消化管|消化器学および肝臓学の細菌叢

微生物叢または微生物叢は、宿主とも呼ばれる宿主個体の粘液表面に生息する微生物群集の集 それぞれの人間の個人は、約100の異なる種から約400億の細菌に家です。1,2胃液中では、細菌の含有量は比較的低く、ミリリットル当たり約1,000細菌であり、これは培地の酸性度によるものである。 細菌の濃度は、小腸に沿って、近位十二指腸の104細菌/mlから回腸末端の107細菌/mlまで成長する。 小腸の推進運動性は、光の中で増殖する細菌を定期的に浄化する。 対照的に、結腸内の微生物の集団は、content1ミリリットルあたり最大1011または1012個の細菌の濃度に達するため、はるかに高い1。 一緒に、生きている結腸集団は300-600gの可変重量に達することができ、宿主微生物叢の95%以上を占める。

腸の生態系内の種の偉大な生物多様性は、微生物叢だけでなく人間の宿主も含む全体の生命と発達を促進します。 細菌種のかなりの数のために、全体が生活のために不可欠である:単細胞生物は、正常に開発するために集団性と生物多様性を必要とします。 多様な細菌の属および種は拡散のために他によって発生する新陳代謝プロダクトを使用します。 人間の腸は、これらの細菌の自然な生息地であり、何千年もの間人間と一緒に暮らすように進化し適応してきたので、それらの多くはその生息地の外で自発的に増殖しません。

共生は、二つ以上の生きている種の間の関係が、他のいずれかを損なうことなく、それらの少なくとも一方に利益をもたらす場合に言及されます3。 宿主個体にとって、微生物叢の存在は生命にとって不可欠ではないが、それはそれらの生理学に重要な影響を及ぼす。 総無菌の実験条件下で飼育された哺乳動物は、その自然の植物相を獲得しないため、異常な発達を有する。 表iは、無菌の総無菌状態で飼育された動物と、従来の植物相を有する動物、すなわち自発的に獲得された動物との間の相違を示す。 私たちは、これらの違いのそれぞれを生じさせるメカニズムを明確に知らないが、ホストとその植物相との共生の大きな解剖生理学的影響は明らかで

生物間の関係のダイナミクスは、バランスを変更することができ、特定の状況では、植物相のいくつかの要素がhuésped3の病気の原因であるように、共生と病原性の間に境界が定義され、安定していません。

細菌叢の組成

細菌叢は、出生直後に取得されます。 当初、様々な好気性属は、消化管、特に腸内細菌型大腸菌および乳酸菌属の様々な種を植民地化する。 これらは環境からの酸素を消費し、漸進的に、強制嫌気性種、特にBacteroides、Clostridia、真正細菌およびBifidobacteriaの圧倒的な優勢があるマイクロシステムは確立されます。 2歳では、確立された植物相はすでに実質的に決定的であるが、通常は個体の生涯を通じて非常に安定している1。

初期植民地化に影響を与える可能性のあるイベントに多くの関心が与えられています。4,5新生児はその身近な環境の植物相を獲得する。 帝王切開によって生まれた子供と膣内で生まれた子供の間には違いが観察されている。 新生児の植物相には、貧しい国や豊かな国との違いがあります。 母乳育児は、人工乳を介した栄養とは対照的に、細菌叢の伝達において重要な役割を果たすようである。 母親は自分の細菌を移し、母乳育児を通じて同じ細菌に対して必要な免疫防御要素(特定のIgA型抗体、自然免疫分子など)を伝達します。) 6. 新生児は、システムの未熟さおよび免疫記憶に関連する機構の欠如のために非常に貧弱な免疫を有するので、細菌および防御機構の獲得が同じ源 母親から離れた人生の最初の夜を過ごす子供たちは、アレルギーの発生率が高いことが観察されています。 細菌と新生児によって獲得された免疫不全要素との間の格差は、成人生活のいくつかの免疫炎症性疾患の病因に重要な役割を果たす可能性があ7

嫌気性属は成体の植物相で優勢である。 植物相の組成は、伝統的にheses8のサンプルの微生物学的培養によって研究されてきた(表II)。 栽培方法では、抗生物質の使用または食事の変化に関連して植物相の組成の一過性の変化を認識することができるが、それらは可逆的な変化である1。 しかし、高い割合の細菌種は栽培可能ではないので、顕微鏡下で観察することができるが、それらの表現型の特徴は記載されていない。9,10分子生物学の方法は、これらの制限を克服し、植物相の知識を進める上で非常に有用であろう新しい技術を提供します。 細菌ゲノムの解析に基づく最近の研究では、記載されていない細菌株の大部分が同定されており、さらに、各個体は遺伝的にユニークな株を保有し、他の個体とは異なることが示唆されている10,11。 数年後には、分子生物学は細菌の同定と定量のための信頼できる方法を提供し、おそらくflora12の組成に関する新しい、より完全な情報を得るでしょう(表III)。

フローラの特徴

腸内細菌叢の三つの主要な機能があります。)植物相の生化学的活性の結果としての栄養および代謝の機能; b)保護機能、病原性微生物の侵入を防止すること、およびc)腸上皮の増殖および分化、および免疫系の発達および調節に関する栄養機能(表IV)。

結腸光コロニー形成は、様々なタンパク質や酵素をコードし、ヒトゲノムに存在しない生化学的資源を提供する、多数の遺伝子を提供する。 一緒に取られて、コロンの細菌は細菌の酵素が腸の内腔の基質で作動し、プロダクトの大きい多様性を発生させるレバーに類似した新陳代謝器官を、 植物相の主な代謝機能は、腸上皮によって産生される非消化性食餌残渣および粘液の発酵である。 代謝エネルギーが回復され、いくつかのビタミンが合成される。 13,14 炭水化物の発酵は、ジャーナルのこの同じ問題に掲載されたBongersとVan den Heuvelの記事で述べたように、盲腸、特にカルシウムのイオンの吸収を支持することがで 我々は、炭水化物の発酵が腸上皮に栄養作用を有する短鎖脂肪酸の生成をもたらすことを知っている。酪酸産生は結腸上皮の主なエネルギー源である。 酢酸およびプロピオン酸の産生は、肝臓のグルコース代謝の調節に関与し、食後の糖血症およびインスリン応答を減少させる。 このメカニズムはinsulin15に細胞感受性を支持するようで、インシュリン抵抗性およびタイプ2の糖尿病の開発を防ぐかもしれません。

消化管に生息する植物相は、いわゆる”障壁効果”によって病原性微生物の侵入から保護する。 植物相のこの特性は、宿主における感染症の予防に非常に関連している。 外因性細菌による植民地化に対する抵抗性があり、結腸内に存在するが、他の種との平衡によって成長が制御される日和見種の過増殖も防止される。 したがって、例えば、特定の抗生物質の使用は、生態系を変化させ、偽膜性大腸炎のような重篤な疾患に関連するClostridium difficileのような亜支配種の優位性を支持す

バリア効果は、居住者の植物相がアクセス可能な生態学的ニッチを占め、すべての資源を管理し、消費し、排出するという事実によるものです。 例えば、Bacteroides thetaiotaomicronは、宿主上皮によって産生されるフコースを消費することが示されているが、上皮細胞における遺伝子発現を制御し、フコース産生を調節するこ これは、他の病原性または少なくとも日和見細菌によって使用される可能性のあるこの資源の過剰産生を防止する。 16 さらに、細菌は抗菌効果を有する天然物質であるバクテリオシンを産生することによって他の細菌の増殖を阻害することができる17,18。 胃腸管の多数の種はバクテリオシンを産生することができる。 これらの物質は消化管のプロテアーゼに敏感であるため、宿主の個体はその産生を制御することができます。

消化管の微生物叢は、腸上皮の増殖および分化に重要な機能を有する。 無菌培地で飼育された動物は、結腸上皮複製の程度が低い19。 さらに、細菌とモノアソシエートされた動物を用いた実験は、いくつかの株が上皮細胞の分化にどのように影響するかを示している。上皮上の栄養機能は、結腸直腸癌の病因における細菌叢の役割を研究するために重要であり得る。

免疫系の発達と成熟

総無菌の実験条件下で飼育された哺乳動物は、通常、免疫を発達させない。21 それらは、腸内腔および末梢血の両方において、免疫グロブリンの欠乏を有する。 免疫系が外界との接触の大きな表面である消化管の周りで成熟することは明らかです。 成人ヒト個体では、免疫担当細胞の80-85%が消化管の粘膜に位置する22。 細菌、上皮および基礎となる免疫組織の間には何百万もの相互作用があり、非常に強力で、非常に複雑で非常に完全な防御システムのリソースを徐々にプ19,23 例えば、無菌動物では耐性現象が正常に発達しないため、免疫系の成熟の欠如も検出される。 消化管を介した抗原への曝露は、通常、これらの抗原に対する耐性を誘導する。 粘膜免疫系のこの特性は、無菌条件下で飼育された動物では起こらないか、または欠損しているように見える24。 Dr.Borruelは、ジャーナルのこの問題の別の章でこのトピックを広範囲に開発しています。

病気の原因としての植物相

植物相またはその活動のいくつかの要素は、特定の状況で宿主に病気を引き起こす可能性があります。2細菌の転座は、消化管粘膜の上皮を通る生菌の通過である。障壁を通過した後、細菌はリンパを通って移動し、腸間膜節、肝臓、または脾臓などの腸外の位置に到達することができる。 細菌が十分な量で血流を通って広がることができれば、敗血症、多臓器不全、死などの非常に深刻な状態を引き起こす可能性があります。 SorianoとGuarnerは、この補足の別の章で、細菌の転座に関連する臨床状態とこの合併症の主な原因を説明し、治療上の選択肢をレビューします。 細菌叢の機能不全に関連する別の疾患は、抗生物質の使用に関連する下痢である。 Clostridium difficileのようないくつかの種の過増殖は、偽膜性大腸炎のような重篤な状態の原因となり得る。26

近年、植物相と免疫系の機能不全との間の可能性のある関係に特別な注意が払われている。27 先進社会では、感染症の発生率は20世紀後半に非常に有意に減少しており、この観察は細菌病因の疾患(結核、リウマチ熱、チフス、ブルセラ症)およびウイル 並行して、多発性硬化症、1型糖尿病、炎症性腸疾患(クローン病および潰瘍性大腸炎)などの自己免疫成分を有するアレルギーおよびいくつかの疾患の発 これらの疾患は遺伝的要素を持っていますが、短期的な傾向の変化には環境要因の寄与が非常に重要な役割を果たさなければならないことは明ら 過度の衛生の仮説は、幼い頃からの細菌剤への曝露の欠如が、アレルギー、クローン病、1型糖尿病、多発性硬化症および非ホジキンリンパ腫を含む免疫系機能不全の出現へのこの成長傾向の基礎にある可能性があることを示唆している。27

炎症性腸疾患の場合、多くの臨床的および実験的データは、腸の炎症が自己細菌叢の要素に対する悪化した応答に起因することを示唆している。 糞便含量の導出または結腸光の滅菌は、実験モデルおよび患者における介入研究の両方において、重要な炎症性寛解を達成する28-31。 コントロール集団とは対照的に、クローン病または潰瘍性大腸炎の患者では、免疫系が植物相自体に感作されることが実証されている。32,33In vitroでは、いくつかの細菌要素がクローン病患者の炎症を起こした腸組織において抗炎症機構を誘導することができることは非常に興味深い34。 適切な状態がin vivoで達成されれば、細菌療法は炎症性腸疾患の治療に重要な利益をもたらす可能性があり、”pouchitis”35で既に実証されているように。

腸内細菌叢は、このサプリメント内のBurns and Rowlandの章で詳細に検討されているように、結腸癌の病態生理学において重要な役割を果たしています。 食餌と結腸癌との疫学的関係は何年もの間認識されてきたが、さらに、過去十年間で、腸内細菌叢が食餌の残留物から発癌性の可能性を有する物質を生成する能力のために重要な環境要因であることを示唆する証拠が得られている。 一方、化学発癌物質によって実験的に誘導される悪性結腸腫瘍の発生を阻害するいくつかの細菌が同定されている。 さらに、ボランティアのある臨床調査は発癌物質の生成と関連している糞便の酵素活動の減少のbifidobacteriaの緊張の効力を示しました。したがって、有益な細菌の使用は、特に結腸癌(ポリポーシス、家族歴など)に関連する危険因子を有する人々のグループにおいて、結腸癌の予防において重要な).

プロバイオティクスとプレバイオティクス

多くの科学的証拠は、特定の細菌株が特定の健康上の利益を提供できることを示しています37。 これにより、新しい概念が導入されました:プロバイオティクスは、適切な量で摂取されると、純粋に栄養価に加えられる有益な健康効果を生み出す生38 動物モデルで有益な効果を誘導するために多数の細菌株の使用に関する広範な文書があり、人間の健康の促進におけるそれらの応用を特定する見通しが開かれている。 もう一つ出てくる概念は、プレビオティックの概念である39。 プレバイオティクスは、限られた数の細菌種の成長および活性を選択的に促進する非消化性食品成分である。 特徴的な方法では、プレバイオティクスは、小腸を通過した後、実質的に変更することなく結腸に到達する非消化性炭水化物である。 これらの炭水化物を消費する適切な代謝酵素を有する天然植物相の細菌は、これらの基質から得られる特定のエネルギー寄与のおかげで選択的に この概念は非常に魅力的であり、乳酸菌またはビフィズス菌の増殖を支持するいくつかの物質が同定されている。 Sastre博士は、この補足の別の記事でこの概念の可能性を深く研究しています。

人間の健康の特定の側面を促進する上でのプロバイオティクスとプレバイオティクスの有効性は、制御された研究で実証されるべきである。 プロバイオティクスの場合、各研究は特定の細菌株に基づいており、その結果は他の株に外挿されるべきではありません。 プレバイオティクスの場合、体に有益であると考えられる細菌種の増殖を促進することを確認することも非常に重要です。

かなりの数の臨床研究が、下痢の予防および治療におけるいくつかのプロバイオティクスの有用性を実証している。 出版された作品は、主に予防またはプロバイオティクスで治療することができるロタウイルスによって引き起こされる小児下痢を参照しています40,41が、他の感染性病原体によって引き起こされる急性下痢に関するデータも公開されています。 いくつかの制御された臨床研究では、一部のプロバイオティクスが抗生物質の使用に伴う下痢を予防できることが示されています42。 東條シエラ、レイストラバゾ、東條ゴンサレスのこの号の記事は、この号に特別な注意を払っています。 乳糖不耐症に伴う徴候および症状の治療におけるヨーグルト中の生きた細菌の有効性もよく実証されており、43これはLabayenとMartínezによるこのサプリメントへの特別な貢献の対象である。

無菌条件下で飼育された哺乳類は、末梢血中のコレステロール率が高いことは、脂質代謝が植物相の変化によって影響される可能性があることを示唆している。 Ros博士は、この補足のためにこれらの側面を徹底的に見直しました。

結論

フローラは、宿主個体の生理学および病理に重要な影響を及ぼす。 Probioticsおよびprebioticsは有利な機能を高め、可能で有害な影響を制御する植物相の生態学的なバランスを改善する。 現時点では、これはまだ想定されている潜在的なアプリケーションの広い範囲の一貫性を検証するために、基本的および臨床的研究の多くを必要と 細菌叢の微生物学的研究のための新しい分子生物学技術の出現、および腸管免疫に関与するメカニズムの知識の進歩は、間違いなく決定的であろう。

微生物叢または微生物叢は、宿主とも呼ばれる宿主個体の粘液表面に生息する微生物群集の集 それぞれの人間の個人は、約100の異なる種から約400億の細菌に家です。1,2胃液中では、細菌の含有量は比較的低く、ミリリットル当たり…

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