腸内細菌は100種類、100兆個

 ヒトの腸内には一人当たり100種類以上、100兆個以上の腸内細菌が生息しており、糞便のうち、約半分が腸内細菌またはその死骸であると言われている。宿主であるヒトや動物が摂取した栄養分の一部を利用して生活し、他の種類の腸内細菌との間で数のバランスを保ちながら、一種の生態系(腸内細菌叢、腸内常在微生物叢、腸内フローラ)を形成している。

 腸内細菌の種類と数は、動物種や個体差、消化管の部位、年齢、食事の内容や体調によって違いが見られるが、その大部分は偏性嫌気性菌であり腸球菌など培養可能な種類は全体の一部であり、VNCの種類も多数存在する。なお、その名称から腸内細菌の代表のように考えられている大腸菌は、全体の0.1%にも満たない。

 腸内環境は嫌気性であり、腸内細菌の99%以上が嫌気性生物である偏性嫌気性菌に属している。これらの腸内細菌の代謝反応は還元反応が主体であり、また種々の分解反応が特徴的となっている。嫌気呼吸の種類には、嫌気的解糖、硝酸塩呼吸、硫酸塩呼吸、炭酸塩呼吸などがあり、基質を還元することによって代謝に必要な電子を得ており、例えば、硝酸塩から亜硝酸塩を、硫酸塩から硫化水素を、炭酸からメタンを生成するような例がある。



 免疫不全マウスの乱れた腸内細菌叢

 今回、腸内に生息する膨大な細菌と免疫系との間で、支えあうように相互の制御が行われていることを、理化学研究所と東京大学の共同研究チームがマウスの実験で確かめた。腸内細菌を利用した健康維持や治療法につながる発見といえる。

 ヒトの腸管内には、500~1000種類、総数100兆個もの腸内細菌が共存している。この腸内細菌叢が腸管の免疫系を適切に活性化して、ヒトの健康は維持されている。しかし、バランスのとれた腸内細菌叢を形成・維持するのに免疫系がどのように作用しているのか、逆に、バランスのとれた腸内細菌叢が免疫系にどのような影響を及ぼしているのかについて詳細な仕組みは分かっていなかった。

 共同研究チームは、免疫系が機能していない免疫不全マウスで、腸内細菌叢と免疫系との関係を調べた。免疫不全マウスでは、正常マウスに比べて腸内細菌叢の多様性が顕著に減少し、その構成も大きく変化していた。免疫系(特にT細胞、B細胞を中心とした獲得免疫系)が腸内細菌叢のバランスを維持するのに非常に重要な役割を果たしていることがわかった。


 T細胞移入で健全な腸内細菌叢

 次に、免疫系がどのような仕組みで腸内細菌叢のバランスを維持しているかを探るために、免疫反応を抑制すると考えられている制御性T細胞に注目した。T細胞を欠損した免疫不全マウスに、制御性T細胞を移入したところ、腸内細菌叢の多様性が増加し、バランスのとれた腸内細菌叢を再構築することができた。

 この実験で、制御性T細胞はIgA抗体の産生を介して、腸内細菌叢のバランスを制御していることが裏付けられた。免疫不全や自己免疫疾患では、制御性T細胞がうまく働かないためにIgA抗体の産生に支障をきたして、腸内細菌叢のバランスが乱れ、さまざまな病気を起こしている可能性が浮かび上がった。

 さらに、腸内細菌叢のバランスが免疫系に与える影響を調べた。通常の環境で飼育している3週齢のマウスに、バランスがとれた腸内細菌叢を投与すると、バランスが乱れた腸内細菌叢を投与した場合に比べて、IgA抗体が効率よく産生されることを見いだした。


 免疫系がつくる多様な腸内細菌叢

 これまで、免疫系は病原菌などの細菌から身を守るために、細菌を排除していると考えられてきた。しかし、従来の概念とは一見反対に、免疫系は腸内細菌叢を排除しないだけでなく、代わりに腸内細菌叢のバランスを積極的に維持することでも、ヒトの健康を保っていることが明らかになった。

 共同研究チームの河本新平(かわもと しんぺい)研究員は「われわれの研究で『腸内細菌叢と免疫系との間の双方向制御によって健康が保たれている』という新しい概念を示せた。その意義は大きい。この新知見は、腸内細菌が影響を及ぼすと考えられるさまざまな疾患の予防や新治療法を考えるのにも役立つだろう」と期待している。(サイエンスポータル)


 腸内細菌叢とその構成

 ヒトや動物の腸は、摂取した食餌を分解し吸収するための器官であるため、生物が生育するのに必要な栄養分が豊富な環境である。このため、体表面や泌尿生殖器などと比較して、腸内は種類と数の両方で、最も常在細菌が多い部位である。この多様な細菌群は、消化管内部で生存競争を繰り広げ、互いに排除したり共生関係を築きながら、一定のバランスが保たれた均衡状態にある生態系が作られる。

 このようにして作られた生態系を腸内細菌叢(ちょうないさいきんそう)と呼ぶ。なお、この系には細菌だけでなく酵母など菌類や、細菌に感染するファージなども混在してバランスを形成しているため、腸内常在微生物叢、腸内フローラ、腸内ミクロフローラなどという用語がより厳密ではあるが、一般にはこれらの細菌以外の微生物も含めて腸内細菌叢と呼ばれることが多い。

 ヒトや動物が摂取した食餌は、口、食道、胃を経て、十二指腸などの小腸上部に到達し、その後、宿主に栄養分を吸収されながら、大腸、直腸へと送り出される。このため、消化管の場所によって、その内容物に含まれる栄養分には違いが生じる。また消化管に送り込まれる酸素濃度が元々高くないのに加えて、腸管上部に生息する腸内細菌が呼吸することで酸素を消費するため、下部に進むほど腸管内の酸素濃度は低下し、大腸に至るころにはほとんど完全に嫌気性の環境になる。

 このように同じ宿主の腸管内でも、その部位によって栄養や酸素環境が異なるため、腸内細菌叢を構成する細菌の種類と比率は、その部位によって異なる。一般に小腸の上部では腸内細菌の数は少なく、呼吸と発酵の両方を行う通性嫌気性菌の占める割合が高いが、下部に向かうにつれて細菌数が増加し、また同時に酸素のない環境に特化した偏性嫌気性菌が主流になる。

 また、胆汁酸が界面活性剤として細菌の細胞膜を溶解する作用により小腸内や胆管での腸内細菌叢の形成を妨げている。毎日、合計で20-30gの胆汁酸が腸内に分泌され、分泌される胆汁酸の90%は回腸で能動輸送され再吸収され再利用され、腸管から肝臓や胆嚢に抱合胆汁酸が移動することを、腸肝循環と呼んでいる。殺菌作用のある胆汁酸が回腸でほとんど吸収されるため、腸内細菌は回腸以降の大腸を主な活動場所としている。


 善玉菌と悪玉菌

 腸内細菌を善玉菌と悪玉菌に分類することが腸内環境の説明に使われることがある。前者は宿主の健康維持に貢献し、後者は害を及ぼすとされる。

 この考えは19世紀終わりにイリヤ・メチニコフが発表した「自家中毒説」に端を発している。小腸内で毒性を発揮する化合物が産生されたことが発見され、それが腸から体内に吸収されることがさまざまな疾患や老化の原因だと考えた。腸内の腐敗は寿命を短くするという仮説を立て、腸内腐敗を予防すれば老化を防止できると考えた。ヨーロッパ各地を遊説中に、長寿国であったブルガリアでヨーグルトが摂食されていることを見出し、そこから分離した「善玉菌」である乳酸菌(ブルガリア菌)を摂取することによって、腸内の腐敗物質が減少することを確認した。

 その後の研究によって、腸内細菌と宿主であるヒトの共生関係が徐々に明らかになり、また腸内細菌叢のバランスの変化が感染症や下痢症などの原因になりうることが明らかになったことから、腸内細菌叢のバランスを変化させることによってヒトの健康改善につながるという考えが改めて支持されるようになった。そして、がん、心臓病、アレルギー、痴呆症のような病気との関連性も高いと分かっている。

 善玉菌と呼ばれるものにはビフィズス菌に代表されるBifidobacterium属や、乳酸桿菌と呼ばれるLactobacillus属の細菌など乳酸や酪酸など有機酸を作るものが多く、悪玉菌にはウェルシュ菌に代表されるClostridium属や大腸菌など、悪臭のもととなるいわゆる腐敗物質を産生するものを指すことが多い。悪玉菌は二次胆汁酸やニトロソアミンといった発がん性のある物質を作る。悪玉菌は有機酸の多い環境では生育しにくいものも多い。

 日本では、科学的根拠がある特定保健用食品(トクホ)には食品の機能の表示が認可されている。認可された食品はヨーグルトとして乳酸菌を含んでおり、食品の摂取によって便秘や下痢の改善、善玉菌に分類される菌が増殖し有機酸が増え、悪玉菌が減少しアンモニアが減ったため腸内環境が改善されたことを示す研究結果が多い。

 肉は大豆よりアンモニアを多く作るので、アンモニアが肝臓で処理できず脳にまわる肝臓障害の場合、回復させるために肉の摂取が制限されることがある。

 ほかに生きたまま腸内に到達可能な乳酸菌(プロバイオティクス)や、腸内の善玉菌が栄養源に利用できるが悪玉菌は利用できない物質(オリゴ糖など、プレバイオティクス)を、製剤や機能性食品として用いることが考案され、多くの製品が開発・実用化されている。

 トクホに認可された食品には、研究によって血圧や血清コレステロールの低下が確認された製品がある。花粉症などのアレルギー症状が軽減されるという研究報告もある。がんの予防効果を謳った健康食品まで見受けられる(薬事法違反)。整腸と関連したがんやアレルギーなど、様々な疾患を抑制する作用の特許出願が行われている。(Wikipedia)


 虫垂は免疫に重要な働き

 右下腹部の盲腸から細く伸びる虫垂は長く、体にとって不必要な組織と考えられてきた。虫垂炎を起こしやすいため、開腹手術であらかじめ切除してしまうこともあったくらいだ。しかし、虫垂はリンパ球が集まる場所で、何らかの免疫の機能を担っている可能性も考えられていた。

 研究グループは、免疫系が発達していない無菌マウスの虫垂を切除して、その後に、腸内細菌を定着させて、免疫系の発達を調べた。虫垂を切除したマウスでは、大腸でIgA産生細胞の増加が著しく遅れていた。IgAは腸内細菌叢のバランスの維持を担う重要な抗体とされている。虫垂切除マウスでは、虫垂があるマウスに比べて、腸内細菌叢のパターンが崩れていることもわかった。

 次に、虫垂リンパ組織のIgA陽性細胞がどこに向かうかを調べたところ、小腸と大腸に移動することを確かめた。ヒトでも、虫垂の切除で炎症性腸疾患になりやすくなることが報告されている。

 竹田潔教授は「虫垂は、腸内細菌叢のバランス異常によって発症する炎症性腸疾患の制御にも関わる重要な組織である。虫垂切除はかなり難しい実験なので、これまで研究されなかった。

 マウスの実験結果だが、ヒトでもたぶん同じだろう。虫垂はむやみやたらに切ってはいけないと思う。残せるなら残した方がよい。今後、炎症性腸疾患や腸管感染症に対する新しい治療法の開発が期待される」と話し、虫垂リンパ組織の重要性を念頭に置いた腸管免疫系の制御法の開発を提言している。(サイエンスポータル)


参考HP Wikipedia: 腸内細菌 サイエンスポータル: 腸内細菌と免疫系の支え合い


人の命は腸が9割 ~大切な腸を病気から守る30の方法 (ワニブックスPLUS新書)
クリエーター情報なし
ワニブックス
人の健康は腸内細菌で決まる -善玉菌と悪玉菌を科学する― (知りたい!サイエンス)
クリエーター情報なし
技術評論社

ブログランキング・にほんブログ村へ 人気ブログランキングへ   ←One Click please