用できるようにするために、さらなる研究が必要です。同様に、いくつかを区別するためのツールとして微生物叢組成の分析を検討するために、さらなる研究が必要です。慢性炎症性腸疾患や過敏性腸症候群で発生するように、障害のある病気(症状)は非常に似ていますが、原因は異なります。

「善玉菌」と「悪玉菌」という言葉をよく耳にします。実際には、同じ株が場所や所属する男性の遺伝的遺産に応じて有害または有利になる可能性があるため、良い面も悪い面もありません。

機能

腸内細菌叢の機能は、次のカテゴリに分類できます。

  • 代謝、 KやB12などのビタミンの生産;アミノ酸の合成;胆汁酸の変換;短鎖脂肪酸(SCFA)の生成、人間が生成できない酵素の合成、細胞増殖の制御。一部の細菌は、識別のために免疫系の活性化を促進するため、「異常な細胞に対する保護作用」を持っているようです。除去
  • 構造的、 上皮バリアの構築に関与する腸絨毛および腸上皮細胞の発達、腸免疫系の発達
  • 保護、 有害な微生物による感染症との戦い

これらの機能に、マイクロバイオータの組成が他の臓器に及ぼす影響が追加されます。実際、腸に加えて、他の臓器は、それが生成する物質(代謝物)が血液を介して吸収および分配される影響を受けます。

過去20年間で、腸の微生物相の影響、ならびに消化器系に属する器官、中枢および末梢神経系、心臓血管系、および内分泌代謝系への影響が強調されてきました。

消化器系、腸で吸収された微生物の産物は門脈を通って肝臓に運ばれます。微生物が腸内毒素症(不均衡)の状態にある場合、これらの物質は有毒であり、脂肪の蓄積を伴う肝臓の損傷を引き起こす可能性があります(脂肪症)と炎症。

中枢神経系、マイクロバイオータによって生成された物質は、迷走神経および血液脳関門に到達する血流への作用を通じて中枢神経系に影響を与えます。これらのつながりを通じて、微生物叢の産物が気分や特定の本能的な行動に影響を与える可能性があることがますます明らかになっています。

心臓血管系および内分泌代謝系、心血管系に対する微生物叢の影響は、高脂血症(血中脂肪の増加)、2型糖尿病、およびアテローム性動脈硬化症に代表される心血管疾患の主な危険因子に影響を与える能力に関連しています。

ユービオーシスを維持する方法

健康的なライフスタイルを持ち、したがって、食物の質と量の両方でバランスの取れた食事をとり、身体活動を行い、喫煙とアルコール乱用を避け、微生物相の健康にプラスの影響を与えます。

食事には、主に不飽和の植物性脂肪、動物由来のタンパク質、全食品および繊維からの炭水化物が含まれている必要があります。

繊維の発酵は主に短鎖酸(SCFA)を生成します。これは、腸上皮細胞のエネルギー源であり、腸の免疫応答を調節することに加えて、吸収された後、脂肪や糖の代謝にも影響を与えるようです。また、腸内環境のpHを下げるのにも役立ちます。これは、微生物叢の組成に影響を与えるため、非常に重要な要素です。特に、pHが低いと、有害な可能性のある細菌(アミンなどの負の代謝物の生成者)の発生に悪影響を及ぼします。およびアンモニア)ミネラルの吸収を促進します。

地中海式食事は、主に穀物、できれば丸ごと、野菜、サラダ、豆類、新鮮な乾燥果物などの野菜由来の食品の消費に基づいています。魚、白身の肉、乳製品、卵などの動物由来の食品の適度な消費については、科学界では優れた食事であると考えられています。

腸内毒素症の原因

微生物叢の平衡状態の変化(腸内毒素症)は、次の理由で発生する可能性があります。

  • 細菌種の多様性の減少
  • 有益な種の削減
  • 有害種の増殖(増加)

の最も関連性のある原因の1つ 腸内毒素症 それは不正確なライフスタイル、特に不均衡な食事によって表されます。不均衡は、消費される食品の質と量の両方によってもたらされる可能性があります。ジャンクフードを食べる(ジャンクフード)、精製糖、甘い飲み物、大量の飽和脂肪、過剰な量の動物性タンパク質、および特定の食品を完全に除外すると、健康に有害な結果をもたらす可能性があります。

タンパク質が豊富で炭水化物が少ない食事は、例えば、SCFA代謝物の生成が低下し、有毒な代謝物、アンモニア、フェノール、硫酸が増加し、微生物叢を変化させ、腸の組織の構造を損傷します。 a"結腸粘膜の炎症。

喫煙、アルコール乱用、座りがちな生活にも悪影響があります。

不均衡(腸内毒素症)のもう1つの原因は、抗生物質の摂取である可能性があります。抗生物質は、実際、微生物叢を構成する種の多様性を大幅に減らし、短時間で回復するのが難しい不均衡状態を引き起こします。状況によっては、抗生物質の作用に非常に抵抗力のある有害な種の増加を助長するリスクを伴い、通常の組成の完全な回復が起こらない可能性があります。また、このため、抗生物質の摂取は常に主治医のアドバイスに従って行う必要があります。最後に、消化管の感染症(細菌、ウイルス、真菌による)は、 腸内毒素症 これは通常、感染からの回復とともに自然に解消します。場合によっては、ユービオーシス それは遅く、主治医の注意を必要とする可能性があります。

腸内毒素症の結果

そこには 腸内毒素症、時間をかけて続けると、多くの病気の発症に寄与する可能性があります。慢性炎症性腸疾患、胃炎、消化性潰瘍、過敏性腸症候群、胃癌、結腸癌などの腸に密接に関連するものに加えて、肥満、代謝性疾患、喘息、アレルギーを促進する可能性もあります。

マイクロバイオータの機能について近年得られた知識は、多くの異なる病気の研究に新しい展望を開きました。

肥満は多くの要因に依存する病的状態であり、多くの研究により、肥満の人々の微生物相は、食物からエネルギーを抽出できる細菌種の増加を特徴とすることが確認されています。生後6か月の乳児の腸内細菌の組成に関する研究により、種の多様性が低く、一部の種の有病率が低い場合に、小児期に肥満を発症するリスクを予測できる可能性が明らかになりました。

マイクロバイオータ、腸の運動性、免疫応答、特定の腸ホルモンの分泌および代謝が統合されたシステムを表し、これらの各要素の変化が他の要素に影響を与えるという認識がますます明らかになっています。したがって、肥満、代謝の変化、2型糖尿病、アテローム性動脈硬化症は、さまざまな要素間のバランスの欠如の結果であると考えられます。腸内毒素症がこれらの病気の原因なのか結果なのかはまだ解明されていません。興味深いのは、低カロリーの餌を与えられ、植物性繊維が豊富な2つのグループのマウスに、1つは正常体重、もう1つは肥満の2つの双子の微生物叢を移植した実験の結果です。肥満の双子の微生物相は、通常の体重の微生物叢を受けた人とは対照的に体重が増加しました。

腸内毒素症とアルツハイマー病、多発性硬化症、うつ病、自閉症などの神経系の病気との関係の根底にあるメカニズムを研究するために、多くの研究が進行中です。腸と脳の間の直接のコミュニケーション(迷走神経、血液脳関門に到達する血流)は、神経系の機能に影響を及ぼし、局所炎症反応。

ユービオーシスを回復する方法

健康状態が良好な場合でも、例えば「感染、手術、治療、ストレスの期間を経て、マイクロバイオータの平衡状態(ユービオーシス)を取り戻すには、長い時間とそれらすべての要素に注意を払う必要があります。健康的なライフスタイルの維持に貢献します:正しい食事療法に従うこと、運動すること、適切に休むこと、アルコールを避けること、喫煙、ストレス。

場合によっては、たとえば、抗生物質療法の後、薬の効果によるある種の細菌の減少によって引き起こされる不均衡(腸内毒素症)の状態を打ち消すために、プロバイオティクスから助けを得ることができます。それらの使用は、より短い時間で生物多様性を回復するのを助けることができます。プロバイオティクスの作用が実際に良い結果をもたらすためには、プレバイオティクス、つまりプロバイオティクス細菌の維持に重要な物質の同時投与で導入された細菌の発達を助けることが役立つようです。プレバイオティクスが豊富な食品特に野菜、特にチコリ、アーティチョーク、アスパラガス、小麦、オート麦、大豆、バナナ、タマネギ、ニンニク、ネギ、蜂蜜です。

科学者たちは現在、毎日服用しているプロバイオティクスの有効性を評価しており、さまざまな病気のリスクを減らしたり、一部の薬の有効性を高めたりしていますが、現時点では決定的な証拠はありません。

腸の慢性炎症性疾患(IBD)は、腸内細菌叢の平衡状態を回復するための新しい技術の必要性の例です。これらの疾患に冒された人々の微生物叢の構成は貧弱で、存在する種は少なく、蔓延しています。したがって、最善の解決策は、存在する有害なものを対象とし、不足している保護種を再導入するように思われますが、これらの場合、導入する種はケースバイケースで定義する必要があります。口からのプロバイオティクスの、それも効果的ではありませんでした。おそらく、炎症を起こした腸管に到達する数が不十分であり、攻撃的な種が優勢な環境では増殖できないためです。

糞便微生物移植と代替ソリューション

微生物叢の重要性に基づいて、糞便移植の実践は数年前から広がっています。糞便移植は、 クロストリジウム・ディフィシル、 抗生物質に耐性のある細菌で、重度の大腸炎を引き起こします。別の抗生物質耐性菌によって引き起こされる肺および尿路感染症における微生物移植の作用に関する予備的な経験があります:Kpc、の頭字語 Klebsiellapneumoniaeのカルバペネマーゼ産生 影響を受けた人々の50%以上が死亡しています。研究はまだ実験段階にあります。

移植に伴ういくつかの副作用、例えば有害な微生物を感染させるリスクを減らすために、医学は実験室で調製された細菌の混合物の使用に向かっています。

参考文献

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詳細なリンク

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