腸内細菌叢とヒトマイクロバイオームとは何ですか？
人体には何兆もの微生物やバクテリアが生息しています。これらのいくつかは有用であり、いくつかは有害です。
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一部の科学者は、体内の微生物細胞は人間の細胞の10倍であると推定していますが、他の科学者は、この比率が1：1に近い可能性があると述べています。
遺伝学における最近の科学的進歩は、人間が体内の微生物についてより多くを知っていることを意味します。
多くの国が、人体の生態系内の相互作用と、健康や病気との関連性の研究に多くの投資を行ってきました。
マイクロバイオータとマイクロバイオームという2つの用語は、同じことを意味するためによく使用され、同じ意味で使用されます。この記事では、それらの違いと、両方がどのように使用され、現代医学で研究されているかについて説明します。
腸内細菌叢に関する速い事実
- 人間の微生物叢は、細菌、ウイルス、真菌など、何兆もの細胞で構成されています。
- 微生物の最大の集団は腸内に存在します。他の人気のある生息地には、皮膚や性器が含まれます。
- 微生物細胞とその遺伝物質であるマイクロバイオームは、生まれてから人間と一緒に暮らしています。この関係は正常な健康に不可欠です。
- 消化管内に生息する微生物は、約4ポンドのバイオマスに相当します。すべての個体は、種のユニークな組み合わせを持っています。
- 微生物叢は、栄養、免疫、および脳と行動への影響にとって重要です。それは微生物の正常なバランスの乱れを引き起こす多くの病気に関係しています。
ヒトマイクロバイオームとは何ですか？
人間の微生物叢は、体内に生息する多種多様な細菌、ウイルス、真菌、およびその他の単細胞動物で構成されています。
ミクロビオームは、これらの微生物細胞内のすべての遺伝子に付けられた名前です。
すべての人間は、10兆から100兆の微生物細胞を共生関係で抱えています。これは、体が健康な状態にある限り、微生物とその宿主の両方に利益をもたらします。推定値はさまざまですが、ヒトの微生物叢を構成する微生物の種類は1,000種類を超える可能性があります。
すべてのヒト遺伝子を配列決定することによってヒトゲノムを解読しようとするプロジェクトはたくさんあります。同様の方法で、マイクロバイオームはそのすべての遺伝情報を解明するための集中的な努力の対象となっています。
ユタ大学ソルトレイクシティの遺伝科学学習センターが制作した人間生態系に関する次のビデオは、この繊細でありながら重要な関係の写真を作成するのに役立ちます。
これは、前腕の乾燥した環境と脇の下の湿った油性の環境の違いなど、体内のさまざまな種類の微生物の生息地の範囲を紹介するのに適しています。
体内の微生物は非常に小さいため、細胞の数を上回っていますが、人体の総重量の約2〜3パーセントしか占めていません。[S2]
ヒトマイクロバイオームプロジェクトコンソーシアムによってNatureに発表された2012年の研究では、次のことがわかりました。
- 口と便の微生物群集のサンプルは特に多様です
- 対照的に、膣部位からのサンプルは、特に単純な微生物群集を示しています。
この研究は、健康な西洋人の大規模なグループ全体でのヒトマイクロバイオームの多様性を実証しましたが、さらなる研究に疑問を投げかけています。私たち一人一人の微生物集団は生涯にわたってどのように変化し、有益な微生物によるコロニー形成のパターンは、病気の原因となる微生物によって示されるものと同じですか？
腸内細菌叢とは何ですか？
腸内細菌叢は、腸内細菌叢と呼ばれていました。
この頃、1996年に、ルイジアナ州立大学の微生物学および免疫学部のロドニーバーグ博士が腸内細菌叢について書き、その「深遠な」重要性を要約しました。
「先住民の消化管微生物叢は、宿主の解剖学的、生理学的、免疫学的発達に大きな影響を及ぼします」と、Berg博士はTrends inMicrobiologyに掲載された論文に書いています。
論文は次のように付け加えています。
「固有の微生物叢は、宿主の免疫系を刺激して病原体の攻撃により迅速に反応し、細菌の拮抗作用を通じて、明白な外因性病原体による消化管のコロニー形成を阻害します。」
この共生関係は人間に利益をもたらし、この正常な植物相の存在には、同じ生息地のほぼすべての動物に見られるほど環境に存在する微生物が含まれます。
ただし、これらの天然微生物には、重要なシステムや臓器からそれらを分離する体の防御を克服することができる有害な細菌も含まれています。例としては
要約すると、腸内には有益なバクテリアがあり、より広いシステムに侵入して消化管の局所感染を引き起こす可能性のある有害なバクテリアがあります。これらの感染症には、下痢や嘔吐を引き起こす食中毒やその他の胃腸疾患が含まれます。
腸内細菌叢には300万を超える遺伝子が含まれており、人体の150倍の遺伝的多様性を持っています。
各個人の腸内細菌叢は独特です。それは、人が病気と戦う方法、食物を消化する方法、さらには気分や心理的プロセスにさえ大きく貢献する可能性があります。
なぜ人間の微生物叢が重要なのですか？
腸内細菌と心臓病の間に関連性が発見されています
微生物は人間とともに進化し、生命の不可欠な部分を形成し、さまざまな重要な機能を実行しています。
それらは健康と病気の両方に関係しており、研究により、正常か障害かを問わず、細菌集団と以下の病気との間に関連性があることがわかっています。
- 喘息
- 自閉症
- 癌
- セリアック病
- 大腸炎
- 糖尿病
- 湿疹
- 心臓病
- 栄養失調
- 多発性硬化症
- 肥満
ヒトマイクロバイオームは、健康にとって重要な次の4つの広い領域に影響を及ぼします。
- 栄養
- 免疫
- 動作
- 疾患
栄養
腸内細菌は、食物からエネルギーを吸収するだけでなく、人間が栄養素を摂取するのを助けるために不可欠です。腸内細菌は、たとえば肉や野菜の複雑な分子を分解するのに役立ちます。腸内細菌の助けがなければ、植物セルロースは消化されません。
腸内細菌はまた、その代謝活動を利用して、食物への渇望や満腹感に影響を与える可能性があります。
微生物叢の多様性は、食事の多様性に関連しています。多種多様な食品を試している若い成人は、明確な食事パターンに従う成人よりも多様な腸内細菌叢を示します。
免疫
動物が生まれた瞬間から、彼らは微生物叢を作り始めます。人間は、世界に到着すると、母親の子宮頸部の入り口から最初の微生物を獲得します。
これらの初期の微生物のゲストがいなければ、適応免疫は存在しなかったでしょう。これは、微生物に遭遇した後、微生物に反応する方法を学ぶ重要な防御メカニズムです。これにより、病気の原因となる生物に対するより迅速で効果的な対応が可能になります。
微生物が完全に除去された齧歯動物は、さまざまな病理学的影響を示し、免疫システムが未発達です。
微生物叢は、自己免疫状態やアレルギーにも関係しており、微生物への曝露が早い段階で妨げられると発症する可能性が高くなります。
動作
微生物叢は、消化にも関与している脳に影響を与える可能性があります。腸内細菌叢を「第二の脳」と呼ぶ人さえいます。
腸内細菌の活動によって放出された小分子は、胃腸管の神経の反応を引き起こします。
研究者はまた、腸内細菌叢と、うつ病や自閉症スペクトラム障害（ASD）などの精神障害との関連を観察しています。
疾患
胃腸系の細菌集団は、クローン病や潰瘍性大腸炎などの炎症性腸疾患（IBD）を含む腸の状態への洞察を提供してきました。腸内の微生物の多様性が低いことは、IBD、肥満、2型糖尿病に関連しています。
腸内細菌叢の状態は、メタボリックシンドロームに関連しています。プレバイオティクス、プロバイオティクス、およびその他のサプリメントを含めることによって食事を変えることで、これらの危険因子が減少しました。
腸内細菌とその遺伝学は、エネルギーバランス、脳の発達、および認知機能に影響を与えます。これがどのように発生するか、そしてこの関係を人間の利益のためにどのように使用できるかについての研究が進行中です。
抗生物質で微生物叢を乱すと、抗生物質に耐性を持つようになる感染症などの病気につながる可能性があります。
微生物叢はまた、他の方法では病気を引き起こす外部から導入された集団の腸内増殖に抵抗する上で重要な役割を果たします。「善玉菌」は「悪玉菌」と競合し、抗炎症化合物を放出するものもあります。
ミクロビオームに関する新しい発見
体内の微生物集団とその遺伝学に関する研究に莫大な投資が行われ、健康と病気との関連が探求されています。
国立衛生研究所（NIH）は、2007年にヒトマイクロバイオームプロジェクトを立ち上げました。これは、遺伝子研究から公開されている大規模なデータセットを作成することにより、人間に影響を与える微生物種とその健康との関係を定義することを目的とした研究プロジェクトです。
人間に生息する微生物のほとんどは胃腸系で発見されており、これはまた、ほとんどの新しい発見がなされている場所でもあります。
最近の開発には、マイクロバイオームの全体的なバランスと機能に影響を与えることなく、栄養素の利用可能性を使用して既存のマイクロバイオータに新しい菌株を挿入する方法のさらなる確認が含まれています。これは、腸内細菌叢の構成を分析するプロバイオティクス治療と新しい方法の可能性を開きます。
この研究では、海藻を使用して、いくつかのマウスの腸内細菌叢を制御しました。
また、体外からの潜在的な病原体がどのように侵入し、腸内細菌叢とどのように関係しているかについての最近の研究もあります。これは、潜在的に有害な微生物の侵入とそれらの病気の原因となる影響を制限する方法を特定するのに役立ちます。
腸内細菌叢は予防医学の基礎になりつつあります。
