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「獣医学つれづれ草」 第3話 田村 豊 先生

2021/10/21

腸内細菌の新た応用:大腸ガンを早期に診断する

 

酪農学園大学名誉教授 田村 豊

 

私たちの腸管には糞便1gあたり約1兆個の細菌が生息しており、総重量は約1から1.5kgに及ぶと言われています。これらの細菌は我々が食べる食物の栄養分の一部を利用して生活し、腸内細菌間で菌数のバランスを保ちながら生態系(細菌叢)を形成しており、腸内フローラと呼んでいます。腸内フローラを構成する細菌は100~300菌種と言われ、ほとんどが空気のない条件で発育できる嫌気性細菌です。最近ではこのような細菌叢をマイクロビオーム(microbiome)と呼び、特に人体の存在する細菌叢をヒト・マイクロビオームと呼ばれることが多いようです。これに似た意味で使われるものにマイクロビオータ(microbiota)があります。少しややこしいですがマイクロビオータはある環境に存在する微生物の集合体を示し、マイクロビオームはマイクロビオータの持つ遺伝子群を含めた言い方になります。

腸内フローラの役割としては、消化・吸収の補助やビタミン合成、腸内有害菌の抑制、免疫賦活、さらに病原菌の排除などで、我々の健康維持にとって極めて重要であると考えられています。また、腸内フローラが乱れると腸内腐敗や発ガン性物質の産生などにより、便秘や下痢、それに腸内異常発酵などで、老化やガンなどの生活習慣病の原因になることもあります。

健康維持に必要な腸内フローラを健全なものに整えるには、悪玉菌(ウエルシュ菌)を抑え、善玉菌(ビフィダス菌や乳酸菌)を増やすことが必要です。たんぱく質や脂質が中心の食事や、不規則な生活、各種のストレス、便秘などにより悪玉菌が増えるとされています。一方、善玉菌は乳酸や酢酸を作り、腸内を酸性環境にすることによって、悪玉菌の増殖を抑制し腸運動を活発にします。また、ビタミン(B1,B2, B6,K,ニコチン酸,葉酸)の生成や、粘膜免疫を高め、血清コレステロールを低下させます。では、善玉菌を増やすにはどうしたら良いでしょうか?それはヨーグルト、乳酸菌飲料、納豆、漬物など善玉菌が多く含む食物を毎日摂取することです。また、オリゴ糖や食物繊維は善玉菌の栄養源となりますので、これらを含む食物を食べることも必要です。

従来、腸管に生息する腸内フローラの機能は腸管だけのことと考えられていました。ところが最近では、腸管は自律神経系やホルモンなどの液性因子を介して脳とも関連することが知られており、脳腸相関(brain-gut interaction)とも言われています。消化管の情報は神経系を介して大脳に伝わり、腹部不快感とともに、抑うつや不安などを引き起こすのです。このような情動変化はホルモンや自律神経を介して消化管に伝達され、さらに消化管の運動異常を悪化されるのです。さらに最近では腸内フローラと中枢神経との関連が注目されています。このように腸内細菌は人間の生命活動に重要な働きをしているようで、“腸能力”といった表現も使われています。

最近、腸内細菌とガンとの関係について興味ある報告がなされたので紹介したいと思います1)。それは大阪大学などの研究チームが日本人のガンで最も多い大腸ガンに関わる腸内細菌を特定したことを報告したことです。研究グループは、多発ポリープ(腺腫)や非常に早期の大腸ガンを有する患者さんの便に特徴的な細菌や代謝物質を特定したのです。大腸内視鏡検査を受けた616名の受検者の便を調べたところ、ガンのステージによって便中に増減している腸内細菌が大きく異なることが分かりました。まず、粘膜内ガンの病期から増加し、病気の進行とともに上昇するのは、Fusobacterium nucleatumやPeptostreptococcus stomatisと呼ばれる細菌で、既に進行大腸ガンで上昇していることが報告されている細菌でした。次に多発ポリープ(腺腫)や粘膜内ガンの病期でのみ上昇している細菌としては、Atopobium parvulumやActinomyces odontolyticusが特定され、これらの細菌が大腸ガンの発症初期に関連することが強く示唆されました(図1)。また、メタボローム解析により、多発ポリープ(腺腫)を有する患者さんには、デオキシコール酸という胆汁酸が腸管内に多いことが明らかとなりました。また粘膜内がんを有する患者さんは、健常者と比較して、アミノ酸であるイソロイシン、ロイシン、バリン、フェニルアラニン、チロシン、グリシンが便中に増加していました。一方、分枝鎖脂肪酸であるイソ吉草酸は進行大腸がんで増加していました(図2)。以上のことから病気の進行度に伴い、腸内細菌や腸内代謝物質は大きく異なることが分かり、特定のアミノ酸と芳香属アミノ酸が病期により変化していたのです。

以上の成績は、患者の便を用いて特定の腸内細菌と腸内代謝物質を検出することにより、ガンを診断することの可能性を示したものです。今後は、ガンの進行に伴い、何故特定の細菌が増え、腸内代謝産物が変化したのかを明らかにする必要があるように思います。また、食事などの生活習慣との関係を詳細に検討することにより、科学的根拠を踏まえた新たなガン予防・治療につながる可能性を秘めています。

このようにヒトの腸内細菌の機能について目覚しい進展が見られているものの、残念ながら動物におけるこの分野の研究は非常に遅れている状況です。イヌやネコなどの伴侶動物の平均寿命が延びており、ガンに罹患することも珍しくはない状況です。したがって、伴侶動物においても腸内細菌のガンの関係が明らかになることを期待したいと思います。

 

  • 国立がん研究センター:メタゲノム・メタボローム解析により大腸がん発症関連細菌を特定(プレスリリース), 2019年6月7日

https://www.ncc.go.jp/jp/information/pr_release/2019/0607/index.html

 

図1.発ガンの早期(腺種や粘膜ガン)に増加し、ガンの進行とともに減少する細菌

健常者と比較した場合の有意差検定 +:<0.05、++:<0.01、+++:<0.005(縦軸は便中の細菌相対量を示す)

 

図2.大腸がんの多段階発ガンと代謝産物(代表例)

H:健常者、MP:多発ポリープ(腺腫)、S0:粘膜内がん、SI/II:Stage IとStage II、SIII/IV:Stage IIIとStage IVを示す。