神経変性疾患の発症における重要な因子としての腸内細菌叢

神経変性疾患（NDD）は、治療法が確立されておらず、原因も不明なまま、脳と神経系に不可逆的な損傷を引き起こします。これらの疾患の研究は主に脳に焦点を当ててきましたが、ここ数年のマウスを用いた研究では、マイクロバイオームが一部のNDDの発症と進行にも関与していることが示唆されています。

「これらの結果は、腸内細菌叢が少なくとも一部の神経変性疾患の発症と進行に重要な役割を果たしていることを示唆している」と、ネテリス、テネシー大学ノックスビル校、ノースカロライナ大学チャペルヒル校の微生物学者からなる多機関チームの主任研究員、クリス・エリス氏は述べた。

アメリカ微生物学会（ASM Microbe）年次総会において、研究者らは腸内細菌叢が産生する代謝物とヒトにおける3種類の難治性疾患（NDD）との新たな関連性を発表しました。彼らの分析は、代謝物DHPS（2,3-ジヒドロキシプロパン-1-スルホン酸）が、硫黄代謝経路がマイクロバイオームとこれらの疾患をどのように結びつけるかという重要な疑問を解明する上で役立つ可能性を示唆しています。

DHPSはこれまで人間では検出されておらず、研究者らは、NDD患者の腸内細菌によって生成される代謝産物が、理解を深めるための貴重な手がかりとなり、診断ツールの改善や治療法の開発につながる可能性があると指摘した。

これまでの研究で、科学者らは、マウスの糞便移植がアルツハイマー病のような症状の進行を緩和できること、また、アルツハイマー病患者の糞便移植をマウスに与えると、動物は記憶障害を経験することを発見している。

研究者らは、筋萎縮性側索硬化症（ALS）、アルツハイマー病（AD）、パーキンソン病（PD）の3つの非定型認知症（NDD）のいずれかと診断された人々の腸内マイクロバイオームにおける特徴的な細菌および代謝プロファイルを明らかにするための新たな研究を実施しました。早期の疾患データを取得するため、研究者らは診断された患者の最初の2回の専門医診察時に便サンプルを採取し、これらのサンプルの結果を健康な人から採取したサンプルと比較しました。

彼らの解析により、3つの神経変性疾患グループ全体にわたって神経変性の代謝バイオマーカーが19個特定されました。また、ALSの20個の固有マーカー、ADの16個の固有マーカー、PDの9個の固有マーカーも発見されました。これらの共通バイオマーカーには、硫黄代謝経路の恒常性異常に関連する代謝物が含まれていました。

さらに、3つの疾患群すべてにおいて、DHPSの合成と分解に関与する細菌分類群BilophilaとDesulfurovibrioとの関連が認められました。Bilophilaの濃度上昇は、AD、ALS、PD患者の便検体中のDHPS濃度が健常者と比較して低いという観察結果と一致していました。

ビロフィラはDHPSを硫化水素に分解することができ、硫化水素の蓄積はミトコンドリア機能不全と関連しており、これが不整脈性腸疾患（NDD）の発症に寄与することが知られています。硫化水素は、炎症、酸化ストレス、腸内細菌叢の異常など、NDDの既知の特徴と関連しています。

著者らは、この新たな研究は、NDDと硫黄代謝、ミトコンドリア機能不全、神経炎症を関連付けるメカニズムに関する現在の理解において、DHPSが「欠けている環」であることを浮き彫りにしていると示唆している。