腸内細菌叢は遺伝しますか？新しい研究：子孫の発育不良は男性の腸内細菌叢の乱れが原因かもしれない

現代の働く人々にとって、腸は多くの人にとって最も脆弱な臓器かもしれません... 忙しい生活、不規則な食事と休息のスケジュール、さまざまなテイクアウトは、腸に常に大きな負担をかけています。胃腸の不快感のほとんどは、実は腸内細菌叢の乱れによって引き起こされます。おそらく多くの人々にとって、これは深刻な問題ではなく、鎮痛剤を数錠服用すれば対処できると思われるでしょう。

しかし、この小さな細菌群が将来の世代の成長と発達にも影響を与える可能性があるとしたらどうでしょうか?遺伝子が遺伝することは誰もが知っていますが、腸内細菌叢も遺伝を通じて次の世代に影響を与えるというのは聞いたことがありません。つい最近、ジェイミー・A・ハケット氏のチームはネイチャー誌に、子孫の成長と発達が父親候補の腸内細菌叢と関連していることを明らかにし、さらに腸内生殖軸の調節メカニズムを確立し、腸内細菌叢の障害が子孫の発達不良の原因であることを指摘した研究を発表した。

子孫の不利な発達は持続的であるが、可逆的でもある。

研究者らは、非吸収性抗生物質（nABX）を使用して薬剤に直接干渉することで、雄マウスの腸内微生物叢の不均衡を誘発するモデルを確立した。雄マウスに6週間にわたって低用量nABXを投与したところ、雄マウスの腸内細菌叢の多様性、豊富さ、豊かさが著しく減少し、腸内細菌叢の不均衡を引き起こしました。しかし、この現象は可逆的であり、nABX の投与を中止してから 8 週間後に徐々に回復することが判明しました。

nABX は胃腸上皮を通過できないため、16s リボソーム RNA 配列解析を使用して、腸内微生物叢の不均衡が生殖に直接関係していることを示すことができることに留意する必要があります。配列解析の結果、6週間のnABX治療後、腸内細菌叢の不均衡を呈する雄マウスの体重、生殖能力、生存率に有意な影響は見られなかったことが示されました。

次に、研究者らはnABXを投与された雄マウスとnABXを投与されていない雌マウスを交配させ、F1子孫の表現型を分析した。結果は、対照群の雄マウスの子孫と比較して、nABX雄マウスの子孫は発達が遅れているだけでなく、対照群の雄マウスの子孫よりも生存率が低いことを示しました。

他の抗生物質による潜在的な干渉を排除するために、研究者らは浸透圧性下剤（ポリエチレングリコール（PEG））を使用して雄マウスモデルの胃腸管を洗浄したが、結果は依然として同じであったことを発見した。これは、腸内細菌叢が乱れた父親の妊娠が、その子の発育に悪影響を及ぼすことを改めて示しています。

その後、研究者らは、腸内細菌叢が正常に戻った後に子孫の発育遅延が回復するかどうかを調べるために、オスのマウスは6週間後に薬の服用をやめ、腸内細菌叢が自然に回復するのを待ち、4～8週間の回復期間を経た後に健康なメスのマウスと交配するという検証を行った。

結果は、オスのマウスの腸内細菌叢がバランスを取り戻すまでに少なくとも8週間の回復が必要であり、その時点で子孫の表現型も正常に戻ったことを示した。上記の結果は、妊娠中の父親の腸内細菌叢の障害が子供の発育に与える影響は可逆的であることを示しています。

精巣の生理機能は腸内細菌叢の障害に直接関係している

研究者らは、この薬を投与された雄のマウスの精巣重量と精細管の構造に変化が見られたことを発見した。異なる薬剤を投与された雄マウスを研究した結果、6週間の投薬、6週間の投薬＋4週間の回復治療で、薬剤干渉後に腸内細菌叢が乱れた雄マウスと対照群との間に有意な差があることが判明しました。この発見は、F1 効果の伝達期間と一致しています。

さらに、6 週間の治療と 8 週間の回復期間の後、薬剤を投与された雄のマウスは対照群と一致していました。これは、精巣の生理機能が腸内細菌叢の乱れによって影響を受けることを示唆しています。

さらに、研究者らは精巣サンプルに対して非標的メタボロームおよびトランスクリプトーム検出も実施し、腸内細菌叢が乱れた雄マウスの精巣と血漿中のレプチン含有量が大幅に減少していることを発見した。レプチンは脂肪細胞から分泌されるホルモンで、エネルギー代謝と生殖機能に重要な役割を果たします。同時に、レプチンを欠く雄マウスの子孫はトランスクリプトーム障害を示した。

実験結果によると、腸内細菌叢の乱れは、精巣組織の構造や脂質や脂肪酸の代謝などの生理機能に影響を及ぼす「隠れた殺人者」であることが判明した。このような実験的結論は、腸管生殖軸の存在と、レプチンが腸管生殖軸の調節における重要な媒介物であることを裏付けています。

腸内細菌叢の乱れを持つ父親の妊娠は、その子の胎盤機能に影響を及ぼす可能性がある

nabx 処理した雄の胚は対照群と比較して Degs が欠如しており、胚のトランスクリプトームは PCA では区別できないことがわかりました。ダウンレギュレーションされた Degs の中で、Hand1 や Syna など胎盤の発達に重要ないくつかの因子がダウンレギュレーションされていたことは注目に値します。これは、発達中に胎盤のアイデンティティが損なわれたことを示唆しています。

この可能性をさらに調査するため、研究者らは胎盤質量と胎児の比率を採点し、nABX雄マウスのF1胎児では胎盤迷路領域が著しく減少し、血管新生が著しく損なわれ、胎盤梗塞が増加していることを発見した。これは、胎盤欠陥が腸内細菌叢の乱れた父親に起因することを示唆している。

まとめると、妊娠中の父親の腸内細菌叢の不均衡は、その子孫の成長と発達にとって非常に危険であることがわかります。同時に、記事冒頭の疑問にも答えが出ました。腸と生殖の間には腸生殖軸があり、腸の障害によって引き起こされる「責任」は確かに生殖器系が負うものであり、この「責任」には十分な根拠があります。したがって、将来の父親の皆さんは、健康的な生活習慣を維持するだけでなく、最初から腸内細菌叢のバランスに注意を払い、あらゆる面で子孫の健全な成長を確保する必要があります。

参考文献:

[1] アルゴー＝デンボバ A、シュミット TSB、ディ ジャコモ M、ランジャン B、デヴェンドラン S、マストロリーリ E、ロイド CT、プリエーゼ D、パリベニ V、ダビン J、ピサニエッロ A、エスピノーラ S、クレヴェンナ A、ゴーシュ S、ハンフリーズ N、ボルク O、サーキーズ P、ジマーマン M、ボーク P、ハケット JA。父親のマイクロバイオームの乱れは子孫の適応度に影響を及ぼします。自然。 2024年5月;629(8012):652-659.土井: 10.1038/s41586-024-07336-w。 Epub 2024年5月1日。PMID: 38693261; PMCID: PMC11096121。