腸内細菌叢の基本的生理機能、栄養の流れ

食物の同化には、消化過程において複雑な構造が単純な化合物に分解されることが必須条件です。遊離したモノマー（アミノ酸、単糖類、脂肪酸など）には種特異性がなく、すべての生物で基本的に同じです。場合によっては、オリゴマー（ジマー、トリマー、そして時にはテトラマー）が形成されることもあり、これも同化されます。高等生物では、ジペプチドを例にオリゴマーの輸送が実証されています。この場合、食物の同化は細胞外（空洞）消化、膜消化、吸収の3段階で実現されますが、多くの生物では細胞内消化も含めた4段階で実現されます。

ホルモンやその他の生理活性化合物の流れ

最近、消化管の内分泌細胞が、視床下部と下垂体に特徴的なホルモンである甲状腺刺激ホルモンとACTH、そして下垂体細胞であるガストリンも合成することが示されました。その結果、視床下部-下垂体系と消化管系は、いくつかのホルモン作用において関連していることが明らかになりました。また、消化管の細胞がいくつかのステロイドホルモンを分泌するという証拠もあります。

長い間、消化管の内分泌細胞は、主に栄養素の消化吸収の自己調節に関与するホルモンやその他の生理活性因子を分泌すると考えられてきました。しかし、現在では、生理活性物質は消化器官の機能だけでなく、全身の最も重要な内分泌機能と代謝機能も制御していることが分かっています。消化管のいわゆる古典的ホルモン（セクレチン、ガストリン、コレシストキニン）と、いくつかの未確認の仮説的ホルモンは、局所的作用に加えて、他の臓器の調節において様々な機能を果たしていることが判明しました。全身作用ホルモンの例としては、ソマトスタチンやアレテリンなどがあります。

消化管から体内環境への生理活性因子の内因性の流れが阻害されると、深刻な結果が生じます。私たちは、特定の条件下で消化器官の内分泌系の一部を除去するだけでも、動物の死または重篤な疾患につながることを実証しました。

生理活性物質の外因性フローは、主に食品の分解中に形成される特定の物質で構成されています。例えば、牛乳や小麦タンパク質がペプシンによって加水分解されると、エキソルフィンと呼ばれる物質、すなわち天然のモルヒネ様化合物（作用機序）が生成されます。特定の条件下では、生成されたペプチドが一定量血中に浸透し、体内のホルモンバランスの調整に関与する可能性があります。また、特定の食品成分の正常な消化中に形成されるペプチドなど、一部のペプチドは調節機能を発揮すると考えられます。牛乳タンパク質（カゼイン）の加水分解産物であるカソモルフィンは、このようなペプチドに属します。

一部のアミノ酸が神経伝達物質やその前駆体として機能することが発見されたことにより、人間の生理的・心理的基準の形成における栄養の役割はさらに高まりました。

したがって、栄養とは、単に食事を摂り、栄養素を体に補給するという単純な行為ではありません。同時に、食物の消化、代謝、そして発見されているように神経系の機能の一部を制御する上で極めて重要、あるいは不可欠とも言えるホルモン因子の複雑な流れが共存しています。

細菌代謝フラックス

腸内細菌叢の関与により、消化管から体内環境へと向かう3つの流れが形成されます。1つは、微生物叢によって変性された栄養素（例えば、アミノ酸の脱炭酸反応で生成されるアミン）の流れ、2つ目は細菌自身の生命活動の産物の流れ、そして3つ目は、細菌叢によって変性されたバラスト物質の流れです。微生物叢の関与により、単糖類、揮発性脂肪酸、ビタミン、必須アミノ酸など、現在の知識レベルでは重要ではないと思われる物質や毒性化合物を含む二次栄養素が形成されます。腸内微生物叢を抑制することの妥当性という考えは、毒性化合物の存在を根拠に、II・メチニコフによって提唱されました。しかし、毒性物質は、その量が一定量を超えない限り、生理学的であり、外向栄養の持続的かつ不可避的な伴侶となる可能性があります。

いくつかの毒性物質、特に細菌叢の影響下で消化器系で生成される毒性アミンは、長い間注目を集めてきました。生理活性の高いアミンとしては、カダベリン、ヒスタミン、オクトパミン、チラミン、ピロリジン、ピペリジン、ジメチルアミンなどが挙げられます。これらのアミンの体内含有量は、尿への排泄量からある程度推定できます。これらのアミンの中には、体の状態に大きな影響を与えるものもあります。様々な疾患、特に細菌異常症では、アミン濃度が急激に上昇し、多くの身体機能の障害を引き起こす原因の一つとなる可能性があります。毒性アミンの生成は抗生物質によって抑制できます。

内因性ヒスタミンに加え、外因性ヒスタミンは主に腸内細菌の活動によって生成されます。そのため、抗生物質の使用は体内のホルモン状態に様々な変化をもたらす可能性があります。体内の多くの病理学的変化は、ヒスタミンを分泌する胃細胞の機能亢進ではなく、腸内細菌叢によるヒスタミンの過剰産生によって引き起こされる可能性があります。したがって、腸内細菌叢によるヒスタミンの過剰産生は、胃潰瘍、視床下部-下垂体機能障害の傾向、アレルギーなどを引き起こします。

二次栄養素の生理学的重要性は、抗生物質によって細菌叢が抑制された人間や動物におけるビタミンの必要性が急増していることで証明されています。

腸内のバラスト物質の変換は、主に嫌気性微生物叢の影響下で起こります。

上記のフローに加えて、様々な産業技術や農業技術の結果として汚染された食品、あるいは汚染された環境から発生する物質のフローがあります。このフローには、生体異物も含まれます。

食物繊維は、消化管（特に小腸と大腸）の活動を正常化し、筋層の質量を増加させ、その運動活動、小腸での栄養素の吸収速度、消化器の腔内の圧力、体内の電解質代謝、糞便の質量と電解質組成などに影響を与える上で重要な役割を果たしていることが現在ではしっかりと確立されています。食物繊維は、水と胆汁酸を結合し、毒性化合物を吸着する能力があることは重要です。水に結合する能力は、消化管に沿った内容物の通過速度に大きな影響を与えます。文献には、食物繊維ふすまは自身の重量の5倍の水を結合し、ニンジンやカブなどの野菜の繊維は30倍の水を結合するという情報があります。最後に、食物繊維は腸内細菌の生息地に影響を与え、それらの栄養源の1つです。特に、微生物はセルロース、ヘミセルロース、ペクチンを使用し、それらを部分的に酢酸、プロピオン酸、酪酸に代謝します。

食物繊維は、消化器系だけでなく、全身の正常な機能に不可欠です。動脈硬化、高血圧、虚血性心疾患、胃腸病変、糖尿病など、多くの疾患は、多くの場合、タンパク質や炭水化物の過剰摂取だけでなく、バラスト物質の不足も原因となっています。食事中の食物繊維不足が大腸がんを引き起こす可能性があるという証拠があります。食物繊維がないと、胆汁酸だけでなく、コレステロールやステロイドホルモンの代謝も阻害されます。（アヴィセンナとその先人たちが、精製食品の有害性をすでに十分に認識していたとは驚くべきことです。）

食物繊維を食事に取り入れることで、多くの消化管疾患や代謝疾患を予防・治療することができます。食物繊維は耐糖能を高め、その吸収を調節するため、糖尿病、高血糖、肥満の予防・治療に有効です。食事中の食物繊維量を増やすと血中コレステロール値が低下しますが、これは食物繊維が胆汁酸の循環に関与するためです。植物性食物繊維には抗毒性作用があることも示されています。同時に、食物繊維を多量に摂取すると、亜鉛をはじめとする微量元素の吸収が低下するという報告もあります。

食物繊維を長期にわたって摂取することで、過敏性腸症候群や大腸憩室症の重症度を軽減できます。食物繊維は、便秘、痔、クローン病などの消化器疾患の治療に効果的であるだけでなく、胃潰瘍や十二指腸潰瘍の再発予防にも役立ちます。特に慢性膵炎においては、食物繊維を豊富に含む食事、すなわち食物繊維を多く摂取することで、多くの場合、良好な治療効果が得られます。

したがって、飼料の組成には、タンパク質、脂肪、炭水化物、微量元素、ビタミンなどだけでなく、食品の貴重な成分である食物繊維も含まれている必要があります。

このように、古典理論に基づき、食物繊維を除去することで食品の改良と栄養強化を図る試みがなされましたが、これが多くの疾患、いわゆる文明病の発生につながりました。現在では、その逆の方向への研究が精力的に進められています。進化の過程で生じた身体のニーズに応える適切な食料供給の探求が進められているのです。人間の場合、このような進化的に適切な食料には、長らくバラストと呼ばれてきた物質がかなりの割合で含まれていますが、その効果は実証されていません。

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