バクテロイドータ：繊維を断つと腸の粘膜を食べる

たいていの人に細菌を分けてもらうと、山は二つになります。ヨーグルトの広告に出てくる良い菌と、ドアノブについている悪い菌です。バクテロイドータはそのどちらの山にも入りません。これは外交的な言い逃れではなく、公表された記録がそう言っているのです。あなたの夕食のうち自分では消化できない部分を分解し、免疫系に何を許すべきかを教えるのを助ける、その同じ門が、いてはいけない場所に入り込んだときには嫌気性感染症の大半に顔を出すグループでもあります。ですから、利点と欠点を順番に、そのつど研究の名前を挙げながら見ていきましょう。

一文で言うと何か

バクテロイドータは門 — 細菌の家系図のとても大きな枝 — であり、グラム陰性で芽胞をつくらず、複雑な糖の分解を専門にする細菌の集まりです。腸にいる仲間は厳密な嫌気性菌ですが、この門には酸素のあるところで暮らす土壌や水の系統も含まれます。

この専門性が一本の筋になっています。この門の生物学をまとめた2019年の総説は、共通の道具立てをこう説明します。仲間たちは糖に働く酵素を多糖利用遺伝子座に束ね、この遺伝子のまとまりは対応する糖が実際にあるときだけスイッチが入ります。そして、この門以外にはほとんど見られない分泌の仕組みを通じて、その酵素を外へ押し出します ⁴。効率のよい設計です。食事が届くまで酵素はつくらない、というわけです。

あなたのどこに住んでいるのか

ほとんどは大腸で、しかも膨大な数です。Eckburgらが2005年に Science で、健康な成人3人の大腸粘膜と便から13,355本のリボソームRNA遺伝子配列を調べたとき — 何も培養しようとせずに腸を読もうとした最初の試みの一つです — バクテロイデーテスは健康な大腸を支配する二つの区分の一つとして返ってきました ²。その後の研究は、この集団がなめらかな勾配ではなく、繰り返し現れる少数の型に分かれることを見つけました。2011年の Nature の解析は、いくつかの国のコホートを通じて頑健な3つのクラスターを見いだし、そのうちの一つは Bacteroides が牽引していました ¹²。

この門は腸だけのものではありません。近縁のものは口、気道、膣に住み、体の外では土壌の優勢な門で、そこでは同じ酵素の仕掛けが食物繊維の代わりに植物と真菌のグリカンを分解しています ⁴。

私たちのために何をするのか

あなたに消化できないものを食べます。 あなた自身のゲノムが持つ糖の酵素の顔ぶれは、薄いものです。彼らのそれは膨大です。Xuらが2003年に Science で Bacteroides thetaiotaomicron の全ゲノムを発表したとき、4,779個のタンパク質からなるプロテオームには、ほかでは消化できない食事中の多糖を取り込んで加水分解する精巧な装置と、どの糖が届いたのかを判断するための大きな感知の仕組みが含まれていることが分かりました ³。その仕事の発酵産物 — 短鎖脂肪酸 — こそが、あなたの大腸の粘膜が動くための燃料です。

免疫系をつくるのを助けます。 これは、この分野が常在菌について語る言葉を変えた発見です。Mazmanianらは2005年の Cell で、Bacteroides fragilis が持つたった一つの分子、多糖Aが宿主の免疫系の成熟を導くことを示しました。無菌マウスにこの菌を定着させると、全身のT細胞の不足とヘルパーT細胞のかたよりが正され、リンパ組織の形成が導かれましたが、その多糖を欠く変異株ではそうなりませんでした ⁷。細菌の糖一つが、マウス自身にはできない発生の仕事をしていたのです。

留保をはっきり言っておきます。これは無菌マウスでの話です。仕組みのきれいな実演ではあっても、人への何らかの介入がそれを再現するという証拠ではありません。

粘液のバリアを保ちます — 養えば、の話ですが。 Desaiらは2016年の Cell で、決まった構成のヒト腸内細菌を持つマウスに食物繊維のない食事を与えました。植物の多糖を奪われた細菌は、宿主自身の粘液の糖タンパク質を栄養源に切り替え、大腸の粘液層は侵食され、マウスは粘膜の病原体にずっと弱くなりました ⁵。菌が悪意を持ったわけではありません。残った唯一の基質を食べただけです。

私たちに逆らって何をするのか

腸の外では、重い病原菌です。 Hannah Wexlerが Clinical Microbiology Reviews に書いた総説は、計算について率直です。Bacteroides 属は嫌気性感染症の大半から見つかり、関連する死亡率は19%を超えます。そしてヒトの大腸の細菌叢のわずか約0.5%を占めるにすぎない B. fragilis が、最もよく分離される嫌気性病原菌です。数の多さではなく、病原性を担う因子のせいです ⁶。手術や穿孔や外傷で腸の壁が破られると、静かな住人が膿瘍に変わります。

手ごわい抗菌薬耐性を抱えています。 同じ総説は、Bacteroides 属がすべての嫌気性病原菌の中で最も多くの耐性の仕組みを持ち、最も高い耐性率を示すこと、そしてセフォキシチン、クリンダマイシン、メトロニダゾール、カルバペネム、フルオロキノロンへの臨床的な耐性が増えていることを指摘しています ⁶。これは抗菌薬を大切に使う理由であって、自分の大腸を恐れる理由ではありません。

ある型の株には、がんに関する書類があります。 一部の B. fragilis は、分泌される毒素の遺伝子を持っています。Wuらは2009年の Nature Medicine で、毒素をつくる B. fragilis が — つくらない型では起きないのに — 腸の腫瘍のマウスモデルで大腸炎を引き起こし、大腸の腫瘍を強く誘導すること、そしてそれがインターロイキン17を中和すれば止められるTh17の炎症経路を通じて起きることを示しました ⁸。ヒトでは、Boleijらが大腸腫瘍の患者49人と対照49人の粘膜生検を比べ、毒素遺伝子を患者側では左側検体の85.7%、右側検体の91.7%に、対照の生検では53.1%と55.5%に見いだしました ⁹。

留保があり、しかも大きな留保です。これは小さな研究の中の関連であり、対照の半数もこの遺伝子を持っており、毒素遺伝子を持つことはがんになることと同じではありません。マウスの研究は仕組みが存在することを示し、人の研究は研究する価値のある相関を示しています。どちらも人での因果を示してはいません。

口の中では、一人の一員が部屋全体を書き換えます。 Porphyromonas gingivalis はこの門に属し、2012年に Nature Reviews Microbiology で提唱されたキーストーン病原体という考えの最初の例です。ほかのすべてを数で押しのけるのではなく、本来は無害な集団を害のあるものにつくり変えることで病気を引き起こす、数の少ない菌のことです ¹⁰。

名前について — バクテロイドータ、かつてのバクテロイデーテス

どちらの名前も正しく、片方が現行のものです。少し前まで、門という階級には原核生物の正式な命名規約の中で地位がありませんでした。地位ができたあと、OrenとGarrityが2021年に42の門名へ正式な地位を与える記載を公表し、バクテロイデーテスはバクテロイドータとして整えられました ¹。NCBI Taxonomyは現行の名前でこの門を載せ、「CFB群細菌」を古い非公式のラベルとして併記しています。分類の識別番号はこのページの生物情報の欄にあります。文献を探すなら、両方のつづりで探してください。上に挙げた古典的な論文のほとんどは、古いほうの名前で発表されています。

「痩せた腸の比率」という見出しと、それを疑うべき理由

バクテロイデーテス対フィルミクテス比が高いのは痩せた腸の印だ、という話をおそらく耳にしたことがあるでしょう。それは持ちこたえませんでした。SzeとSchlossは2016年の mBio で、独立した10のデータセットをまとめ、いくつかの多様性の指標は肥満かどうかと弱く関連していたものの、バクテロイデーテス対フィルミクテス比と各門の存在量は関連していないことを見いだしました。あるデータセットで学習し、他で試した機械学習モデルの分類正答率の中央値は33.01%から64.77%のあいだで、肥満の人とそうでない人のシャノン多様度の差は2.07%でした ¹¹。

それが、十年分の見出しについての正直なまとめです。この門は、あなたの腸の働き方にとてつもなく大きく関わっています。けれど、いまある証拠にもとづくかぎり、便検査から読み取って動かせるダイヤルではありません。