ホルモンによるヒト・バクテリオームのオーケストラ
微生物の病原性
2023年4月27日オンライン公開、106125号
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ホルモンによるヒト・バクテリオームのオーケストラ
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0882401023001584?via%3Dihub
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https://doi.org/10.1016/j.micpath.2023.106125Get 権利と内容
アブストラクト
ヒトの微生物群は、宿主と相互に影響し合っています。最近の研究では、微生物がホルモンなどの宿主のシグナル分子に対して応答する能力があることが明らかになりました。研究により、ホルモンの曝露に対するバクテリアの複雑な反応が確認されました。これらのホルモンは、細菌の増殖、代謝、病原性など、多くの側面に影響を与える。各ホルモンの影響は、種特異的であるようです。最も研究されているホルモンは、エピネフリン、ノルエピネフリン、ドーパミンからなるカテコールアミンで、ストレスホルモンとしても知られています。これらのホルモンは、シデロフォアのような働きをすることで、バクテリアの成長を抑制したり、促進したりします。また、エピネフリンとノルエピネフリンは、グラム陰性菌のクオラムセンシングであるQseBCを活性化し、病原体の病原性を高めることが報告されています。その他にも、ヒトのマイクロバイオームの組成を形成し、その行動に影響を与えるホルモンが報告されています。このようなホルモンに対する細菌の複雑な反応を考慮すると、ヒトの健康を研究する上で、ヒトのマイクロバイオームと関連して、ホルモンが細菌に与える影響を考慮する必要性があることが明らかになりました。
はじめに
微生物内分泌学は、シグナル伝達分子としてのホルモンの利用を通じて、微生物とその環境との相互作用を理解することを目的とした成長分野である［1］。近年、微生物が、一般的に多細胞生物に関連するさまざまなホルモン、神経伝達物質、その他のシグナル伝達分子を産生し、それに応答できることが研究で明らかになっています[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7] ]。このため、ヒトと細菌のシグナル伝達の研究や、微生物のシグナル伝達がヒトの健康に与える影響について、関心が高まっています。
特に注目されているのが、宿主と共生する様々な微生物からなる複雑な生態系であるヒトマイクロバイオームです[8]。ヒトのマイクロバイオームは、代謝の調節[11,12]、免疫系の発達[13]、病原体からの保護[14]など、ヒトの健康[9,10]に重要な役割を担っています。この分野の研究により、これらの常在菌は、シグナル分子の生成と認識を通じて、互いに、また宿主とコミュニケーションをとることができることが明らかになっています。
ホルモンは多細胞生物において重要なシグナル伝達分子ですが、細菌に対するその影響はあまり理解されていません。最近の研究では、ホルモンは細菌の増殖[15]、病原性[16]、遺伝子発現[17]に大きな影響を与えることが確認されています。例えば、アドレナリンやノルアドレナリンのようなホルモンは、特定の病原性細菌の病原性を高めることが示されており[18]、メラトニンのように細菌の増殖を抑制するホルモンもあります[19]。
ここでは、ヒトのマイクロバイオームを含む微生物とその環境との複雑な相互作用を強調する上で貢献するものとして、細菌におけるホルモンの効果についてレビューします。宿主からその常在菌への相互作用として細菌におけるホルモンの効果を理解することで、人間の健康増進、細菌の行動の制御、細菌感染症の治療のためのホルモンを用いた新しい戦略を開発することができるかもしれません。
セクションスニペット
カテコラミン
カテコールアミンは、エピネフリン、ノルエピネフリン、ドーパミンなどのストレスホルモンとして知られています。エピネフリンとノルエピネフリンは、主に副腎でクロマフィン細胞によって産生されます[20]。エピネフリンは神経細胞 [21] や創傷組織 [22,23] でも産生されることが報告されており、ドーパミンは神経系の細胞で産生され [24] 、消化管にも存在する [25] とされています。これらのカテコールアミンが傷口や腸管など人体内で放出されることにより、人
胃のホルモン（グレリン、ガストリン）
ヒトガストリンは、ヘリコバクター・ピロリの増殖のラグタイムを短縮し、対数相での増殖速度を高め、定常相での最終菌体濃度を高めることにより、用量依存的に増殖速度を高めることが判明している[114]。しかし、ガストリン、コレシストキニン、ペンタガストリンは、4C末端アミノ酸が似ているため、競合してピロリ菌の増殖抑制を引き起こすことがある[115]。
一方、空腹ホルモンとして知られるグレリンには
性ホルモン（テストステロン、エストラジオール、プロゲステロン）
多くの研究が、男性と女性の腸内細菌叢プロファイルの違いを報告している。ある研究では、腸内細菌叢の構成が門レベルで異なる証拠が示されています：女性は、どの年齢レベルでも男性に比べて、ファーミキューテス/バクテロイデーテスの比率が高い傾向があります [178]. 別の研究では、属レベルでの違いが報告されている。女性では、Alistipes属、Megamonas属、Oscillospira属、Parabacteroides属が男性より多いことが判明している[179]。腸内環境における性差は
エイコサノイドホルモン - プロスタグランジン
プロスタグランジンは、様々な臓器の細胞や組織から分泌されるアラキドン酸の脂質オートアコイド誘導体であり、炎症に重要な役割を果たします[198]。プロスタグランジンは、出血 [199]、皮膚創傷 [200]、緑内障 [201]、白斑 [202]、および他の多くの病気の治療に局所的に使用されてきた。しかし、プロスタグランジンの使用は、ヒトの微生物叢、特に皮膚微生物叢への影響を考慮し、より慎重に行う必要がある（主に外用薬として使用されるため）。
結論
ホルモンは、多細胞生物だけでなく、細菌においてもシグナル伝達分子として機能しています。ホルモンは、細菌が生息する人体内や人体に存在し、細菌に様々な影響を与える（図1）。最も細菌に影響を与えるホルモンとして報告されているのがカテコールアミンで、細菌のクオラムセンシングシステム（QseBC）や他のシグナル伝達システムを活性化することによって、増殖、病原性因子、トランスクリプトームプロファイルに影響を与えます。甲状腺ホルモンは、細菌を抑制する作用と、細菌を増殖させる作用があります。
ファンディング
この研究は、Institut Teknologi Sepuluh NopemberのPublication Writing and IPR Incentive Program（PPHKI）のプロジェクトスキームにより支援されました。
施設内審査委員会声明
該当事項はありません。
インフォームド・コンセントに関する記述
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データの利用可能性に関する記述
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CRediTのオーサーシップ貢献声明
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著者らは、本論文で報告された研究に影響を及ぼすと思われる競合する金銭的利益や個人的な関係がないことを宣言するものである。
謝辞
図1にはFreepik.comのベクターが使用されています。ALは、アレクサンダー・フォン・フンボルト財団のポスドク研究員である。
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