マイクロバイオーム-それは何であり、その機能は何ですか？

マイクロバイオームは、現代医学によって長年忘れられてきた一種の「臓器」です。しかし、十数年以上にわたって、生物医学の発展のおかげで、多くの研究が行われ、その結果、微生物叢は私たちの体に生息する微生物のグループ以上のものであることが証明されています。マイクロバイオームとは何ですか？なぜそれが私たちの健康にとってそれほど重要なのですか？どのようにそれを世話しますか？

目次

1. 微生物叢、微生物叢、または微生物叢？
2. マイクロバイオーム-それは何で構成されていますか？
3. マイクロバイオーム-その機能は何ですか？
4. マイクロバイオーム-何が影響するのか？
5. 微生物叢と文明の病気
6. 微生物叢と肥満
7. マイクロバイオームと神経系
8. マイクロバイオーム-それをどのようにケアするか？

微生物叢（微生物叢、微生物叢）は、特定の自然の生息地に特徴的な微生物のグループです。生息地として、私たちは海や土壌だけでなく、人間や他の動物の生物も理解する必要があります。したがって、海と土壌の微生物叢に加えて、腸、皮膚、生殖管、耳、および口腔微生物叢を区別します。

微生物叢の構成は、それが占める生息地によって異なります。現在、ほとんどの研究は、私たちの体、すなわち消化管の中で最も多くのマイクロバイオームで行われています。

微生物叢、微生物叢、または微生物叢？

「微生物叢」という用語は、2001年にノーベル賞受賞者のジョシュアレーダーバーグによって最初に使用され、人体に生息するすべての微生物のゲノムセットを説明するために使用されました。したがって、この用語はこの意味でより頻繁に使用されます。

すべての微生物を細胞として収集することについて話しているときは、「微生物叢」という用語を使用する必要があります。

同様に、「微生物相」という用語は、あまり使用されない古い用語であり、ほとんどの微生物が植物界に分類された時代にさかのぼります（「植物相」という用語は、特定の領域で見つかった植物種の全体を表します）。

マイクロバイオーム-それは何で構成されていますか？

微生物叢には、細菌、酵母、真菌、原生動物、ウイルス、古細菌が含まれます。ホストに常に「友好的」である必要はないことに注意してください。微生物相はまた、ヒトに対して潜在的に病原性である微生物を含み得る。 エシェリヒア・コリ.

微生物が豊富なため、消化管のマイクロバイオームは、主に4つのサブグループの細菌で構成される特別な注意に値します。

• ファーミキューテス (64%)
• バクテロイデス (23%)
• プロテオバクテリア (8%)
• 放線菌 (3%)

健康な人では、消化管の個々のセクションは、微生物の多様な多様性によって特徴付けられます。胃液の酸性pHはほとんどの微生物にとって好ましくない環境を作り出すため、胃と十二指腸は実質的に無菌です。小腸では数が多く、1グラムの食品含有量で10,000〜100,000の範囲です。

属の好酸性菌がここで優勢 乳酸菌 そして 連鎖球菌。微生物の最大数は大腸にあり、1グラムの食品に10億個もの細胞が含まれています。大部分は、属の細菌などの酸素不耐性微生物（嫌気性菌）です。 ビフィズス菌 かどうか クロストリジウム.

消化管内の微生物は人体の細胞の約10倍（約100兆個の細胞の重さは約2 kg）と推定され、その中にある遺伝子の数は330万です。比較すると、人間のゲノムはわずか21,000遺伝子です。

消化管に生息する細菌は、体内で果たす機能によって分けられます。

• タンパク質分解細菌（腐敗菌としても知られています）は、腸内での異常増殖が体に悪影響を与える可能性がある病原性細菌である可能性があります。それらには、とりわけ属の細菌 クレブシエラ, エンテロバクター, セラチア, シトロバクター, シュードモナス
• 保護（プロバイオティック）細菌とは、病原性微生物の成長を阻害し、腸上皮を密閉し、腸内層の栄養素を生成する細菌です。それらには、とりわけ属の細菌 乳酸菌 そして ビフィズス菌
• 免疫刺激性細菌は免疫系の細胞を刺激し、炎症反応を軽減し、粘膜を介したIgA抗体の産生を刺激します。それらには、とりわけ属の細菌 腸球菌 そして 大腸菌。後者はまた、好ましくない条件下で潜在的に病原性があります

マイクロバイオーム-その機能は何ですか？

腸内微生物は、炭水化物、タンパク質、脂肪、および死んだ細胞や粘液などの人間に直接由来するものなど、食品物質を代謝することができます。マイクロバイオームはそれらを使用して基本的な生活活動をサポートします。

したがって、微生物叢の機能は、発酵プロセス中に無数の生物活性物質を生成するタイプのバイオリアクターと比較できます。これらの物質の量と性質は、主に私たちの食事に依存します。

消化プロセスをサポートすることに加えて、腸内マイクロバイオーム：

• BビタミンとビタミンKを生成します。
• マグネシウムやカルシウムなどのミネラルの吸収を増やします
• 病原菌による腸のコロニー形成を防ぐ
• 免疫系の細胞の成熟を刺激し、その働きをサポートします
• 炎症プロセスを落ち着かせる
• 腸上皮細胞の成熟と分化に影響を与える
• 毒素と発がん物質を不活性化する
• コレステロールとビリルビンの代謝に参加

マイクロバイオーム-それに影響するものは何ですか？

• 遺伝子

腸内微生物叢の構成は主に環境要因の影響を受けますが、宿主の遺伝子型も微生物叢への影響は少ないです。そのような関係の例は、とりわけ、責任がある酵素フコシルトランスフェラーゼ2をコードするFUT2遺伝子のバリアントです血液型に関連する抗原の形成のため。

FUT2遺伝子の不利なバリアントを持つ人々は、特定のオリゴ糖を産生しません。その欠乏により、属の防御細菌が欠乏しやすくなります ビフィズス菌。ヨーロッパ人の約20％がこの遺伝子の好ましくないバリアントを持っています。

• 年齢と配達方法

子宮内での出産前は、消化管は無菌です。自然分娩の間、胃腸管は母親の膣内微生物叢によって占められます。次に、母乳で母乳を与えている間、プレバイオティック物質（人間のオリゴ糖）が赤ちゃんに渡され、次のような有益な細菌の成長を刺激します ビフィズス菌.

人工的に栄養を与えられた赤ちゃんは、これらの細菌の数が少ない場合があります。微生物叢の適切な発達と、例えばアレルギーの発達において、出産と摂食の方法が重要である可能性があることが示されています。帝王切開で出産された乳児と比較して、自然に生まれた乳児では、マイクロバイオームの組成に大きな違いが見られます。

母乳育児の終了と固形食品の導入後、腸内微生物叢の構成は徐々に成人の構成に似ています。 15歳前後で、彼は比較的安定します（その人が健康で正しいライフスタイルを送っている場合）。

腸内微生物叢の構成の変化が観察される人間の生活の次の段階は、約65歳以降の期間です。高齢者では、属の防御細菌の数が減少しています ビフィズス菌 などの潜在的に病原性のある細菌の数の増加 クロストリジウム.

減少 ビフィズス菌腸粘膜の炎症を軽減することは、加齢に伴う疾患プロセスを悪化させる要因の1つである可能性があります。なぜこうなった？これは、大部分、年齢とともに私たちの体の効率が低下するという事実の結果です。つまり、歯の状態が悪化し、分泌される唾液の量と、膵臓などの臓器の効率が低下します。

• ダイエット

食事は、腸内微生物叢の構成に最も影響を与える要因の1つです。マイクロバイオームに適切な量の複雑な炭水化物を提供すると、微生物は、酪酸や乳酸などの短鎖脂肪酸（SCFA）などの物質を生成します。炎症反応を沈黙させることによって。

消費された炭水化物の10-20％は人間の腸の酵素による消化に耐性があると推定されています。これらは、難消化性デンプンや非デンプン多糖類（ペクチンやセルロースなど）などの非消化性炭水化物で、微生物叢の理想的な「栄養素」です。

一方、私たちの食事に過剰な加工食品、単糖、飽和脂肪、動物性タンパク質が含まれている場合、微生物は生体アミン（チラミンなど）、スカトール、インドール、アンモニアなどの有害物質を生成し始めます。これらの物質は、腸上皮細胞を損傷し、炎症を誘発し、腸壁の透過性に障害を引き起こす可能性があります。

イタリアに住み、西洋の食事モデル（動物性タンパク質、脂肪、単糖が豊富）に従って食事をしている子供の腸内マイクロバイオームの組成を、農村部のブルキナファソ（複雑な炭水化物が豊富で動物性タンパク質が少ない）に住んでいる子供の食事と比較した研究が行われました。彼らは、両方のグループのマイクロバイオームの組成が根本的に異なることを示した。

イタリアの子供では、肥満の人に特徴的な細菌のグループ（ファーミキューテス）、腐敗性細菌の異常増殖があり、酪酸および他のSCFAの含有量の減少が糞便中に見つかった。これはブルキナファソの子供には見られません。これは、不適切な食生活が腸内微生物叢の障害にどのように影響するかを示しています。

複雑な炭水化物（可溶性繊維など）の少ない食事は、腸内微生物叢、特に属の保護細菌の多様性を減らします ビフィズス菌。そのような食事療法の例は、FODMAPs食事療法と不適切にバランスのとれたグルテンフリーの食事療法です。

地中海食は、食物繊維が大量であることに加えて、ポリフェノールを含んでいるため、研究において最も好都合です。最近の研究によると、ポリフェノールの90〜95％は大腸に蓄積され、そこで腸内微生物叢によってさまざまな生化学的変化が起こります。

• 心理的ストレス

心理的ストレスが属の防御細菌の数を減らすことがマウスと人間の研究で示されています 乳酸菌 そして ビフィズス菌。さらに、ストレスは潜在的に病原性の細菌の増殖を刺激します エシェリヒア・コリ。これはおそらくストレスホルモンのコルチゾールの分泌によるものです。

ブドウのレスベラトロールやお茶のカテキンなどのポリフェノールは、腸内細菌叢の組成にプラスの影響を与え、プレバイオティクスとして機能することも示されています。

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微生物叢と文明の病気

マイクロバイオームは、現代医学で忘れられてきた「臓器」と比較されることがよくあります。研究によると、他の臓器と同様に、マイクロバイオームはpHの変化、栄養素、免疫細胞、ホルモンなどの環境からの情報を受け取って応答できることが明らかになっています。このシステムはクオラムセンシングと呼ばれ、マイクロバイオームとヒトの細胞および器官の間の分子対話を可能にします。

微生物叢の私たちの体へのマルチレベルの影響により、腸内細菌叢と呼ばれる微生物叢の質的および量的障害が、次のような多くの文明病の形成に影響を与える可能性があることは驚くに値しません。

• 肥満
• 糖尿病
• 自己免疫疾患
• アレルギー
• うつ病性障害
• 自閉症
• アルツハイマー病

マイクロバイオームと人間の健康との関係に関する研究の突破口は、2007年に米国国立衛生研究所によって開始されたプロジェクト「人間のマイクロバイオームプロジェクト」でした。それは、緯度、遺伝子型、年齢、および食事に応じて、ヒトの微生物叢の構成の違いを決定することを可能にした分子生物学の最も近代的な方法を使用しています。

微生物叢と肥満

腸内微生物叢と肥満との関係を指摘した最初の研究はマウスで行われた。肥満マウスは-痩せたマウスと比較して-グループの細菌間の比率を乱していることが気づかれました ファーミキューテス （多すぎる）私 バクテロイデス （十分ではない）。

現在、腸内微生物叢は少なくとも3つのメカニズムを通じて肥満の発症に影響を与える可能性があると考えられています。

• 追加のキロカロリーを生成することによって（食品から得られるエネルギーの4〜10％は、マイクロバイオームによって生成され、約80〜200 kcal /日です）
• 低レベルの炎症の誘発（いわゆる代謝性エンドトキシン血症、これはインスリン抵抗性を引き起こす可能性があります）
• 空腹と満腹中枢の調節（マイクロバイオームは、とりわけ、グルカゴン様ペプチド-1とペプチドYYの分泌、および腸通過時間に影響を与えます）

マイクロバイオームと神経系

マウスでの実験的研究は、腸のマイクロバイオームが神経系の発達、ストレス反応および行動に影響を与えることを示しています。ますます多くの研究が、腸内微生物叢とうつ病性障害との直接的な関係も示しています。

この文脈では、いわゆる腸から脳への信号伝達に関与する腸脳軸と迷走神経。

微生物が私たちの行動に影響を与えることができる他のメカニズムは、トリプトファン（それは「幸福ホルモン」-セロトニンの合成の前駆体です）の代謝への参加、または神経伝達物質、例えば属の細菌の合成を通して直接です エシェリヒア そして 腸球菌 セロトニンを生成することができ、属の 乳酸菌 GABA（落ち着くとリラックスする責任がある神経伝達物質）。

さらに、研究では、腸のマイクロバイオームが次のような疾患の発症に関与していることが示されています：

• 自閉症
• 統合失調症
• ADHD
• 双極性障害

知る価値がある

SIBO、または小腸の細菌の異常増殖は、大腸に特徴的な小腸内の細菌の過剰な増殖を伴う、腸内細菌症の一種です。

SIBOは消化器系および吸収障害の原因です。それは以下のような多くの病気と共存します：

• 過敏性腸症候群（84％）
• セリアック病（66％）
• 胃食道逆流症（50％）
• 甲状腺機能低下症（54％）
• 膵炎（35％）

SIBOの原因は次のとおりです。

• 腸運動障害
• 制酸剤
• 胃の病気
• 消化酵素欠乏症
• 老齢
• 抗生物質療法

マイクロバイオーム-それをどのようにケアするか？

• ポリフェノール（ブルーベリー、ブルーベリー、ラズベリー）が豊富な野菜や果物、腸内微生物の「栄養」であるプレバイオティック物質（豆類、柑橘類、アーティチョーク、ニラ、タマネギ、アスパラガス、バナナ）を食べる
• 玄米、オート麦ふすま、オート麦ふすまなどの複雑な炭水化物を食べます。これらには、酪酸の生成を刺激する可溶性繊維が含まれています
• 良質の脂肪を、例えばオリーブオイルで食べる
• 緑茶はカテキンのようなポリフェノールを含んでいるので飲む
• キャベツ、キュウリ、ビート、乳製品（ヨーグルト、ケフィアなど）などの漬物野菜は、プロバイオティクス微生物の供給源であるため、消費量を増やします。
• 大量のアルコールを避け、すでに飲んでいる場合は、レスベラトロールのようなポリフェノールを含む赤ワインを選択してください
• 加工済みのジャンクフード、甘味のある飲み物、クッキー、バーは、単純な砂糖やトランス脂肪の源なので、食事から排除します
• 心理的ストレスを避け、これが不可能な場合はリラクゼーション技術を使用する
• 十分な睡眠をとる
• 定期的な運動

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著者について

Karolina Karabin、MD、PhD、分子生物学者、実験室診断医、Cambridge Diagnostics Polska微生物学を専門とする生物学者であり、実験室で10年以上の経験を持つ実験室診断医。分子医学部を卒業し、ポーランド人間遺伝学協会のメンバーであり、ワルシャワ医科大学の血液学、腫瘍学および内科の分子診断研究所の研究助成者。彼女はワルシャワ医科大学の第1医学部で医学生物学の分野における医学博士の称号を擁護しました。実験室診断、分子生物学、栄養学の分野で多くの科学およびポピュラーサイエンスの作者を務めています。日常的に、検査診断の分野のスペシャリストとして、ケンブリッジ診断ポルスカの実体部門を運営し、CDダイエタリークリニックの栄養士チームと協力しています。彼は疾患の診断と食事療法に関する彼の実践的な知識を専門家と会議、トレーニング、雑誌やウェブサイトで共有しています。彼女は特に、体の分子プロセスに対する現代のライフスタイルの影響に関心があります。

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