腸内細菌叢（マイクロバイオーム）共生とエネルギー代謝制御
ヨーグルトや乳酸菌飲料を、毎日食べたり飲んだりしている方も多いのではないでしょうか？
スーパーなどには、整腸作用だけでなく、免疫力アップや生活習慣病（高血圧・糖尿・コレステロール・中性脂肪など）防止のための商品が、たくさん並んでいます。
生きた有益菌を食べたら、腸内でその菌が本当に働いてくれるのでしょうか？
マイクロバイオーム（microbiome）
私たちの腸内、口腔、鼻腔、皮膚、膣などには、数百兆個の常在菌が存在します。
私たち人体の細胞は約37兆個の細胞で構成されており、ヒトの常在菌数はそれより1桁多いことになります。
口腔内や腸内など、生息部位ごとに異なった細菌種や組成比からなる独特の細菌叢（マイクロバイオーム）を形成していています。
私たちが食べた物は胃や腸で消化・吸収され、体内に入ってはじめて代謝されていきます。
私たちが消化・吸収できなかった食べ物は、腸内の常在菌が自身のエサとして代謝し、ビタミンやアミノ酸などに変換・放出し、私たち人間ははこれらを吸収することで栄養を摂取しています。
消化吸収のシステムが、微生物との共生関係によって構築されているのです。
また、常在菌叢は外からの菌を寄せつけないために、私たちの体を守る自然のバリアとしての役目を担っています。
そのためマイクロバイオームは、獲得免疫や病原体の排除、免疫の過剰反応による炎症性疾患など、私たちの免疫機能にも大きな影響を与えています。
最近の研究によると、うつ病やパーキンソン病、動脈硬化、糖尿病、肥満、炎症性腸疾患、リウマチ、アトピー性皮膚炎など、様々な疾患や病態にマイクロバイオームが関連していることがわかっています。
私たちの体は、常在する微生物たちの宿主であり、それを1つの生態系と捉えた時には、共生する微生物は生態系を支える一員なのです。
私たち人間は、自分だけで健康のために必要なすべての機能を持っておらず、私たちは人間は生理的に独立した個として存在することはできません。
マイクロバイオームには個人間での多様性があり、特に皮膚の細菌叢は個人差が最も大きいことがわかっています。
私たち一人一人は遺伝子が異なり多様性があり、さらにこのマイクロバイオームの違いによって、もっと大きな多様性が生み出されています。
私たちは、真正細菌に特徴的な代謝物である細菌性D-アミノ酸を認識することにより、自然免疫を調節していることが徐々に明らかとなっています。詳しくは関連記事をご参照ください ↓
プロバイオティクスとプレバイオティクス
プロバイオティクス（probiotics）
プロバイオティクスは共生を意味するプロバイオシス（probiosis）を語源としています。宿主に有益な効果を与える生きた微生物、またはそれを含む食品のことです。
一番身近なものは、ヨーグルトや乳酸菌飲料など、生きた菌を含んだ製品です。
腸内環境を整えるだけでなく、免疫力の向上、血糖値・血圧・コレステロール・内臓脂肪・尿酸値の上昇を抑えるなど、様々な効果が期待されるプロバイオティクスを目にするようになりました。
しかし、生きた菌が腸管に到達しても、もともとの腸内細菌叢によってその定着は阻止されます。
プロバイオティクスによって、有益菌が生態系の一員になれるかどうかは、私たち宿主側の環境によります。
ほとんどの場合は、定着することはできずに通過菌となってでていきます。
プレバイオティクス（prebiotics）
プレバイオティクスは、人間の消化管上部で消化吸収されずに大腸へ届き、大腸に共生する有益菌の栄養源となり増殖を促す食品のことです。
身体の外から菌を入れるプロバイオティクスと異なり、プレバイオティクスは元から共生する腸内細菌を増殖させるのが特徴です。
オリゴ糖や食物繊維など、私たち人間が消化しにくい物質が、共生する微生物のエサとなって、私たちの健康に有益な効果を与えてくれます。
シンバイオティクス（synbiotics）
プロバイオティクスとプレバイオティクスを組み合わせたものを、シンバイオティクスと呼んでいます。
腸内細菌叢の多様性と疾患
腸を含む消化管は体内臓器ですが、口から肛門につながる1本の管であり、常に外界とつながっています。
そのため、消化管腔内は体の内側にある体外と捉えることができます。
そのため、その恒常性は体内にある臓器や血液成分よりも低く、多様性が許容されています。
その結果、腸内細菌叢の構成は、食事などの外的環境要因の影響を受けやすく、腸内細菌叢のバランスは個体間で大きく異なっています。
つまり、私たちが食べた物は、消化管のマイクロバイオームに影響を与え、その構成を動的に変化させています。
偏った食事をすると、偏った種類の腸内細菌が増え、たくさんの種類の野菜や果物などを食べる人の方が、腸内細菌の多様性は高くなります。
腸内細菌の多様性が低下すると、免疫力の低下や炎症性疾患が起こりやすくなることがわかっています。
クローン病などの炎症性腸疾患、下痢型の過敏性腸症候群、大腸がんなどの腸管の疾患では、常に腸内細菌の多様性は失われています。
また肥満の人でも、腸内細菌の多様性が失われています。
近年は栄養補助食品やサプリメントの普及によって、糖質・脂質・タンパク質・ビタミン・ミネラルなどの栄養素を気にする方は増えています。
しかし、自分の体だけを考えていては、真の健康にはなれないのです。
食物全体を摂取することは、食物繊維などプレバイオティクスの摂取にもつながり、共生する微生物の多様性が保たれ、私たちの健康を支えてくれます。
腸内細菌代謝産物 短鎖脂肪酸（short-chain fatty acid：SCFA）
短鎖脂肪酸のエネルギー代謝制御
体が健康状態を保てるかどうかは、腸内細菌による影響が大きく、腸の中でどのような腸内細菌が働いてくれるかが重要となります。
高血圧、2型糖尿病、肥満、動脈硬化の人が持つ腸内細菌は、健常の人とは明らかに組成が異なっています。
病気の人の腸内細菌では、乳酸菌（善玉菌）の割合が著しく変化しており、腸内細菌の代謝産物である短鎖脂肪酸が著しく減少しています。
食物繊維などの難消化性食物は、腸内細菌によって酢酸、酪酸、プロピオン酸などの短鎖脂肪酸に代謝されます。
Kagaku to Seibutsu 53(4): 202-204 (2015)
J. Lipid Nutr. Vol.24, No.1 (2015)
腸内細菌の主要代謝産物である短鎖脂肪酸は、宿主である私たちの単なるエネルギー源としてではなく、シグナル伝達物質として作用し、宿主の代謝機能制御へ関与することががわかっています。
この短鎖脂肪酸を指標に、食事よる過剰エネルギーを短鎖脂肪酸受容体GPR41 が感知して、交感神経を活性化してエネルギー消費を高め、エネルギー恒常性を保つ働きをしています。
また短鎖脂肪酸を指標に、過剰エネルギーを短鎖脂肪酸受容体GPR43が認識し、脂肪組織でのインスリンの作用を抑制して、脂肪の蓄積を抑制しています。
腸内細菌が産生する短鎖脂肪酸は、脂肪組織への脂肪（過剰エネルギー）の蓄積を抑制して、肥満による代謝機能異常を防ぐ役割があり、体内のエネルギー調整に寄与しています。
脂肪酸のシグナル・脂質メディエーターとしての働きについては、関連記事をご参照ください ↓
短鎖脂肪酸の腸の恒常性維持
短鎖脂肪酸は、大腸の粘膜の炎症を抑える作用があります。
腸内細菌の生み出す短鎖脂肪酸がなければ、腸内は炎症が持続し、腸内環境が悪化していきます。
インフラマソールは細胞内蛋白質複合体で、腸の恒常性を維持するために重要な役割をしています。
短鎖脂肪酸が腸上皮細胞のインフラマソームを活性化して、大腸炎が抑制されることがわかっています。
胃の常在菌 ヘリコバクター・ピロリ
ヘリコバクター・ピロリは胃に生息するらせん型のグラム陰性微好気性細菌で、ピロリ菌とも呼ばれています。
ピロリ菌はウレアーゼと呼ばれる酵素を産生しており、この酵素で胃粘液中の尿素をアンモニアと二酸化炭素に分解し、生じたアンモニアで、局所的に胃酸を中和することによって、胃に常在（定着）しています。
ピロリ菌の感染は、慢性胃炎、胃潰瘍や十二指腸潰瘍のみならず、胃癌の発生リスクがあるといわれて、抗生剤による除菌療法が行われています。
しかし、ピロリ菌が陽性でも発症しない人が大半であり、単一因子による病因論には大きな誤りがあります。
ピロリ感染症と単一病因論については、関連記事をご参照ください ↓
ピロリ菌を常在菌として捉えると、胃内のpH調整システムに関与していると考えられます。
ピロリ菌の除菌後、胃内酸性度が高まり逆流食道炎の増加が報告されたり、血液中のグレリン濃度が上昇することがわかっています。
グレリン
グレリンは食欲を刺激するホルモンで、空腹になると胃から血液中に分泌されます。脳の視床下部に作用して食欲が刺激されて空腹感が生じて、「お腹がすいた」という感覚が生まれます。
グレリンは、食欲亢進作用だけでなく、消化管運動促進・胃酸分泌促進作用や、成長ホルモン分泌促進作用によってエネルギー代謝に関わっています。
グレリンは、脂肪組織から分泌されるレプチン（飽食シグナル）と拮抗するホルモンと考えられています。
実際にピロリ菌を除菌した後、食欲がすごく亢進して、体重が増えてしまったという患者の話は数名聞いたことがあります。
ピロリ菌がグレリンの分泌調整に関与する可能性があり、脳の中枢神経系への影響も示唆されています。
まとめ
私たちの消化吸収・代謝や免疫システムは、常在する微生物との共生関係によって構築されています。
私たち人間は、自分だけで健康のために必要なすべての機能を持っておらず、私たちは人間は生理的に独立した個として存在することはできません。
私たち一人一人は遺伝子が異なり多様性があり、さらにこのマイクロバイオームの違いによって、もっと大きな多様性が生み出されています。
マイクロバイオームは私たちのホメオスタシス（恒常性維持）に重要な役割を担い、様々な疾患の発症に影響を与えています。
腸内細菌の代謝産物である短鎖脂肪酸は、腸管から一部吸収されて血中に移行し全身にシグナルを伝え、エネルギー代謝調整にも影響を与えています。
腸内細菌叢の構成は、食事などの外的環境要因の影響を受けやすく、腸内細菌叢のバランスは個体間で大きく異なっています。
私たちが食べた物は、腸内細菌叢に影響を与え、その構成を動的に変化させています。
栄養補助食品やサプリメントなどで栄養素だけを気にするのではなく、いろいろな種類の食べ物を摂取し、腸内細菌の多様性を維持することが重要です。
私たちの体の異常は、マイクロバイオームの乱れでもあり、それが代謝異常・免疫異常につながり、そして病気という目に見える形で現れています。
私たちの自然治癒力を引きだすためには、共生するマイクロバイオームを含めたエネルギー代謝や免疫を考える必要があります。
エネルギー代謝については、関連記事をご参照ください ↓
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