人間と微生物の愛憎関係

著者: 張哲涛、中国科学技術大学第一付属病院（南部地区）

中国科学技術大学附属第一病院（南区）

郭宇進済寧第一人民病院

査読者：中国医師会臨床薬学支部長、鄭州大学第一付属病院、趙潔

主任薬剤師教授

微生物に関して、「微生物とは何ですか?」と疑問に思うかもしれません。微生物はどこに生息していますか？微生物は人体や自然界に存在する小さな生物の集まりです。これらはサイズが小さく、構造が単純で、肉眼では見えず、顕微鏡を使ってのみ観察できます。日常生活でよく耳にする細菌、ウイルス、真菌、クラミジア、マイコプラズマなどがこれにあたります。

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1. 人間と微生物の「対決」

微生物の歴史は人類の歴史よりもはるかに長く、人類は誕生当初から微生物と共に生きてきました。微生物は人体と共存しています。人類は古くから微生物の存在を知っていましたが、その「姿」をはっきりと見たのは1676年、レーウェンフックが自作の顕微鏡で初めて微生物を見た時でした。 1876年、コッホは炭疽菌をマウスに注射して殺し、炭疽病が細菌によって引き起こされることを証明し、病気の「細菌説」を提唱した。それ以来、人類は医薬品の研究開発と応用を通じて細菌との戦いを始めました。

1928年、フレミングは偶然、黄色ブドウ球菌を殺すことができる「天然兵器」の中に「ペニシリン」を発見した。それは私たちがよく知っているペニシリンです。細菌由来の代謝物なので抗生物質と呼ばれます。 1944年にフローリーがペニシリンの工業生産に成功して以来、ますます多くの天然、半合成、合成抗生物質が抗感染症治療に使用されるようになり、人類は抗生物質の時代に入りました。 1935年、ドマクは衣料用染料から「プロントシル」（スルホンアミド系薬剤）を抽出し、抗感染薬の化学合成の研究開発方向の基礎を築きました。細菌の代謝から抽出された抗生物質と化学的に合成された薬剤を総称して抗菌薬と呼びます。抗菌薬は抗感染薬とも呼ばれ、微生物を殺したり、その成長や繁殖を阻害したりできる薬を指します。抗菌薬、抗ウイルス薬、抗トリコモナス薬、抗マイコプラズマ薬、抗クラミジア薬、抗リケッチア薬などが含まれますが、抗寄生虫薬は含まれません。

ローズベリーは30年以上の研究と編集を経て、1962年に「人類固有の微生物」を出版し、人体のさまざまな部分によく見られる細菌について詳細に説明した。フランスの有名な微生物学者パスツールはこう言った。「細菌は私たちにとって有益であり、なくてはならないものでもあるかもしれない。」 2007年、人体内のマイクロバイオームの情報を完全に解明することを目指して、米国ワシントンに「ヒューマンマイクロバイオームコンソーシアム」が設立されました。中国は「ヒトマイクロバイオームプロジェクト」の発起国の一つにもなった。これらの相互依存的な微生物に対する私たちの理解は今後も深まっていくと予想されます。

2. 人間と微生物の共存

人体のさまざまな部分には、特定の温度、pH、酸素含有量、および特定の微生物の成長を決定するその他の条件など、さまざまな環境があります。たとえば、私たちの胃は酸性度の高い胃酸を分泌し、ほとんどの細菌の侵入を防ぎます。酸性環境に耐えられるヘリコバクター・ピロリなどの特殊な細菌だけが、その中で「生きる」ことができます。さらに、新生児が母親の産道から出てきた瞬間、赤ちゃんは母親からの最初の贈り物である母親の微生物叢を受け取り、赤ちゃんの免疫システムが微生物への窓を開きます。伝統的に、母乳は無菌であると考えられてきましたが、分子生物学の発展に伴い、母乳は乳児に多様な細菌源を提供することが徐々に発見されてきました。さらに、産後のケア、出産方法、母親の食事、母親の抗生物質の使用などの要因も母乳菌叢の組成に影響を与えます。

年齢を重ねるにつれて、私たちと微生物叢との関係はより密接になります。私たちは微生物叢に適した生息地と成長に必要な栄養素を提供し、微生物叢は私たちの体を正常に機能させるために懸命に働いてくれます。食物中のカルシウム、マグネシウム、亜鉛などのミネラルを放出し、食物の吸収を促進します。ビタミンB群やビタミンKなど、体に吸収される特定のビタミンの合成を助けます。また、消化できない脂質を短鎖脂肪酸に分解し、多数の抗炎症細胞を集めて活性化させ、過剰反応している免疫システムを鎮めます。私たちが体内に取り込んだ特定の特殊な化学物質（毒素や薬物など）を分解して「問題を起こさない」ようにすることさえできます。

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3. 薬剤効果に対する微生物の影響

私たちの腸内細菌叢は、私たちが「参加を誘う」かどうかに関わらず、体内で薬物を処理するのに役立ちます。薬の有効性は薬と体だけに依存するのではなく、体内の「近隣物質」によっても影響を受けるという証拠が増えています。腸内細菌エルウィニア・レンタスの違いにより、10人に1人の患者は心不全の治療薬であるジゴキシンにほとんど反応しない可能性がある。結腸内に「生息する」細菌はスルファサラジンを 5-アミノサリチル酸に変換し、抗炎症効果を発揮します。同様の影響を受ける他の薬剤には、オルサラジンなどがあります。オルサラジンの治療効果は腸内細菌に大きく依存します。細菌のアゾ還元酵素の助けを借りてのみ、オルサラジンを治療用の 5-アミノサリチル酸に変換することができます。同様に、ラクツロースは腸内細菌の代謝によって乳酸と酢酸に変換され、下剤効果を発揮します。腸内細菌もスタチンの吸収と代謝に影響を及ぼし、その効果に違いを生じさせる可能性があります。さらに、一部の漢方薬成分も腸内微生物によって代謝され、吸収可能な活性物質に変換されます。例えば、高麗人参に含まれるジンセノサイド Rb1 などです。

薬が人体に与える影響は、体内の微生物によっても左右されます。私たちの腸内に生息する嫌気性細菌であるクロストリジウム・ディフィシルは、アセトアミノフェンの代謝と肝臓毒性に影響を及ぼす可能性があります。肝臓で不活性化されたイリノテカンの産物は腸内微生物によって再活性化され、下痢、体重減少、免疫抑制などの副作用を引き起こします。

私たちの体内のマイクロバイオームは、あらゆる建物の住人のようなものです。それは人によって異なります。この違いは、遺伝的遺伝子、生活環境、年齢、食習慣、使用する薬剤、特に抗生物質など、体内の微生物叢に非常に重要な影響を及ぼす多くの要因から生じます。

4. 抗菌薬は万能薬ではない

実際、微生物と人体は相互に依存しています。通常の生活環境では、人体の表と内部に存在する細菌の種類と数は比較的一定に保たれます。人体は雨に濡れたり、風邪をひいたり、外傷を受けたり、手術やその他の侵襲的処置を受けたり、免疫機能障害を引き起こすその他の疾患に罹患したりすると、体の抵抗力が低下し、外部の病原菌や体表面に定着した細菌がそれを機会に体内に侵入して大量増殖し、感染症を引き起こします。抗菌薬を使用する目的は、人体内のすべての細菌を殺すことではなく、外部から侵入した病原体を殺すこと、または細菌の局所的な増殖を人間の免疫能力とバランスのとれた数まで減らすことだけです。微生物は人間がいなくても生き残ることができますが、人間の体は特定の細菌なしでは生き残ることができません。

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微生物は何百万年もの間私たちと共にあり、微生物とどのように調和して生きるかは、人類による長期にわたる研究を必要とするテーマです。