トレーナーとしての微生物叢：筋繊維を成長させる細菌

Scientific Reports誌に掲載された研究によると、マウスの腸内細菌叢を「再構築」し、筋力パフォーマンスと筋肉構成を著しく向上させることができる特定の腸内細菌を発見しました。ヒトの腸内細菌叢をマウスに移植し、候補となる細菌を試験した結果、著者らはLactobacillus johnsoniiとLimosilactobacillus reuteriの2種を特定しました。これらの細菌を高齢マウスに長期投与したところ、筋力テストの結果が改善され、骨格筋量と筋線維断面積が増加し、分子レベルでは筋再生マーカーであるFST（フォリスタチン）とIGF-1の発現が増加しました。この研究は2025年8月18日に掲載されました。

研究の背景

加齢に伴う骨格筋の強度と質の低下であるサルコペニアは、転倒、障害、そして死亡のリスクを高めます。従来の介入（筋力トレーニング、十分なタンパク質摂取）は有効ですが、多くの高齢者ではその効果が限られているため、腸内細菌叢を含む新たな標的への注目が高まっています。腸内細菌叢の構成と筋肉の代謝および機能との関連を示すエビデンスが蓄積されており、プロバイオティクスのサプリメントが筋力と運動パフォーマンスをわずかに向上させることさえ示唆されていますが、研究結果にはばらつきがあります。

「腸筋軸」という概念は、いくつかのメカニズムに基づいています。微生物によって合成される短鎖脂肪酸は筋肉のエネルギー代謝に影響を与え、腸内細菌叢は炎症と腸管バリアの健全性を調節し、神経内分泌経路を介して成長と可塑性のシグナルを変化させます。そして、身体活動もまた、微生物組成を「再構築」します。これは双方向の関係です。これは、老化生物の筋肉機能を特異的にサポートする菌株を探索するための基盤となります。

しかし、最近まで、特定の細菌レベルでは関連性は多くあったものの、因果関係を示す証拠はほとんどありませんでした。Scientific Reports誌に掲載された新しい論文は、このギャップを一部埋めるものです。著者らはまずヒトの微生物叢をマウスに移植し、その変異が筋力テストに異なる影響を与えることを示し、次に候補菌株を機能的に試験した結果、Lactobacillus johnsoniiとLimosilactobacillus reuteriという2つの重要な菌株を特定しました。これらの菌株を高齢マウスに長期投与したところ、筋力、筋量、断面積が増加し、分子マーカーレベルではFSTとIGF-1の発現が増加し、成長促進効果が示唆されました。

現時点では、実用的な結論は慎重なものとなっています。これは説得力のある前臨床研究であり、菌株特異的な「抗サルコペニア」プロバイオティクスへの一歩となりますが、ヒトへの応用には、検出力のあるエンドポイントとメカニズムバイオマーカーを用いたランダム化試験が必要です。最新のレビューでは、乳酸菌の補助療法としての可能性が強調されていますが、広範な推奨を行う前に、菌株、投与量、投与期間の標準化の必要性も指摘されています。

これはどのようにテストされましたか?

研究者らはまず、生後9か月のマウスの腸内細菌叢を抗生物質で「ゼロ」にし、糞便移植を実施した。3か月間、マウスには10人の健康な成人（慢性疾患がなく、最近抗生物質/プロバイオティクスを摂取していないドナー）の糞便の混合物を投与した。筋力と敏捷性は、ロータロッド（回転する棒から落ちる時間）とワイヤーサスペンション（保持時間）という2つの独立した試験を用いて評価した。この段階ですでに、異なる細菌プロファイルが筋肉機能に異なる形で影響を及ぼすことが明らかになった。消化管と糞便の微生物叢の比較分析により、腸腔内の組成は「糞便キャスト」よりも多様で、筋力指標とより正確に関連していることが示された。さまざまな種のうち、L. johnsonii、L. reuteri、およびTuricibacter sanguinisが統計的に一貫して「浮上」したため、最初の2人の著者は機能試験のためにこれらを選択した。

次に、12ヶ月齢のマウスを用いた直接実験を行いました。短時間の腸内洗浄後、L. johnsonii、L. reuteri、またはそれらの組み合わせを3ヶ月間毎日投与しました。その結果、「細菌」群では1ヶ月目から既にロータロッドおよび懸垂時間が増加し、特に組み合わせ投与群では顕著な変化が見られました。組織学的には、線維（ヒラメ筋、腓腹筋、および指長伸筋）の横断面積が対照群よりも大きく、同時に体重は全体的に減少し、筋肉量が増加しました。これは、体組成の改善を示しています。mRNA発現レベルでは、L. johnsonii群のフォリスタチンがほぼ2倍に増加し、IGF-1も全ての「細菌」群で増加しました。

なぜこれが必要なのでしょうか?

加齢に伴い、筋力と筋質は低下し（サルコペニア）、転倒、骨折、自立生活の喪失のリスクが高まります。「腸筋軸」という概念は長らく議論されてきましたが、本研究では特定の菌株における直接的な機能的エビデンスを提示します。L. johnsoniiとL. reuteriは、単にパフォーマンス向上と関連しているだけでなく、実験において筋力と筋形態の改善も示しました。著者らは、この効果は、短鎖脂肪酸の生成、ミトコンドリア機能の調節、FST/IGF-1を介した筋成長経路の調節など、複数の経路を介して同時に発現する可能性があると示唆しています。

科学の最新情報（「パワーピル」について慎重に）

• 重要なのは菌株そのものです。ここで言及しているのは「プロバイオティクス全般」ではなく、2つの異なる行動試験で独立して確認され、分化解析（DESeq2）によって同定された2つの特定の菌株です。
• 組み合わせによる相乗効果：L. johnsonii と L. reuteri を併用すると、筋力と繊維面積の両方で最大の増加が見られ、複数菌株配合の可能性を示唆しています。
• 腸は糞便よりも重要です。消化管微生物叢の「肖像」は糞便サンプルよりも多くの情報を提供し、将来の設計戦略への実用的なヒントとなります。

仕組み（著者の仮説）

議論の中で、研究者らは筋肉機能の改善を次のことに関連付けました。

• 筋肉中のミトコンドリアの正常化の可能性（これらの種に対するこれまでの研究で報告されているシトクロム C による損傷の軽減）
• 短鎖脂肪酸の産生が増加し、筋肉の同化と代謝が改善されます。
• 成長促進経路の活性化 - FST（ミオスタチン拮抗薬）とIGF-1の増加。
  これらの因子の組み合わせにより、繊維の強度と酸化ポテンシャルを高める方向にバランスが変化する可能性があります。これらのメカニズムは、メタボロミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクスといった「オミクス」レベルで詳細に解明する必要があります。

まずは注意

これはマウスモデルであり、結果を「そのまま」ヒトに転用するのは時期尚早です。著者らは、オルガノイドや体外モデルから集団試験や臨床試験に至るまで、ヒトでの試験の必要性について明確に述べています。また、効果は長期投与（数か月）に依存しており、動物における微生物叢の初期変化は徹底的な衛生管理によって達成されたことも重要です。これは臨床現場で行われていることではありません。最後に、本研究における3番目の「コンパニオン」種であるTuricibacter sanguinisは、その増殖が筋力の増加と一貫して一致していたにもかかわらず、機能検証は行われませんでした。これは将来の実験の標的となる可能性があります。

これは今日では「実際には」何を意味するのでしょうか?

• 「あらゆるプロバイオティクス」サプリメントは、L. johnsonii および L. reuteri サプリメントと同じではありません。実際の製品構成は大きく異なります。
• 「抗サルコペニア」プロバイオティクスの開発には、筋力エンドポイント（ダイナモメーターグリップ、立ち上がり動作テスト、歩行速度）、筋肉形態計測、代謝マーカーを用いたヒトRCTが必要です。
• この仮説が立証されれば、対象は明らかです。高齢者、固定後にサルコペニア／筋力低下のリスクがある患者、そしてリハビリテーション段階にあるアスリートです。現時点では、これは興味深い前臨床研究であり、慎重に設計された試験の基礎となります。

出典：Ahn JS., Kim HM., Han EJ., Hong ST., Chung HJ.筋力向上に影響を与える腸内微生物の発見. Scientific Reports. 2025;15:30179. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2