腸内細菌群の脂質代謝は、人間の健康状態を決定するのか？

https://heyscroller.com/2023/02/10/is-lipid-metabolism-of-the-intestine-microbiome-a-determinant-of-human-well-being/3/

Cell Host & Microbe誌に掲載された最新の研究で、研究者は、脂質、特に腸内マイクロバイオーム内の微生物由来の脂質が、免疫と代謝に関連する哺乳類の生理機能にどのような役割を担っているかを明らかにしました。さらに、共存する真菌種も脂質の代謝産物を産生する。

研究内容 腸内細菌群の脂質代謝と宿主生理への影響。Image Credit: ART-ur/Shutterstock本評価では、腸内マイクロバイオームと宿主が全体としてどのように連携しているかについての旧来の理論に挑戦する現在の印刷物をキュレーションしました。彼らは、細菌膜二重層内で発見されたアルキル鎖脂肪酸とその誘導体からなるユニークな生体分子である脂質の従来の分類を採用しました。

人間が摂取する脂質の量や種類は、過去50〜100年の間に劇的に変化している。そこで、著者らは、炎症性疾患や自己免疫疾患の激増を、脂質を介した相互作用がどのように合理化するのか、さらに、腸内マイクロバイオームがこれらの疾患の発症に重要な役割を果たしているのか、についても言及した。

最後に、彼らは、生物学のこの控えめな、しかし魅力的な空間に関するさらなる研究の必要性を気にしている。

背景
これまでの研究で、脂質は主に細胞膜などの構造的な役割を担っていることが分かっている。さらに、脂質は微生物の生理機能や微生物と微生物の相互作用にも重要であることが分かっていた。しかし、現在の研究では、脂質は、健康や病気における宿主の生理機能に影響を与える可能性があることが認識されている。

腸内細菌による脂質、その生合成と変換
腸内細菌は、デノボ生合成により脂質を合成し、食物性脂質を分解して二次代謝産物を生成する。これらの代謝産物は、免疫系に認識され、多くの代謝経路に影響を与えることにより、宿主の健康に影響を与える。

腸内細菌の代謝物質（乾燥重量）の多くに脂質が含まれているが、腸内細菌の脂質生合成に関するデータはすべて大腸菌が提供してきた。しかし、計算機や機械学習の進歩により、研究者は腸内細菌群の様々な種類の脂質を把握するための拡張性の高い技術を手に入れることができる。バクテロイデーテス、ファーミキューテス、疣贅菌、アクチノバクテリア。

細菌膜に含まれる一般的な脂質は、リン脂質、グリセロ脂質、リポ多糖（LPS）をはじめとする糖脂質などである。しかし、一部の脂質は特定の種類の微生物にしか存在しない。例えば、常在菌であるBacteroidetes属は、ジヒドロセラミド（DHCer）を含むスフィンゴ糖脂質を合成している。また、嫌気性腸内細菌種やBacteroidetes属、Firmicutes属の祖先は、プラスマローゲンを合成するものもある。さらに、一部の微生物（例えばFlavobacterium株）はスルホノリピドを合成する。

それぞれの脂質は、細菌膜に特徴的な構造的オプションと機能を付与する。また、一部の脂質はシグナル伝達分子として働き、宿主の受容体、例えば、B. C型レクチン受容体（CLR）によって感知される可能性がある。例えば、人は母乳を通して外来性のスフィンゴ糖脂質を摂取しているが、これはその後の心の成長や免疫に必要な決定因子である。

同様に、腸内細菌は食事から摂取したldlコレステロールを代謝する。バクテロイデスは、スルホトランスフェラーゼ酵素を保有する遺伝子群を利用して、ldlコレステロールをスルホン化する。

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結論
人間は、生涯を通じて食事から脂質を摂取する。真核細胞は、オメガ3およびオメガ6脂肪酸の前駆体であるリノール酸およびα-リノレン酸を除くほとんどの脂質を合成することができる。したがって、食事性脂質は、例えば、B. 細胞の再生、膜の安定性、代謝経路の維持など、多くの健康上の利点がある。

しかし、腸内細菌が産生する脂質が、全身の炎症にどのような影響を与えるかについては、まだ解明されていない。腸だけでなく、マイクロバイオームの脂質代謝は、心の中の力刺激に影響を与え、多くの神経変性疾患の原因となることが疑われる。パーキンソン病が腸から始まるかどうかについては、研究者の関心が高まっています。

人間の心にはスフィンゴ脂質とプラズマローゲンが豊富に含まれているため、今後の研究では、どの微生物脂質が腸脳軸に影響を与えるのかも調べる必要があります。また、腸内細菌が管理する脂質代謝が、ヒトの健康や疾病の重要な決定要因であることも探求すべき点である。メタボロームプロファイリングの予備調査では、健康な人の血清には何百もの細菌由来の代謝物が含まれており、その多くが脂質であることが証明されている。

今後は、マイクロバイオームの代謝産物を精製し、タンデム質量分析計で評価して、共有データベースを作成することに注力する必要があります。この情報は、ヒトの体内の脂質に対応する多くの疾病の予防、分析、治療のための方法を提供し、医療成果の向上を支援することができる。また、メタボロームと遺伝子のプロファイリングを行い、代謝的シグネチャーとマイクロバイオーム集団の関連性を明らかにする。

さらに、健康や病気と相関する微生物の脂質プロファイルのカタログを開発することにも取り組む必要があります。脂質-微生物間および宿主-微生物間の相互作用の解明や、脂質代謝を仲介する微生物酵素の遺伝子工学的研究も、特にB. LachnospiraceaeやBifidobacteria株など、人間の健康に必要な細菌種に役立つと思われる。

さらに、外膜小胞（OMV）を介した脂質の分泌や供給についても把握することが急務であろう。これは、ウイルスや他の病原体の侵入に対する抵抗力を高めるのに役立つかもしれない。研究者たちは、腸内細菌の特徴的な脂質フィンガープリントを、人間の健康や病気を評価する今後の研究において考慮することを強調した。

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日本経済新聞に掲載されました。

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