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世界マイクロバイオームデーに腸内細菌叢の起源を知ろう

アトラス日本合同会社
~子供の誕生の瞬間から腸内細菌の成長が始まり、ヒトやペットとの触れ合いがより多様な腸内細菌叢をはぐくむ~   ~世界マイクロバイオームデーを記念して検査キットが本日から7月4日まで10%オフ!~


世界で唯一、遺伝子と腸内フローラの検査結果を統合したレポートを提供しているパーソナライズドヘルスソリューション企業、Atlas Biomed(本社:英国 ロンドン、CEO:セルゲイ・ムシエンコ、子会社:アトラス日本合同会社(住所:東京都渋谷区、代表者:セルゲイ・ミュシエンコ、以下 Atlas Japan<https://atlasbiomed.co.jp/>は、Atlas Biomedに所属する、人と微生物の関係を研究しているロス・カーヴァー・カーターが6月8日に執筆した、「ヒト腸内細菌叢の起源と発展」と題する考察レポートhttps://atlasbiomed.com/blog/the-origins-and-development-of-the-human-gut-microbiome/〉 の抄訳を発表しました。

マイクロバイオーム(細菌叢、細菌の集団)は、人間の健康にとって中心的な存在であり、発達中の免疫系を育成するための重要な役割を担っています。しかし、私たちの細菌叢はどこから来て、どのようにして腸内細菌を入手するのでしょうか。細菌叢を育てる方法や、子供の細菌叢の起源と発達について探っていきます。



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世界マイクロバイオームデースペシャルディカウント
Atlas Japan は世界「マイクロバイオームデー」を記念してAtlas腸内フローラ検査とAtlas遺伝子検査検査の10%引きキャンペーンを実施します。本日から7月4日までの期間でAtlas Japanのサイトで腸内フローラ検査を購入にプロモーションコード「atlasjapan10」を入力していただくだけです。


Atlas腸内フローラ検査はユーザーの糞便サンプルから微生物遺伝子を解析、解釈、可視化します。この検査でユーザーの腸内フローラの酪酸・ビタミン合成能力、食物繊維の分解能力、腸内フローラの多様性、プロバイオティクスと善⽟菌の状態を評価します。さらに2型糖尿病、クローン病などの5の疾患の発症リスクから腸内フローラがどの程度保護してくれているかを評価します。さらに腸内フローラのタイプを判定し、検査結果を基に、パーソナライズされた食事に関するアドバイスを提供します。

Atlas遺伝子検査は、ユーザーの唾液サンプルから遺伝子データを解析・解釈・可視化します。予防・改善可能な疾患発症リスクにフォーカスした検査です。この検査によって2型糖尿病、クローン病、パーキンソン病などの13の多因子疾患発症リスクを評価するとともに個人特性・形質を判定します。科学的根拠に基づいたパーソナライズされた健康増進アドバイスを提供します。



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さて、ここから腸内細菌叢の起源と成長についてご紹介します。

ヒトと腸内細菌:健康のためのパートナー
目には見えませんが、私たちの周りには空気中、土壌中、水中など、あらゆるところに細菌が生息しています。マリアナ海溝の底や熱水噴出孔の近くなど、世界で最も過酷な環境でも細菌は繁殖しています。

人間も例外ではなく、体内や体外に多くの細菌が存在し、賑やかなコミュニティを作っています。体内の1~3%を占めるバクテリアの数は、人間の細胞の10分の1を占め、ヒトゲノムを凌駕しています。ヒトゲノムに含まれる遺伝子は約23,000ですが、ヒトの細菌叢を構成するバクテリアの遺伝子数は330万個です。最大かつ最も重要な細菌のコミュニティは大腸に存在し、「マイクロバイオーム:腸内細菌叢」として総称されています。

人間は、すべての哺乳類と同様に、何百万年もかけてバクテリアと共に進化してきました。つまり、身体に必要な機能のいくつかは、微生物の支援に依存しているのです。

腸内細菌は人間の健康にとって重要な存在です。腸内細菌が気分、代謝、コレステロール値、免疫機能に影響を与えることが研究で示唆されています。免疫力は生まれつき持っているものではなく、作られるものであると聞くと意外に思われるかもしれません。しかも、私たちの免疫細胞が機能を高めるために腸内細菌に大きく依存しているのです。

乳幼児期には、細菌叢が免疫の「育成」に重要な役割を果たし、病原体を攻撃する一方で良性の細菌を残すように指導します。<https://www.amnh.org/exhibitions/the-secret-world-inside-you/microbiome-at-birth
これは、細菌叢が多様であれば、免疫細胞は多様性を持てるように育成されるということを意味します。逆に、細菌叢が損なわれていると、免疫細胞の多様性が低くなり、それが後に免疫機能障害につながる可能性があります。

幼少期に細菌叢が破壊されると、自己免疫疾患やアレルギーのリスクが高まることが研究により示唆されています。特に、帝王切開での出産、粉ミルクでの授乳、抗生物質の過剰使用は、子どもの細菌叢のバランスと多様性に悪影響を及ぼし、免疫の育成を妨げます。では私たちはどのようにして細菌という重要な相棒を手に入れたのでしょうか?

お母さん、細菌叢をくれてありがとう!
胎児は、無菌状態の子宮の中で、羊膜嚢に守られながら安全に出産までの時間を過ごします。この時点で、子供の細胞は100%自分のものといえますが、この時が最後です。妊娠9ヶ月を過ぎると、陣痛の前か陣痛中に羊膜嚢が破れ、瞬く間に大量の細菌が胎児に定着します。

膣から出た子供は、乳酸菌を中心とした微生物の膜に覆われます。数時間のうちに、子供のヒトの細胞はバクテリアの細胞によって数を奪われ、バクテリアは驚くほど早く繁殖します。<https://www.nature.com/articles/d41586-019-02807-x> 細菌叢の誕生は、お母さんからもらう、子供にとって最高の誕生日プレゼントともいえるものです。

例えば、産道を通って生まれた子どもは、母親の膣内細菌、糞便、皮膚細菌に加え、病院や看護師からもらった回復力のある微生物にまみれることになります。一方、帝王切開で生まれた子供は、生後1年程度まで主要な微生物の多様性が減少し、微生物の量は少なくなります。帝王切開で生まれた子どもは、自己免疫疾患やアレルギーのリスクが高いことが研究で示唆されています。<https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.724449/full

そこで、帝王切開で生まれた赤ちゃんに膣内細菌を付着させる、バクテリア・シーディング(種をまく)という方法を提案する人もいます。しかし、バクテリア・シーディングの人気が高まっているものの、米国産科婦人科学会は、その安全性と利点についてより多くのことがわかるまで、研究環境以外でのバクテリア・シーディングを行わないよう勧告しています。<https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29780807/

3歳までの細菌叢はダイナミックに変化する
子どもの免疫システムは、生まれてから3歳までは炎症に対して偏った状態にあり、細菌のコロニー形成のための下準備がなされる段階です。

子供が食べたことのない食物を摂取したり、土を掘ったり、指で口を触ったりすると、万華鏡のようにたくさんの微生物が体内に入ります。それらの微生物の多くは死滅しますが、一部は生き延びて大腸に入っていきます。このような形成期において、細菌叢は常に流動的です。小さいグループや種が生まれ、そして消えていきます。一方で、腸内にしっかりとした細菌の集団を築くことに成功する細菌もいます。子どもたちは様々な場所から微生物を調達しますが、これは乳児細菌叢の形成に大きな役割を果たします。

母乳というバクテリアスープで細菌叢に栄養を与える
かつて、母乳は無菌であると考えられていましたが、それは間違いでした。母乳は、プレバイオティクスとプロバイオティクスの両方の特性を備えたクリーミーなバクテリアのスープです。

母乳には、赤ちゃんの成長に必要な栄養素がすべて含まれているだけでなく、オリゴ糖という特別な糖類も含まれています。オリゴ糖はビフィズス菌などの善玉菌の増殖を促進し、細菌叢の肥やしとして働きます。良質な腸内細菌の増殖を促進することで、母乳は乳児の免疫系の発達を助け、それが喘息のリスク低減につながる可能性があります。

さらに、母乳は母親の免疫力の一部を子どもに与え、潜在的な病原性バクテリアから守ってくれるのです。母乳育児は、出産方法のほかに、乳児の細菌構成を決定する最も重要な要素なのです。このことから、母乳育児が帝王切開による出産後の細菌叢の乱れを緩和し、<https://bmcpediatr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12887-020-02433-x >その後の合併症のリスクを低減する可能性があること<https://www.publications.aap.org/pediatrics/article-abstract/126/1/e18/68272/Prolonged-and-Exclusive-Breastfeeding-Reduces-the?redirectedFrom=fulltext>は、当然のことといえるでしょう。

ペットと細菌叢の多様性を高めるペットとのふれあい
窓をなめる、親の指をかじる、家族のペットにキスするなど、子どもが身の回りのいろいろな場所を探索し、触れ合うことで、たくさんの細菌を体内に取り込みます。ペットのような毛むくじゃらの仲間も細菌叢の発達に大きな影響を与える可能性があります。

例えば、『Microorganisms』誌に掲載されたある研究<https://www.mdpi.com/2076-2607/9/3/557/htm>では、犬と一緒に暮らしている子どもたちは、犬と一緒に暮らしていない子どもたちと比べて、細菌叢の構成が異なることが明らかになりました。特に、ペットを飼っている子どもたちは、ヒトの口腔内から腸内までの細菌叢を構成する優勢菌のひとつであるバクテロイデス<https://institute.yakult.co.jp/bacteria/4267/>や短鎖脂肪酸産生菌の存在量が多いことがわかっています。犬に犬用プロバイオティクスを投与して細菌叢組成を変化させると、子どもたちも細菌叢の多様性に変化を示しました。

別の研究によると、幼少期に動物に触れることで、ルミノコッカスとオシロスピラという2種類の細菌の存在量が増加し、いずれも小児アトピーや肥満のリスク低減に関連することが分かっています。<https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-017-0254-x

また、農村部の子どもは都市部の子どもに比べて微生物の多様性が高いことが知られていますが、これは家畜や農耕動物との接触が一因であると考えられています。

子供の細菌叢は触れ合った人から影響を受ける
子どもは家族や友人から習慣や行動を学びますが、身近な人から受け継ぐのはそれだけではなさそうです。ある研究<https://www.nature.com/articles/s41522-021-00265-w>では、同じ保育園に通う子どもたちの細菌叢構成が次第に類似していくことが示されました。さらに、保育園児は家庭で育つ子どもたちよりもユニークな微生物プロフィールを持ち、高い多様性を誇っていたのです。

当然ながら、子どもは母親や父親と多くの微生物を共有しており、接触によって体内に取り入れます。子どもの頃に親に抱きしめられたり、抱きしめられたり、キスされたりするたびに、その親の細菌のサンプルを受け取ることになります。細菌叢は3歳ごろに安定し、完全に固定されるわけではありませんが、変化に対する耐性が強くなります。また、思春期や妊娠中にも、細菌叢は大きく変化します。<https://thegutstuff.com/intro-to-the-gut/the-gut-through-the-ages/

子どもの細菌叢をもっと豊かに育てるために
子どもの細菌叢の多様性を育むための、エビデンスに基づいた実践的な方法をいくつかまとめてみました。

哺乳瓶で育てるのではなく、母乳で育てる(可能な場合)
母乳で育てられない場合は、プレバイオティクス配合のベビーミルクを与える
家族や友人と交流させ、微生物の多様化を図る
子どもが固形食を卒業したら、食物繊維をたくさん摂るようにする
外遊びや土を触る場合には衛生管理を徹底する。食事の前や動物に触れた後は必ず手を洗うようにする
抗生物質は慎重に使用する(例えば、抗生物質はウイルス感染症の治療ができないにもかかわらず、しばしば処方される)

粉ミルクで育てられたり、帝王切開で生まれたりした場合でも、心配は無用です。最初の3年間がその後の健康にどのような影響を与えるかについては、まだ議論の余地があります。また、この発育の時期が健康に何らかの影響を与えたとしても、細菌叢は大人になっても変化を繰り返します。

そのため、ライフスタイルや食生活の選択によって、健康的な細菌叢を育てることができます。さらに、自分ではコントロールできない要因にこだわるよりも、現在変えられることに集中する方がはるかに生産的です。

まとめ


子供が初めて細菌に出会うのは出産時であり、膣道を通して、あるいは帝王切開の際に皮膚と接触しています。最初の微生物群集は主に母親のものであるが、父親の微生物や病院に残っている微生物も含まれることがあります。例えば、帝王切開で生まれた子どもは、母親の皮膚細菌や病院内の微生物に富む細菌叢を取り入れるということが研究により示唆されています。
一方、経膣分娩で生まれた子どもたちは、乳酸菌などの主要な微生物群集のレベルが高いのですが、この差は1年後には消えてしまいます。
帝王切開での出産は、喘息や食物アレルギーのリスクが高まるという研究結果もありますが、このことが後の健康にどの程度影響するかは完全にはわかっていません。
生後1年間の重要な時期に細菌叢が乱れると、腸内細菌が統括する免疫教育に支障をきたすのではないかという仮説が立てられています。出産時の分娩方法以外に、母乳育児は初期の細菌叢構成を決定する大きな要因であり、その後の免疫への影響があるといわれています。例えば、母乳で育てられた子どもは、粉ミルクで育てられた子どもよりも多様性が高く、その後の人生において喘息や肥満の割合が低いことが分かっています。
また、動物とともに暮らす子どもは、ペットや家畜を持たない子どもよりも多様性が高く、農村部の子どもが都市部の子どもよりもアルファ多様性(種の多様性)が高いといわれています。
乳児の細菌叢は、生後3年程度は本質的に不安定であり、劇的かつ絶え間なく変化しています。この時期を過ぎると、環境は安定し、細菌叢も変化に対してより強固になります。
しかし、成人してからも細菌叢は多様に変化しており、私たちの食生活やライフスタイルの選択が細菌叢の組成に影響します。


免責事項:この記事は情報提供のみを目的としたものです。専門的な医学的アドバイス、診断、治療の代わりとなるものではありません。

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Atlas Biomedについて
Atlas Biomedは、2016年にイギリスで設立されたパーソナライズドヘルス企業です。遺伝子および腸内フローラ領域の最先端技術と、ユーザーの遺伝子、腸内フローラ、ライフスタイルデータを組み合わせることで、健康状態を多面的に把握します。それらをもとにパーソナライズされたアドバイスを提供し、健康に関する意識向上及びデータに基づいた意思決定を支援します。

Atlas Biomedの検査キットは、英国、欧州16か国そして日本で提供しています。アトラス合同会社はAtlas Biomedの日本の子会社です。
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