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対談:世代を越えて失われる腸内多様性 — Sonnenburg 2016 を読み解く

論文対談シリーズ

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繊維を抜いた食事を与えたマウスで、腸内細菌の多様性が1世代で有意に減少。食事を戻しても完全には回復せず、4世代続けると元の25%しか残らない可能性が示された。土壌の有機物が途絶えたときに起きる遷移と、構造がよく似ている。

Sonnenburg 夫妻が2016年に Nature に出した論文は、腸活の議論にひとつの重い問いを置きました。「失った菌は、本当に戻ってくるのか」。 Loam編集(以下、)とサイエンスライター(以下、)の対話で、土壌の感覚と照らしながらこの論文を読み直してみます。

この論文、一言でいうと何が新しかったんですか? 「繊維は大事」はそれ以前から言われていましたよね。

新しかったのは時間軸です。David 2014 が「食事を変えれば腸は数日で応答する」ことを示した一方で、この論文は「世代をまたいで続くと、菌が戻れなくなる可能性」を実験で示した。短期の可塑性と、長期の不可逆性。両方同時に起きているという視点を持ち込んだのが大きい。

MACs(Microbiota-Accessible Carbohydrates)という言葉を著者らが使っていますね。いわゆる食物繊維とどう違うんですか?

ほぼ食物繊維と重なりますが、定義が少しシャープなんです。ヒトの酵素で消化されず、腸内細菌が発酵できる炭水化物。つまり「繊維」と呼ばれるもののうち、本当に菌の餌になる画分を指したい、という強い意図の言葉ですね。難消化性でんぷんや一部のオリゴ糖も含む、と思ってください。

畑で「有機物」と言うとき、牛ふん堆肥も落ち葉も緑肥も入る。でも全部が同じ速度で微生物の餌になるわけじゃない。MACs もそういう「効く画分」を取り出した言葉という理解でいいですか?

まさにその感覚です。堆肥の中でも、易分解性の糖・アミノ酸・セルロース・リグニンで分解速度が全く違いますよね。腸内でも同じで、どの菌がどの基質を食べるかが細かく分かれている。MACs はその「実際に食べられる有機物」のほうに焦点を絞った概念です。

実験のデザインを改めて整理させてください。マウスに無菌状態からヒトの便の菌を入れて、繊維 15% の食事と、繊維をほぼゼロにした食事で比較した、と。

そうです。ヒト化マウスという手法ですね。そして 1 世代の観察では、低 MAC 食にして数週間で操作的分類単位(OTU)の約60%が検出限界以下に落ちた。特に Bacteroidales の複数種、つまり繊維を発酵して短鎖脂肪酸を作るグループがごっそり沈黙したわけです。

60%というのは相当な数字ですね。しかも、食事を戻せば戻るんですか?

ここが論文の核心で、戻らない菌がかなりある。高 MAC 食に切り替えて 4 週間追いかけても、一度落ちた菌のうち多くは復帰しない。著者らはこれを「機能的絶滅」と呼んでいます。腸という閉じたニッチでは、空いた席を別の菌が埋めてしまうと、もう戻ってきにくい。

これ、畑の感覚だとすごくわかるんですよ。一度更地にして化学肥料で数年まわすと、元いた糸状菌や土壌動物はそう簡単に戻ってこない。土の場合、再定着には十年単位かかる印象です。腸はそこまで遅くはないにしても、似た構造はある、と。

はい、まさにその類推が成り立つ論文です。そして世代を越えるとさらに悪化する。F1、F2、F3、F4 と低 MAC 食で育てていくと、各世代ごとに母から子に引き継がれる菌の多様性が目減りし、F4 世代では元の約25%しか残らなかったと報告されています。

腸内細菌は母から子へ垂直に伝わる、というのはどのくらい確かな話なんですか?

マウスでも人間でも、出産時の産道通過と、授乳期の皮膚・乳汁からの接触で、母親の菌の一部が子に定着することは複数の研究で示されています。人間では帝王切開・抗生物質・離乳食など撹乱要因が多いので、食事だけで決まるわけではない。でも母親の腸内の基底レベルが子の初期条件を左右する可能性は示唆されています。この論文はそこに「世代をまたぐと減衰する」という矢印を足した。

一度失った多様性を取り戻す方法は、論文内では示されているんでしょうか。

部分的に、です。F4 マウスに元の高 MAC マウスの糞便を移植し、同時に高 MAC 食を与えると、失われた菌が一定範囲で再定着した。つまり供給源と基質の両方が必要という結論です。繊維だけでも、移植だけでも駄目。これも畑と同じで、「土のかけ」と「有機物投入」の両方がないと微生物相が戻らない感覚と似ています。

マウス実験の外挿という問題は、どのくらい重く受け止めるべきですか?

重く受け止めるべきです。ヒト化マウスとはいえ、すべての菌が定着したわけではないし、繊維ほぼゼロというのは現実の西洋食よりさらに極端。「この通りのことが人間で起きる」とは言えない。ただ、工業化社会の住民の腸内多様性が、ハッザ族など伝統食の人々に比べて低いという観察研究(Yatsunenko 2012 など)と同じ方向を向いている。観察と実験が矛盾していないという意味で、仮説としての強度は高い、という評価になります。

Loam 読者が、この論文を読んで明日から変えられることは何でしょう。

三つ挙げます。ひとつは繊維は貯金ではなく家賃という感覚。貯めておけないので、毎日払い続ける必要がある。ふたつめは多様な繊維源を意識すること。同じ繊維ばかり食べていると、それを食べる菌だけが残り、他は静かに落ちていく。畑の輪作と同じ発想です。三つめは世代の視点。自分の食事が、子や孫の腸の初期条件に関わるかもしれない、という時間感覚を一度だけでも持つことです。

最後に。この論文を「怖い話」として読みすぎないためには、どういう姿勢がいいですか?

「絶滅」というショッキングな言葉に引きずられないことですね。検出限界以下と完全な絶滅は違うし、マウスで示された現象がそのまま人間で同じ速度で起きるとは限らない。私は、この論文は脅しではなく長期的な処方箋の根拠として読むべきだと思います。今日いっぺんに完璧な食事をするのではなく、多様な繊維を日常にゆっくり編み込む。土を耕すのと同じ時間感覚で腸に向き合う、ということです。

まとめ

Sonnenburg 2016 が提示したのは、腸内多様性の「短期の可塑性」と「長期の不可逆性」が同居しているという構造です。数日で変わるほど応答が速い一方で、数世代続く変化は戻せない可能性がある。これは、有機物を切らした畑で腐植と微生物相が目減りしていく感覚と、時間スケールを除けばよく似ています。繊維は貯金ではなく家賃。毎日の小さな多様性が、世代を越えた土台になる可能性を支えている、と読むのが穏当なところでしょう。

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出典

  • Sonnenburg, E.D., Smits, S.A., Tikhonov, M., Higginbottom, S.K., Wingreen, N.S., & Sonnenburg, J.L. (2016). Diet-induced extinctions in the gut microbiota compound over generations. Nature 529, 212–215. DOI: 10.1038/nature16504
  • Yatsunenko, T. et al. (2012). Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature 486, 222–227.
  • Sonnenburg, J. & Sonnenburg, E. (2015). The Good Gut. Penguin Press. 邦訳『腸科学』早川書房

本記事は一般的な科学情報の提供を目的としたものであり、特定の疾患の治療・予防を保証するものではありません。

よくある質問

Sonnenburg 2016 が示した「世代を越える菌の絶滅」とは具体的に何ですか?
ヒトの便を移植したマウスを低 MAC(繊維ほぼゼロ)食で育てると、1世代でOTUの約60%が検出限界以下に落ち、F1〜F4世代と続けると元の約25%しか残らなかった、と報告されています。一度空いたニッチが他の菌で埋まると元の菌が再定着しにくく、機能的絶滅と呼ばれています。マウスでの結果なのでヒトに直接当てはめる断定はできませんが、長期視点の根拠として読まれています。
MACs(Microbiota-Accessible Carbohydrates)と一般的な食物繊維はどう違いますか?
MACs はヒトの消化酵素で分解されず腸内細菌が発酵できる炭水化物を指し、難消化性でんぷんや一部のオリゴ糖を含む概念です。食物繊維と大きく重なりますが、「実際に菌の餌になる画分」をシャープに区別したい意図で著者らが提唱しました。畑で言えば「有機物」のうち実際に分解されるセルロースや易分解性糖の画分を分けて扱うのと似た発想です。
一度失った腸内多様性を取り戻すことはできますか?
Sonnenburg 2016 では F4 マウスに高 MAC マウスの糞便を移植し同時に高 MAC 食を与えると、失われた菌が部分的に再定着したと報告されています。供給源(菌)と基質(繊維)の両方が必要、というのが論文の結論です。繊維だけ・移植だけでは不十分という構造は、土壌で「土のかけ」と「有機物投入」の両方が必要なリハビリと似た構造を持ちます。
マウス実験の結果をどこまでヒトに当てはめて考えていいのですか?
ヒト化マウスとはいえ全菌種が定着するわけではなく、繊維ほぼゼロ食は現実の西洋食より極端なので、同じ速度で人間に起きるとは断定できません。ただし工業化社会の住民の腸内多様性がハッザ族など伝統食の人々より低い、という観察研究(Yatsunenko 2012 など)と方向は同じです。観察と実験が整合するため仮説の強度は高い、と評価するのが穏当です。
Loam として読者に勧める日常の実践はありますか?
三つ挙げられます。第一に「繊維は貯金ではなく家賃」として毎日払い続ける感覚を持つこと。第二に多様な繊維源を意識し同じ繊維ばかりに偏らないこと(畑の輪作と同じ発想)。第三に「自分の食事が次世代の腸の初期条件に関わる可能性」という世代視点を一度は持つこと。完璧を目指すより、多様な繊維を日常にゆっくり編み込む長期視点が論文の射程と整合します。

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