最初がいちばん肝心

人間と微生物は数百万年かけて美しい共生関係を築いてきました。自然分娩では、人間の赤ちゃんは母親の産道を通って生まれてきますが、産道にはたくさんの乳酸桿菌が生息しています。生まれてくる赤ちゃんの皮ふと口は、スポンジのように細菌を吸い寄せます。赤ちゃんが誕生して最初にすることは、母乳を飲むことです。ラクトーゼ(乳酸桿菌の大好きな栄養分)をたくさん含む母乳を飲むことで、口や皮ふに付着した細菌が体の中に流し込まれます。

こうして乳酸桿菌は人間の消化管に住む最初の細菌となります。そして、生まれてから数か月の間、赤ちゃんが飲んだミルクの消化を助けます。母乳にはさらに特別な糖分が含まれています。この糖分のおかげで、二番目の細菌、ビフィドバクテリウム・ビフィダムが消化管に住めるようになります。この誕生と授乳、細菌の定着の自然な流れは数百万年の間続いていて、消化管に住む「善玉菌」の選別と「悪玉菌」の排除に関わっています。

自然分娩が帝王切開に変わると、赤ちゃんが乳酸桿菌に接触できず、この細菌の消化管への定着が遅れてしまうことになります。乳酸桿菌の定着が遅れると、赤ちゃんの成長にどのような影響があるのかは正確には分かっていません。しかし、できる限り自然分娩を行って母乳で育てた方が、赤ちゃんにとって良いのは間違いないでしょう。

1日1個のりんごで医者いらずに

栄養の問題について論じる前に、大切なことを述べます。私たちのマイクロバイオームと体の相互作用は極めて複雑で、これから説明するのはそのごく一部だけです。

MyMicrobiomeは食事内容についてのアドバイスは行いません。しかし、大切な読者の方々にご自身の意見を持ってもらえるように、科学的根拠のあるさまざまな説をご紹介いたします。

食事内容を決めることで、どの細菌を増やし、どの細菌を増やさないかを選ぶことができます。いろいろな種類の食物を食べるのであれば、消化管に生息する細菌の多様性が増大します。消化管の細菌は、果物、野菜、ナッツ、豆類、全粒粉などの植物繊維を好みます。植物繊維を食べれば、体の中の細菌は短鎖脂肪酸を生成します。短鎖脂肪酸は腸障壁をつくり、免疫機能を高めて炎症を防ぎ、がんのリスクを低下させます。

抗生物質－マイクロバイオームを傷つけるもの

最後に、マイクロバイオームにとっての最大の敵について説明しておきます。そう、抗生物質です。(詳しくは「薬剤耐性菌の危険性」をお読みください)

抗生物質を使うときには、あなたは細菌の生態系に核兵器を落とそうとしているのだということを忘れないでください。抗生物質を使うと、生態系が回復するまでに数年はかかります。ひょっとすると完全には回復しないかもしれません。それだけでなく、免疫系が弱り、感染症に罹りやすくなるかもしれません。

抗生物質を使う前には少なくとも二度考えてください。本当に調子が良くないのか、あと数日は我慢ができるのではないかと。内科医に感染症について診断を仰いでくださいーもし症状がウイルスによって起こされていたのであれば、抗生物質を使っても無意味です。

細菌の分類

細菌は観測可能な特徴(表現型と言われます)によって分類されます。

微生物学ではまず何よりも、グラム染色が最も重要な分類ツールです。グラム染色によって細菌の二種類のエンベロープ(膜)を区別することができます。グラム染色で染められるエンベロープと、染められないエンベロープがあります。 固く厚い細胞壁を持ち、細胞膨圧の高い細菌がグラム陽性細菌です。グラム陰性細菌の細胞壁は薄いのですが、さらに外膜に覆われています。グラム陰性細菌は染料で染めることができないため、このような名前が付いています。クリスチャン・グラム博士の開発した染色法には反応しないのです。

細菌はコロニーの形態によっても分類することができます。必要とする栄養素が豊富で適温の環境下で細菌を培養すると、一匹の細菌でもコロニーを形成することができます。コロニーは数百万の細菌のクローンの集合体(コングロマリット)で、肉眼でも観察することができます。細菌の種類によって、形成されるコロニーの特徴は異なります。粘液性のもの、乾燥したもの、しわのあるもの、塔状のもの、複数の色を持つものなどがあります。

細菌が動くのであれば、移動方法によって分類することができます。 細菌は泳ぎ、這い、群れで移動し、ガス胞(浮力を調整する細胞内の小胞)によって動きます。

また、特別な栄養素で細菌を培養するか、特定の温度やpHの環境下で培養すると、生理学的特徴によって分類することができます。細菌は特別な培地で成長したり、 特定の化学成分の色を変化させる酵素を放出します。

近年では遺伝子型によって分類されることが多くなっています。遺伝子型による分類はより正確です。

主要な細菌の進化群(門)の抜粋を下図に載せました。細菌の分類方法と相互の関係を見てみてください。最も高次の分類単位がドメインです。細菌は細菌ドメインに属します。ドメインの下位の分類単位が門になります。

調査したマイクロバイオーム検査キットと評価結果

『おしゃべりな腸』(著者ジュリア・エンダース)が出版されてから、腸が健康と幸福のために最も大切な存在であるということが一般にも知られるようになりました。それまではずっと重要視されていませんでしたが、ここ10年間で腸とその住民であるマイクロバイオームの研究に重点が置かれるようになってきています。これにともない、世界中の科学者が皮ふ、口、肺、尿生殖路、そして特に腸のマイクロバイオームの分類を行うようになりました。体のそれぞれの場所で、どの微生物や化合物がマイクロバイオームの健康バランスを示すのかや、体の微生物生態系が乱れたときにどうすれば良い形でバランスを取り戻すことができるのかなどが研究されています。

マイクロバイオームの検査キットが世界中で雨後のたけのこのように売り出されています

科学者たちの研究が活発になるのと同時に、一般の消費者も購入できるマイクロバイオームの検査キットが世界中で売り出されました。検査キットは役立つのでしょうか? 「検査」とは一体どのような内容で、各社の製品にはどんな違いがあるのでしょうか？現時点で購入することができるマイクロバイオーム検査キットのレビューを行いました。

マイクロバイオームの自己検査キットについて、uBiome、Viome、Biohm、IhcodeやDayTwoなど10社以上のサプライヤーに問い合わせました。その結果、全部で5社の企業が参加に同意してくださいました。

• Biomes.world (ドイツ)
• Thryve (アメリカ)
• Atlas Biomed (イギリス)
• TFTAK (エストニア)
• Medivere (ドイツ)

プロバイオティクスヨーグルトを2週間毎日食べた前後で、各社の検査キットを二回使用しました。

発送/梱包/マニュアル/サンプルの返送方法

全ての検査キットがすぐに届けられました(一週間以内)。アメリカから届いたキットだけ税関で止められました。いずれの製品も丁寧に梱包されていましたが、TFTAKキットには改善の余地がありました。Biomes、Thryve、TFTAKの内容物は類似していて、スワブ(綿棒状の採取キット)、検査サンプル用の安定剤が入った小さなチューブ、サンプル採取のマニュアルが入っていました。Atlasのサンプル用チューブは少し大きく、より多くのサンプル採取が必要でした。Medivereの製品はチューブの中に安定剤が入っておらず、25mlのサンプルが必要でした。これは減点対象です。TFTAK、MedivereとAtlasの検査キットには排泄物の採取キットが入っていました。また、TFTAKとThryveの製品には失敗した場合の交換セットが含まれていました。

検査サンプルの返送がいちばん楽だったのはAtlas、Biomes、Medivereで、料金前納済みの返送用封筒や梱包箱が入っていました。Thryveにも返送用の梱包箱が入っていましたが、一度郵便料金を支払わなければならず、支払い後にレシートを送ると送料がPayPalで返金されるようになっていました。TFTAKには返送用の梱包箱や封筒が入っておらず、送料の表示さえありませんでした。将来的にはしっかりと改善されることを期待します。

検査結果

検査結果が戻ってくるのまでの期間は2週間から3ヶ月で、TFTAKが最も時間がかかりました。

結果は各社ウェブサイトのダッシュボードで確認できるか(Thryve、Biomes、Atlas)、レポートにまとめられていました(Biomes、Medivere、TFTAK)。ダッシュボードにログインすると概要ページが開き、そこから各項目のページに移動できます。全体的にダッシュボードは使いやすいデザインになっていました。Biomes とThryveのダッシュボードはとても簡単に利用できましたが、Atlasでは確認したいデータを探すのに苦労することがあり、また一部の項目が隠れていました。

ダッシュボード形式の方がレポートでの報告よりも情報量が多いのですが、確認のために何度もページを閲覧し、検索する必要があります。ダッシュボードの利点は、検査したマイクロバイオームに含まれる細菌について、それぞれの項目をクリックすればより詳しい情報を得られることです。

Biomes、Medivere、TFTAKのレポートは整った体裁で、結果を分かりやすくまとめてくれていました。Medivereは分析した細菌を機能グループごとに分け、検査で見つかった細菌ドメインをリストにしています。

Biomesでは2018年11月半ばから新しいダッシュボードの運用が始まっています。新しいダッシュボードでは旧ダッシュボードの検査データを要約し、検査で判明したマイクロバイオームに適した食事内容を示してくれています。

TFTAKでは検査サンプルで最も多く見つかった細菌をリストにまとめ、健康なエストニア人の比較サンプルで最も多く見つかる細菌との比較結果を示しています。

>>> MedivereのPDFレポートの概要をダウンロード

>>> TFTAKのPDFレポートの概要をダウンロード

検査結果の詳細は各社によって大きく異なっていました

すべての検査キットのレビューで同じサンプルを使いました。まず、必要なサンプル量と保存方法に明らかな違いがありました。Biomes、Thryve、TFTAKではトイレットペーパーで拭った程度の量のサンプルで十分でしたが、Atlasは約2ml、 Medivereに至っては25mlのサンプルが必要でした。Medivereを除くすべての検査キットで、サンプル採取用の容器に安定剤が入っていました。安定剤は、サンプルをラボに送るまでの間に細菌の増殖を防ぎ、ラボでの検査中に細菌のDNAとRNAを安定させるためには不可欠です。また、安定剤の種類は検査結果に影響を及ぼす可能性もあります。

すべての検査キットで、16SリボソームRNA系統解析を用いてマイクロバイオームを解析していました。これは標準的な解析方法ですが、一部の細菌種を解析することができません。細菌はそれぞれ異なる数の16SリボソームRNAの複製を持っているので、実際のサンプル中の細菌数を決定するには正確なアルゴリズムを使う必要があります。そのため、検査を再度行うと、異なった結果になってしまう可能性もあります。また、検査の結果は比較に用いたデータベースの影響も受けます。各社は独自のデータベースを持っていますが、データ量は限られています。検査結果は常にデータベースと比較され、数値の調整を行うこともあります。マイクロバイオームの検査キットを利用する場合は、同じ国または少なくとも同じ大陸の企業の製品を選ぶことをお勧めします。例えば、ヨーロッパ人の平均的なマイクロバイオームは北アメリカやアジアの人のものとは大きく異なります。

検査結果の詳細は異なっていたものの、各社ともマイクロバイオームの構成について同じ傾向を結果として示していました。

1回目の検査では、マイクロバイオームの評価はエンテロタイプ2に近かったのですが、2回目の検査ではエンテロタイプ3でした（Biomes、TFTAK、Atlas)。これらのエンテロタイプは、被験者の食事内容と矛盾なく一致していました。3社(Biomes、TFTAK、Medivere)の製品で、2回目の検査時に炎症誘発性細菌(プロテオバクテリア)の割合が増加していました。また、すべての検査キットで、2回目の検査結果で細菌の多様性が増加するか、少なくとも現状のまま維持されていました。

推奨する食事内容は共通でした

• BiomesとThryveは似た内容のプロバイオティクス混合食を推奨していました。どちらも不足している細菌群または細菌種を補う特別な食事を提案しています。Biomesは新しく運用が始まったダッシュボードで詳細なPDFレポートを提供しています。その中でマイクロバイオームに合った食事レシピを紹介しています。解析したマイクロバイオームにとってどの栄養素が良いのかや、不足している栄養素を知ることができます。また、マイクロバイオームの構成が原因となって起こる可能性がある食事不耐症についても解説していました。
• Atlasは電子メールによって毎週おすすめの食事を知らせてくれます。
• Thryveではウェブサイトのダッシュボードで、どのような食事をすれば消化管の中でそれぞれの細菌の成長を促せるのか示しています。

すべての解析レポートで発症する可能性のある疾患を説明していました

すべての検査キットの解析レポートで、被験者のマイクロバイオームのバランスが失われると発症する可能性のある疾患について説明

• BiomesとAtlasは、マイクロバイオームのビタミン類の合成能について評価し、問題がある場合は指摘を行っています。また、ウェブサイトのダッシュボードで、カロリー利用率や炎症マーカー、腸管粘膜、便秘についてコメントしています。
• Thryveでは、疲労や不安、睡眠不足、皮ふ、体重の問題などの症状について言及し、これらの症状にマイクロバイオームがどの程度関わっているのか説明しています。ダッシュボード上で該当の項目をクリックすると、症状を改善するために必要な栄養素について知ることができます。
• Atlasではマイクロバイオームの乱れに相関している疾患 (2型糖尿病、肥満、小腸炎、動脈硬化症)をリスト化して、検査したマイクロバイオームの状態に基づく発症リスクを示しています。
• Medivereは診断と言えるほど詳細な健康レポートを提供してくれました。過敏性腸症候群、自己免疫疾患、神経疾患、代謝疾患のリスクを、マイクロバイオームのデータに基づいて評価し、消化管の細菌のさまざまな特徴について詳細に説明しています。
• TFTAKは検査で見つかった細菌に関して、善玉菌と悪玉菌を表で説明しています。また、検査サンプルの細菌を健康なエストニア人のサンプルで最も多い細菌と比較しています。比較によってどの細菌が不足し、どの細菌が多いのかを知ることができます。

プロバイオティクス

プロバイオティクスは、食品や栄養補助食として摂取できる生きた細菌のことです。国際プロバイオティクス・プレバイオティクス学術機関(ISAPP)は最近、プロバイオティクスに関する国連食糧農業機関(FAO)と世界保健機関(WHO)の定義を批准しました。その定義とは、「適切な量で摂取したときに、宿主(人間)の健康に有益な生きた微生物」というものです。ISAPPの定義には、プロバイオティクスに含まれる細菌の種類と量を明確に定義し、安全に用いられなければいけないという考えが含まれています。生きていない細菌を含んだ製品や成分、定義に含まれない細菌を用いた食品などはプロバイオティクスには該当しません。従って、定義に含まれない細菌叢を使った発酵食品もプロバイオティクスではありません。

プロバイオティクス・・・適切な量で摂取すれば、宿主(人間)の健康に有益な生きた細菌

プロバイオティクスの定義について、ヨーロッパの状況は少し違います。欧州食品安全機構(EFSA)によってプロバイオティクスと認められた製品は一つだけしかありません。Winclove Probiotics社が培養・生産しているプロピオニバクテリウム・フロイデンライシイW200です。この細菌は適量のビタミンB12を含み、EFSAから健康強調表示を行う認可を得ています。EFSAは2011年に、プロバイオティクスという言葉を健康強調表示に使うためには、科学的な根拠が必要であるとの声明を出しています。ヨーロッパにはとても大きな「プロバイオティクス」製品の市場があるにも関わらず、プロピオニバクテリウム・フロイデンライシイW200を除き、正式にプロバイオティクスと表示できる製品がないのは驚きです。それ以外の「プロバイオティクス」製品には健康強調表示を行う医学的根拠がありません。

乳酸桿菌とビフィズス菌は「毛」を持ち、消化管に付着できる

グラム陽性細菌(例えば、乳酸桿菌やビフィズス菌)の細胞表面は、宿主と細菌の直接の相互作用を可能にする特別な性質を帯びています。これは、プロバイオティクスの細菌が消化管に定着するために極めて重要な機能です。髪の毛のように見える細菌の付属物は、線毛と呼ばれます。線毛は細胞表面の特徴的な構造で、これによって細菌は内皮に付着することができます。線毛の機能は、病原菌の競合排除や免疫調整、腸粘膜の構造保全に関わっています。ビフィズス菌と乳酸桿菌で3本の線毛が見つかっています。実験の結果によって、特にラクトバチルス属ラムノサス種GG株 (LGG)がバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)などの病原菌エンテロコッカス・フェシウムを攻撃することが示されています。

ラクトバチルス属ラムノサス種GG株(LGG)はバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)を攻撃

グラム陽性細菌の細胞表面の特徴は、細胞壁の構造それ自体による免疫調節です（例えば、ペプチドグリカンやリポタイコ酸)。これらの特徴的な細胞壁構造は乳酸桿菌とビフィズス菌によって維持され、プロバイオティクスの細菌の重要な働きである腸管バリア機能に良い影響を与えます。

LGGは最も特徴的なプロバイオティクス細菌

プロバイオティクス製品の誇大広告の背景には何があるのでしょうか？もっともよく使われているプロバイオティクスの細菌の働きを見ると、健康上の利益は明らかです。プロバイオティクスの細菌のラクトバチルス属ラムノサス種GG株(LGG-GG、1985年に人間の腸管細菌叢からこの細菌株を発見したシャーウッド・ゴーバックとバリー・ゴールディンにちなんで名付けられました)は世界で最も多くの記事や論文で扱われ、300回を超える臨床試験の対象となっています。特に小児科で多くの研究が行われており、小児における急性胃腸炎の治療と抗菌薬関連下痢症(AAD)の予防に有効であることが証明されています。また、LGGは院内下痢症と呼吸器感染症の予防に有効であることも証明されています。しかし、ヘリコバクター・ピロリ菌の抗生物質治療に関しては、成人においてのみ有意な結果が得られています。

プロバイオティクスの細菌は有害な細菌を攻撃し、健康上の利益をもたらす

プロバイオティクスの細菌に関する科学論文を考察すると、プロバイオティクスの細菌は消化管のマイクロバイオームが機能不全に陥った患者や、免疫系が弱っている患者の治療に適していると言えます。一連の研究によると、プロバイオティクスの細菌は子供や優れたスポーツ選手、抗生物質治療を受けた患者や炎症性腸疾患(IBD)患者に良好な転帰をもたらします。治療が奏効する理由はすべて同じで、細菌の日和見感染を防ぐことによります。健康な成人では、プロバイオティクスの摂取後にはマイクロバイオームの変化が見られましたが、健康上の利益までは見出せませんでした。また、プロバイオティクスの細菌は、下痢を起こす有害な細菌の増殖を防ぐ目的で、健康な人にも旅行前などに使うことが推奨されています。

プロバイオティクスを摂食または服用する場合は、製品に含まれる細菌株の種類と量を知ることが大切です。プロバイオティクスの細菌には胃の強い酸性環境中で生存し、消化管に定着することが求められます。また、副作用も含めて、その特徴をよく把握しておく必要があります。プロバイオティクスの細菌は特に健康な人には、消化管のマイクロバイオームの構成を劇的に変化させることはありません。しかし、抗生物質の投与後や、病原菌の侵入を受けやすいマイクロバイオームのバランスが崩れた人では、有害な細菌の定着を防いでくれます。

プレバイオティクス

プレバイオティクスのことを知った方は、毎日食べたいと思うのではないでしょうか？プレバイオティクスを食べるとどのようなメリットがあり、体の中の細菌叢と体にどのような影響を与えるのでしょうか？プレバイオティクスについて深く掘り下げ、すでに分かっている事実をご紹介します！

プレバイオティクスとは何ですか？

プレバイオティクス―宿主(人間)のマイクロバイオームが選択的に利用して、健康上の利益をもたらすもの

現在使われているプレバイオティクスの定義は、ISAPPが提案したものです。その定義は、宿主(人間)のマイクロバイオームが選択的に利用することで、人間に健康上の利益をもたらすもの、となっています。

炭水化物に限定されず、多くの研究でさまざまな種類のオリゴ糖もプレバイオティクスに含めています。

ヒトミルクオリゴ糖(HMOs)…200種類以上のHMOが同定されています。HMOはブドウ球菌やビフィズス菌などの特定の細菌群の成長を促進します。HMOは素晴らしいプレバイオティクスです。

食物繊維とデンプンは細菌によって短鎖脂肪酸 (SCFAs)に分解されます

• 食物繊維とデンプン・・・消化管で細菌によって短鎖脂肪酸(SCFAs)に分解されます。酪酸、酢酸塩、プロピオン酸が最も多く、これらは嫌気性発酵の最終産物です。
  • レジスタントスターチ(RS)・・・小腸を通過し、大腸に到達して細菌に発酵されるデンプンです。大腸で細菌がRSを発酵することでSCFA(特に酪酸)が産生され、消化管に生息する細菌の多様性が増します。
  • 食物繊維・・・消化することができない化合物で、ほとんどが炭水化物です。食物繊維の多くは穀物、豆類、果物、野菜から抽出されます。長時間咀嚼し、ゆっくりと消化すれば満腹感を得られます。また、食物繊維は小腸のグルコース吸収率を低下させます。
    • 難消化性オリゴ糖(NDOs)・・・単糖類と多糖類の中間体です。消化管の細菌生態系の多様性、生化学的作用と生理学的作用を改善します。
    • NDOの中では、インシュリンやオリゴフルクトースなどのフラクトオリゴ糖(FOS)がプレバイオティクスとして最もよく研究されています。

プレバイオティクスが人間とヒトマイクロバイオームの両方に有益であるという示唆は多いのですが、科学的根拠のある研究はまだまだ少ないです。

多くの研究がフラクトオリゴ糖(FOS)などの食物繊維に焦点を置いています

レジスタントスターチとプレバイオティクスを摂取すると、特定のプレバイオティクスと炭水化物を代謝する細菌の数が変化します。特にビフィズス菌や乳酸桿菌などが影響を受けます。ヒト対照試験では、食物繊維の摂取がビフィズス菌と短鎖脂肪酸、特に腸内pHを低下させる酪酸の増加に相関していることが示されました。

その他の食品の健康への影響

乳化剤によってマウスは慢性腸炎とメタボリックシンドロームを発症

リボ多糖とフラジェリンの二つは自然免疫系を活性化させることで知られています。その結果、マウスは慢性腸炎(慢性大腸炎を促進)とメタボリックシンドローム(腹部肥満、高血圧、高血糖、高血清トリグリセリドおよび高比重リポタンパク (HDL) の5つの病状のうち、少なくとも3つが認められる)を発症しました。このことは心血管病と2型糖尿病のリスクに関連していました。乳化剤によって変化したマイクロバイオームは腸内を覆う堅い粘液層に浸透することもあります。他の研究では、乳化剤が大腸がんの発症率を高めることも示されています。

乳化剤を与えたマウスで不安が増加

ホルダーの研究チームはまた、乳化剤を与えた後のマウスの振る舞いを観察しました。マイクロバイオームの乱れが脳腸軸を通じて神経系にも影響を与えることが広く知られていたからです。乳化剤を与えたマウスで不安の増加が観察されました。また、乳化剤が食欲に影響を及ぼすペプチドとホルモン(アグーチ関連ペプチド(AgRP)とαメラニン細胞刺激ホルモン(αMSH))に影響を与えることも認められました。つまり、乳化剤を摂取すると食事量が増加する可能性があるのです。