土壌マイクロバイオームと腸の健康に関するスコープ・レビュー-惑星の健康プレートから土壌微生物が抜け落ちていないか？
第6巻 第3号p. 1078-1095
総説と総合
オープンアクセス
土壌マイクロバイオームと腸の健康に関するスコープ・レビュー-惑星の健康プレートから土壌微生物が抜け落ちていないか？
https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pan3.10638
マルヤ・i・ロスランド、オリー・h・ライティネン、アキ・シンコネン
初版発行：2024年4月24日
https://doi.org/10.1002/pan3.10638
ハンドリング・エディター アレッタ・ボン
について
セクション
概要
enこのリンクは英語のセクションに飛びますfiこのリンクはフィンランド語のセクションに飛びます
ヒトが進化の歴史を通じて接してきた土壌微生物が、ヒトの腸内細菌叢と免疫回復力の進化に不可欠であったことを示唆する証拠がある。ここ数十年、都市化や世界的な生物多様性の損失とともに、腸内微生物の多様性は減少している。同時に、都市化した社会では、慢性的な非感染性の炎症性疾患の有病率が増加している。
ここでは、土壌微生物叢の摂取が免疫回復力をもたらすという仮説を、既存の文献が支持しているかどうかを調査する。土壌を食べることが免疫回復力に及ぼす影響を理解するために克服すべき研究ギャップと課題を明らかにすることに焦点を当てる。査読付き実証文献のスコープレビューを実施した。哺乳類を土壌に直接接触させ、腸内細菌叢と宿主の反応を測定した研究を中心に検索した結果、ヒト4件、マウス6件、その他の哺乳類2件を含む12件の論文がレビューに含まれることが確認された。さらに、土壌の摂取に関連するヒトの健康リスクに関する7件の論文もレビューに含まれた。
研究によると、土壌に結合した微生物を摂取することで、免疫回復力をサポートすることが示されている。土壌微生物が腸内細菌叢と免疫回復力に及ぼす影響を経口的に試験するヒト被験者を含む介入研究は不足している。
特に土壌の不均一性や土壌の生物学的・化学的性質に関連するリスクといった課題が、土壌に結合した微生物の経口摂取がヒトの腸内細菌叢や健康に及ぼす影響を十分に理解するための進展を妨げている。
この結果は、土壌微生物叢に毎日曝露できる技術の開発を促すものである。今後の研究では、腸内微生物のホメオスタシスと免疫回復力における土壌結合微生物の経口摂取の重要性を正確に検証することを目指すべきである。
本論文の平易な要約は、Journalブログで無料で読むことができる。
1 はじめに
土壌はヒトの腸内細菌叢の進化に不可欠であり、有益な腸内微生物を提供している（Blum et al.） 特に、土壌細菌とヒト腸内細菌には機能的な類似性がある（Blum et al.） ここ数十年、世界的な比較から、自然な土壌との接触が失われたこと、欧米型の食生活、高い衛生水準、生物多様性の損失、帝王切開、抗生物質の使用、粉ミルク栄養などの生活習慣や医療行為に起因する腸内微生物の多様性の減少が明らかになっている（Ege et al.,2011; Graham-Rowe,2011; Haahtela et al.,2021; Hanski et al.,2012; Moeller,2017; Shreiner et al.,2008; Tasnim et al.,2017 ）。
食物繊維に含まれる微生物叢にアクセスしやすい炭水化物の量が少ない欧米型の食生活により、腸内の多様性が徐々に失われている（Sonnenburg et al.） この多様性の喪失は、食事に炭水化物を再導入するだけでは回復できない。失われた腸内細菌の多様性を回復するには、微生物叢が利用しやすい炭水化物の摂取と組み合わせて、欠損した分類群を投与する必要がある（Sonnenburg et al.） また、都市生活者の腸内微生物群集は、環境には適合しているものの、ゆっくりと適応していくヒトゲノムには適合していない可能性もある（Sonnenburg & Sonnenburg,2019 ）。ヒトゲノムは進化の過程で、多様な腸内微生物群集から提供される多種多様な分子シグナルに適応してきた。これらの微生物シグナルが失われると、免疫系、内分泌シグナル伝達経路、神経免疫相互作用など、人体の重要な経路が混乱する可能性がある（Sonnenburg & Sonnenburg,2019 ）。実際、都市化や生物多様性の損失とともに腸内微生物の多様性が減少する一方で、欧米化社会では炎症性腸疾患、1型糖尿病、アレルギー、喘息などの慢性炎症性疾患の有病率が増加している（Baothman et al.,2016; Haahtela et al.,2021; Tasnim et al.,2017; Zuo et al.,2018 ）。微生物叢は免疫学的回復力に影響を及ぼすため、微生物曝露は腸内微生物の多様性を回復させ、これらの疾患に対する感受性パターンの多くを決定する重要な要因であると考えられる。
先住民は少なくとも数世紀、おそらく数千年にわたって日常的に土を食べてきた。この現象はジオファジーとして知られている。多くの社会で土を食べる最も一般的な機会は妊娠である（Bonglaisin et al.,2022; Callahan,2003; Geissler et al.,1999; Kambunga et al.） 妊娠中のジオファジーに焦点を当てた総説の中で、Callahan（2003 ）は、ジオファジーによる腸管免疫化は、風土病病原体やその他の微生物抗原に対して高レベルの免疫グロブリンA（IgA）を産生することができると提唱した。さらに彼は、土壌を定期的に摂取することで、母親の分泌性免疫系を高めることができ、土壌は多くの風土病病原体に対する予防的治療として機能すると結論づけた（Callahan,2003 ）。土を意図的に食べることは、大多数の人々にとって比較的なじみが薄く、不快なことのように思われる。特に、先進的な都市社会に住む人々にとっては、人間が意図的に土を食べることを受け入れるのは難しいことかもしれない（Abrahams,2013 ）。しかし、大半の文化圏では、例えば塊茎や野菜の根に付着しているような、無視できない量の土を、定期的ではあるが偶発的に摂取することが普通であった（Bacigalupo & Hale,2012; Wilson et al.） したがって、土壌の偶発的な摂取は、土壌微生物を摂取するための重要な経路である可能性がある。しかし、ここ数十年で加工食品の消費量が世界的に増加し、土壌や土壌に結合した微生物の不随意摂取が減少している（Monteiro et al.）
歴史的に、土壌の食性に関する研究では、毒素や病原性微生物、寄生虫への曝露など、土壌が人間の健康に及ぼす悪影響に重点が置かれてきた（Brevik et al.） 環境微生物、特に土壌微生物が腸内細菌叢のホメオスタシス、免疫調節、メンタルヘルスに重要である可能性が発見されたのは、ここ数十年のことである（Blum et al.,2019; Brame et al.,2021; Haahtela et al.,2021; Liddicoat et al.,2020; Nurminen et al.,2018; Rook & Brunet,2002; Roslund et al.） 私たちが共進化してきた土壌微生物は、「古い友人」とも呼ばれている（Rook,2005 ）。これらの旧友は、今日の先進国社会の都市生活者と比べて、狩猟採集民や伝統的な農耕環境に住む集団の間でより代表的な存在であった。古い友人には、抗炎症作用や免疫調節作用を持つ土壌由来の腐生性マイコバクテリウム（Smith,2020; Smith et al.,2019 ）や、腸内で抗増殖免疫抑制物質を産生するストレプトマイセス（Streptomyces）（Bolourian & Mojtahedi,2018 ）などがある。農場や森林など、微生物が豊富に生息する生物多様性の高い環境で生活することで、腸内細菌叢の組成が形成されることが研究で示されている（Brame et al.） このような環境下またはその近くに住むことは、いくつかの免疫介在性疾患、例えば1型糖尿病（Nurminen et al.,2021 ）、喘息（Ege et al.,2011; Kirjavainen et al.,2019; Stein et al.,2016 ）、アレルギー（Hanski et al.） 野生のヒヒの種を用いた研究によると、ヒヒの個体群間の分類学的または地理的な距離ではなく、日々の食物摂取において土壌微生物を偶発的に摂取していることが、腸内微生物組成の大部分を説明している（Grieneisen et al.） 野生ワオキツネザル（Lemur catta ）と飼育下のワオキツネザルの腸内細菌叢を比較したところ、自然環境への曝露量が多いワオキツネザルの方が土壌関連微生物が多いことが示されたが、腸内微生物の多様性は飼育下のワオキツネザルよりも野生キツネザルで一貫して大きいわけではなかった（Bornbusch et al.） さらに、パンテーラ種を用いた研究では、哺乳類の腸内細菌叢には遺伝的関係よりも生活環境の影響が大きいことが示されている（Chen et al.） 何らかの理由で、土壌食は腸内細菌叢と免疫調節の観点からほとんど研究されていない。
既存の知識のギャップを解消し、土壌摂食、腸内細菌叢組成、免疫回復力に関連する既存文献を特定するため、これら3つの関連性を記述するスコープレビューを実施した。土壌微生物が腸内細菌叢の組成と宿主の免疫制御に及ぼす潜在的な影響を強調した。さらに、ヒトの腸内細菌叢と免疫回復力の調節因子としての土壌微生物叢の役割に関する包括的な理解への進展を妨げているいくつかの課題について論じた。最後に、土壌微生物叢との関連において、免疫介在性疾患の予防戦略を準備するために取り組むべき研究ギャップを明らかにする。
2 材料と方法
2.1 文献検索
関連研究を特定するため、2022年8月5日までに発表された実証的論文のスコープレビューを実施した。方法と報告は、Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses-Extension for Scoping Reviews（PRISMA-ScR）（Tricco et al.） Academic Search Complete（EBSCO）、Web of Science、PubMed、Ovid MEDLINE、およびSCOPUS（Elsevier）を、既存文献で使用されている検索語に基づいて検索した。検索用語は、[土壌微生物*]、[腸内微生物*]、[健康*]とした。検索語を用いて見つかった論文の参考文献のセクションを検索してさらに多くの文献を見つけ、Google Scholarを用いて同じ検索語でインターネット検索を行った。英語の原著論文のみを対象とした。最初の検索は2022年7月25日に行い、その後の更新は2022年8月5日と12月14日に行った（2022年8月5日までに発表された論文について）。その後、特定されたタイトルとその抄録を調査した。
2.2 研究の選択
重複を除去した後、MIRが包含基準に従ってタイトルと抄録のスクリーニングを行い、OHLが20%の除外判定サンプルをチェックした。MIRとASが全文スクリーニングを行い、除外理由を特定・分類した。意見の相違は、3人の著者による話し合いで解決された。抽出されたデータには、研究デザイン、アウトカムの特徴、追跡期間、腸内細菌叢と免疫回復力に対する研究の主な効果に関する情報が含まれた。
研究はヒトと動物の研究、土壌摂取に関連するヒトの健康リスクに関する研究に分類した。
2.2.1 包含基準および除外基準
除外基準 ：
土壌微生物叢を分析していない。
腸内細菌叢を分析していない。
哺乳類を含まない。
プロバイオティクスの効果のみを分析した研究。
包含基準：
土壌および腸内細菌叢を含む研究。
哺乳類を対象とした研究。
土壌が腸内細菌叢に及ぼす影響と免疫回復力の指標に関するメカニズムや関連性に焦点を当てた研究。
さらに、土壌を食べることに関連するヒトの健康への潜在的リスクに関する研究も対象とした。
3 結果
文献検索により合計1430件の引用文献が検索され、関連する出版物から引用文献をレビューした結果、42件の追加引用文献が得られた（図1）。
図1
ほとんどの研究は、土壌への暴露に関連するヒトの健康リスクに焦点を当てていた。339件の重複、タイトル/抄録に基づく包含基準を満たさない1043件の出版物、全文レビューに基づく包含/除外基準を満たさない71件の出版物を除去した後、19件の出版物がこのレビューに含まれた。我々が見つけた19の研究は以下のカテゴリーに分類された：合計で、7つの論文はヒトの健康リスクに集中しており（Forsberg et al.,2012; Gao et al.,2017; George et al.,2015; Lu et al.,2019; Rosa et al.,2018; Roslund et al.,2019; Wei et al.,2016 ）、6つの論文はマウス介入研究であった（Foxx et al.,2021; González-Rodríguez et al、 2022; Liddicoat et al.,2020; Ottman et al.,2019; Reber et al.,2016; Zhou et al.,2016 ）、3報がヒト介入研究（Nurminen et al.,2018; Roslund et al.,2020,2022 ）、1報がヒト研究被験者との比較研究（Brown et al.,2022 ）、1報が子豚を用いた研究（Vo et al.,2017 ）、1報がキツネザルを用いた研究（Borruso et al.,2021 ）であった。収録された研究のほとんどは細菌に焦点を当てたものであった（90％）（Forsberg et al.,2012; Foxx et al.,2021; Gao et al.,2017; George et al.,2015; González-Rodríguez et al、 2019; Nurminen et al.,2018; Ottman et al.,2019; Reber et al.,2016; Rosa et al.,2018; Roslund et al.,2019,2020,2022; Vo et al.,2017; Zhou et al.,2016 ）、真菌に関する研究は1件（5％）であった（Borruso et al.,2021 ）。15の研究において、腸内細菌叢は細菌の16S rRNAを用いたメタバーコーディングによって同定された（Brown et al.,2022; Foxx et al.,2021; Gao et al.,2017; González-Rodríguez et al、 2020; Nurminen et al.,2018; Ottman et al.,2019; Reber et al.,2016; Rosa et al.,2018; Roslund et al.,2019,2020,2022; Vo et al.,2017; Zhou et al.,2016 ）または真菌のITS領域（Borruso et al.） ある研究では、16S rRNAメタバーコードに加えて全ゲノムメタゲノミクスシーケンスを用いている（Gao et al.） ほとんどの論文は過去7年以内（2016～2022年）に発表されている。
3.1 ヒト試験
我々の文献検索では、土壌微生物が不適切な免疫反応を抑制する抗炎症・免疫調節メカニズムを促進することを示すヒト介入試験が3件（Nurminen et al.,2018; Roslund et al. 我々のレビューでは、成人を対象としたヒト介入研究で、標準化された生きた土壌微生物が豊富な土壌結合カクテルが被験者の胃腸系に移行した可能性が高いものが1件のみ確認された（Nurminen et al.） 対照群を含むこの介入研究には14人の研究参加者が含まれ、各治療群につき7人が参加した。介入群のボランティアは、朝食直前、夕食直前、就寝前の1日3回、微生物多様性の高い土壌で手をこすった。参加者は石鹸で手を洗わず、水道水で5秒間手をすすぎ、食事を楽しんだり就寝したりした。Nurminen et al. (2018)によると、土壌暴露は腸内微生物の多様性の増加と関連しており、その結果、暴露期間終了時の末梢血単核球におけるトランスフォーミング成長因子-β1（TGF-β1）の増加と関連していた（Nurminen et al.）
表1. 土壌微生物が腸内細菌叢と免疫回復力の指標に及ぼす影響に関するヒト介入研究の要約。
参考文献 研究の種類 介入／曝露 腸内細菌叢に関する結果の概要 免疫回復力の指標
Nurminen et al. (2018) 土壌由来の微生物叢を用いた介入対照試験 介入群のボランティアは、朝食前、夕食前、就寝前の1日3回、2週間にわたって土を手にこすりつけた。
Brownら（2022年） ガーデニングをしている家庭とそうでない家庭を対象とした観察的症例対照コホート研究 ガーデニングシーズン前後に腸内細菌と土壌サンプル、食歴アンケートを収集し、健康的食事指数（HEI-2015）スコアと栄養素分析を実施 ガーデニングをしている家庭の87％の腸内から土壌由来細菌が検出された。ガーデニング家族では、非ガーデニング家族と比較して、ガーデニングシーズンにおいて、細菌フェイスの系統的多様性が高く、繊維発酵菌の存在量、アルファプロテオバクテリア、バクテロイデス・オバツス、ユウバクテリウム・キシラノフィラム群および分類不能の分類群の相対的存在量が高かった。ガーデニングをしている家庭では、ガーデニングをしていない家庭と比較して、ガーデニングシーズン中の繊維摂取量が多く、自己申告によるビタミンC、ビタミンK、セレン、鉄の摂取量が多かった。
Roslundら（2020年） 都市の環境生物多様性を操作し、3～5歳の保育園児の常在細菌叢と免疫調節に及ぼす影響を調べた介入対照試験。介入保育の園庭は、林床植生、ソッド、植栽ボックスで改良された。介入期間は28日間で、28日間の介入期間中、微生物の生物多様性への曝露が腸内Ruminococcaceae（Faecalibacteriumを含む）群集に影響を与えた。腸内におけるFaecalibacterium prausnitziiの相対的存在量の増加は、IL-17Aのレベルの低下と関連していた。介入により皮膚上のガンマプロテオバクテリア群集が多様化し、それが血漿中TGF-β1レベルおよびTreg細胞の割合の増加と関連していた。
Roslundら（2022年） 保育園児を対象としたプラセボ対照二重盲検試験 介入群では、3～5歳の園児が、微生物学的に多様な土壌で富化された遊び場の砂（n＝13）、またはプラセボ群では、見た目は似ているが微生物学的には貧弱な泥炭で着色された砂（n＝13）にさらされた。14日間、研究助手が1日2回、砂場で20分間の活動を行った。血漿中IL-10濃度とIL-10:IL-17A比の平均変化は、プラセボ群に比べ介入群では免疫調節を支持した。腸内の固形動物とバクテロイデーテスの比率は逆相関し、バクテロイデス属の相対存在量はIL-10レベルと直接関連していた。腸内Faecalibacterium属とRoseburia属の相対量の変化は直接関連し、Romboutsia属の相対量の変化はIL-10レベルの変化と逆相関した。皮膚細菌であるサーモアクチノマイセタ科1番細菌は、総Treg細胞とメモリーTreg細胞の割合が高いことと関連していた。
別の最近のコホート研究で、ガーデニングをする家族としない家族の腸内細菌叢の違いが明らかになった（Brown et al.） この研究では、ガーデニングをする10家族（研究対象者30人）と、対照群としてガーデニングをしない9家族（研究対象者27人）が参加した。参加家族には、大人2人と子供1人（5～18歳）が含まれていた。各家族には主要な園芸家が1人いたが、園芸家族の他のメンバーの腸内細菌叢にも土壌由来細菌が観察された。ガーデニングシーズンにおいて、ガーデニング家族は対照群と比較して、腸内微生物の多様性と豊富性が高く、繊維摂取量が多く、繊維発酵菌が豊富であった（Brown et al.）
子どもを対象とした介入試験では、保育園の園庭で生物多様性のある土壌微生物に曝露すると、腸内のルミノコッカス科の群集やフェーカリバクテリウムが、血漿中の抗炎症性インターロイキン（IL）-10の高値と関連することが示された（Roslund et al.） この研究では、生物多様性介入型保育園（n＝36人）、標準的な都市型保育園（n＝16人）、自然志向型保育園（n＝23人）の3つの異なるグループの75人の子どもたちが対象となった。生物多様性介入型保育園では、園庭に森林の土、移植可能な芝生、市販の園芸用土を入れたプランターが設置された。また、Roslundら（2020年）は、保育園の園庭に生物多様性を導入すると、血漿中のIL-10と炎症性IL-17AおよびTGF-βの比率が高くなり、制御性T（Treg）CD4＋細胞の頻度が高くなることを観察した。
Roslundら(2020)を支持するように、保育園児を対象とした最近のプラセボ対照二重盲検介入試験では、IL-10レベルとIL-10とIL-17Aの比率に同様の変化が観察された。その変化は、プラセボ群と比較して生物多様性介入群で陽性であった(Roslund et al.,2022)。このプラセボ対照試験では、保育園児に、微生物が豊富な有機土壌で濃縮された砂場の砂、または微生物が少ない泥炭で濃縮された目視で同様の砂を与えた（各治療群につき13人の研究参加者）。この研究では、14日間の介入期間中、腸内細菌と免疫マーカーとの間にいくつかの関連があることが明らかになった（表1 ）。研究は、3～5歳児が砂場の砂と触れ合う指導を受ける2週間の監視期間から始まった。監視期間の後、2週間の非指導期間が続いたが、28日間の介入後、腸内細菌叢に有意差は見られなかった（Roslund et al.） 指導期間終了時（14日目）の腸内プロテオバクテリアの多様性は、プラセボ群と比較して介入群の小児で低かったが、28日目には変わらなかった（Roslund et al.） サイトカインの変化と並行して、Roslundらによる2つの保育介入試験（2020年、2022年）では、Treg細胞頻度が土壌曝露と関連していた。
3.2 動物実験
土壌微生物が腸内マイクロバイオームと宿主の健康に及ぼす影響を調べるため、マウスモデルを用いた6件の研究が実施されている（表2）。ほとんどの研究は細菌に焦点を当てているが、1件の研究では土壌摂食が腸内真菌群とも関連していることが明らかにされている（Borruso et al.） 2件のマウスモデル研究では、土壌由来のMycobacterium vaccae株に焦点が当てられている（Foxx et al.,2021; Reber et al.,2016 ）。3つの実験では、土壌マイクロバイオーム全体がマウスの腸内細菌叢と免疫調節に及ぼす影響を探索し（González-Rodríguez et al.,2022; Ottman et al.,2019; Zhou et al.,2016 ）、1つは不安様行動（Liddicoat et al.） 研究のひとつは環境から表土を採取し（Zhou et al.,2016 ）、もうひとつは土壌ダストを用いた（Liddicoat et al.） 2つのマウス実験では、市販されている肥料の入った泥炭ベースの土壌製品を使用した（González-Rodríguez et al.） そのうちの1つでは、土壌製品に培養バチルス菌株が接種されていたが、菌株の実際の存在はモニターされていなかった（Ottman et al.） もうひとつは、多様性の高い微生物土壌をマウスに与える前に不活性化したものである（González-Rodríguez et al.）
表2. 土壌摂取が腸内細菌叢、免疫回復力、宿主の健康に及ぼす影響を調べた哺乳類動物モデルの概要。
参考文献 研究の種類 介入／曝露 腸内細菌叢に関する結果の概要 免疫マーカーと健康に関する結果の概要
González-Rodríguez ら（2022年） 不活化土壌を用いた介入-対照マウス試験 介入群（8匹）は、清潔な寝具の上に不活化した市販の土壌50 mLを1時間曝露した。曝露は週5日連続で3週間繰り返した。対照群（8匹）は、清潔な寝具を敷いた新しいケージで1時間飼育した。腸内微生物の多様性とプロテオバクテリアおよびディフェリバクテリウムの相対量は、土壌曝露1週間後には対照群に比べ土壌曝露群で高かったが、曝露3週間後にはその差は横ばいとなった。 血清中の炎症性サイトカインIL-17FおよびIL-21のレベルが低下した。脾臓細胞は細胞活性化後、IL-1b、IL-5、IL-6、IL-13、腫瘍壊死因子（TNF）の発現が減少した
Ottman et al. (2019) 市販の土壌を用いたマウス喘息モデル BALB/cマウスを清潔な寝具（n= 16）または300mLの土壌（n= 16）を加えた寝具で飼育した。土壌または清潔な寝具に6週間接触させた後、各飼育条件のマウス8匹をマウス喘息モデルプロトコールに曝露した 土壌曝露群では、対照群と比較して、ファーミキューテス属に対するバクテロイデーテス属の割合が高い 土壌に曝露すると、免疫系がTh1に偏向し、抗炎症シグナル伝達レベルが高くなり、Th2タイプのアレルギー反応が緩和される。免疫調節マーカーIL-10、フォークヘッドボックスP3、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4の発現上昇
Zhou et al. (2016) アレルゲン感作性評価を伴う3つの異なる環境条件下でのマウス間の比較試験 BALB/cマウスを無菌グレードの病原体フリー条件下、または2つの土壌暴露条件下（動物飼育室および農場）で飼育した。動物飼育室と農場のケージの敷料は、朽ちた植物と地元の表土で構成された。アレルゲン感作は、2-4-ジニトロフルオロベンゼン投与後の血清総IgE値を測定することで評価した。土壌曝露群では、無菌グレード群と比較してバクテロイデーテスの割合が高く、ファーミキューテスの割合が低かった。腸内微生物の多様性と豊富性は、無菌グレード群と比較して土壌暴露群で高かった。土壌暴露群では、腸内細菌叢が属レベルで変化した。土壌暴露群では、腸内のバクテロイデーテス（Bacteroidetes）およびファーミキューテス（Firmicutes）に関連するIgEのレベルおよび肝臓／体重比が低かった。
Liddicoat et al. (2020) 不安様行動評価による生物多様性の高い土壌と低い土壌、および土壌暴露なしのマウス比較試験 病原菌を持たないBALB/cマウスを1. 土壌由来の嫌気性胞子形成性酪酸産生菌であるKineothrix alysoidesは、生物多様性が高い処理群のマウスの腸内細菌叢でより多く補足されたKineothrix alysoidesの相対存在量の増加は、不安マウスの不安様行動の減少と相関した
Reber et al. (2016) 熱殺土壌由来Mycobacterium vaccaeを 用いた慢性心理社会的ストレスのマウスモデル 雄性C57BL/6NCrlマウスにMycobacterium vaccae（n=97）またはビヒクル注射（n=66）を2週間の間に免疫した。ストレス対処行動は、M. vaccae免疫後1日目、8日目および15日目に、従属コロニー住居のストレス要因に2時間慢性的に曝露して評価した。 腸内細菌叢に変化が観察されたが、ストレス防御効果は腸内細菌叢の多様性や群集構造の変化とは無関係であると思われる。 制御性T細胞の枯渇は、ストレス誘発性大腸炎および不安様行動または恐怖行動に対するM. vaccae免疫の防御効果を否定した
Foxxら（2021） 「2ヒット」ストレス暴露モデルにおける熱殺土壌由来Mycobacterium vaccaeを用いたマウスコホート研究 雄C57BL/6NCrlマウスの連続7コホート（n= 112）にM. vaccaeまたはホウ酸緩衝生理食塩水を免疫した。ストレスは、慢性的なリズム障害モデルの後に急性社会的敗北モデルを用いて評価した。すべてのマウスは24時間、物体位置記憶テストにさらされた。M. vaccaeは腸内細菌叢を安定化させ、ストレスによって誘発されるα多様性の減少を抑制し、β多様性のグループ内測定値を減少させた。この結果は、M. vaccaeがストレスに対するレジリエンスを促進し、認知能力を高めることを示している。
Borruso et al. (2021) キツネザル（インドリ・インドリ）の土壌摂食、土壌特性、腸内マイコバイオーム間の関連性に関する観察研究 マロミザハ森林（マダガスカル）のインドリス（糞便物質）および地衡土壌（n= 7）から腸内マイコバイオームサンプル（n= 9）を得た。インドリスは2009年以来、継続的な生態学的研究の対象となっている。土壌とキツネザルの糞便からは、フザリウム属、アスペルギルス属、ペニシリウム属、アピオトリクム属、霊芝属、モルティエレラ属、メタリジウム属、トリポクラディウム属、ケトスファエリア 属など、いくつかの同じ属が検出された。キツネザルが食べた土壌は、特定の必須微量栄養素の高濃度とともに、二次酸化水酸化物と粘土が濃縮されていた。
Voら（2017） 土壌曝露子豚を用いた介入-対照試験 20頭の産仔豚を、分娩後4日目（0日目）から泌乳終了（17日目）まで、対照群（n＝50）または毎日表土に曝露する群（n＝50）に割り付けた。対照群の豚は従来の方法で管理し、介入群の豚にはクレート内の平らな容器に約1 kgの表土を入れた。腸内細菌叢は植物分解属に富み、植物性飼料への適応を促進した 土壌暴露は腸内細菌叢を発酵能の改善に向けて調節し、成長成績の向上と相関する
González-Rodríguezら（2022年）は、市販されている土壌の微生物学的に多様な混合物を粉末化し、不活性化した。彼らは、加熱不活性化した土壌粉末はマウスの腸内細菌叢を安定させ、血清中の炎症性サイトカインIL-17FとIL-21を減少させることを示した。さらに、土壌粉末で処理したマウスの脾臓細胞は、土壌に暴露していないコントロールマウスと比較して、細胞活性化後のIL-1b、IL-5、IL-6、IL-13、腫瘍壊死因子（TNF）の発現が少なかった（González-Rodríguez et al.）
マウス喘息モデルを用いて、Ottmanら（2019 ）は、非活性化土壌への曝露が免疫系をTh1へ偏極させ、より高レベルの抗炎症シグナルを伝達し、Th2タイプのアレルギー反応を緩和することを観察した。IL-10、フォークヘッドボックスP3、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4の発現は、対照群と比較して、生きた土壌に曝露されたマウスの腸内で上昇した（Ottman et al.） さらに、土壌暴露により、マウスの腸内細菌叢はバクテロイデーテスとファーミキューテスの比率が高くなる方向に変化した（Ottman et al.） Zhou et al. (2016)は、土壌に曝露されたマウスは、土壌に接触しない無菌病原体フリー動物飼育室で生活するマウスと比較して、腸内のバクテロイデーテス属が多く、ファーミキューテス属が少ないという同様の観察を行った。また、これらの門は血清中の総IgE値および肝臓／体重比とも関連しており、土壌に暴露されたマウスと比較して、無菌状態で生活しているマウスでは肝臓／体重比が高かった。この研究では3つの異なる環境条件を比較した：無菌グレードの寝具を使用した病原体のない動物飼育室、大学キャンパス周辺の表土を使用した一般動物飼育室、農場の表土を使用した農家である（Zhou et al.） 一般動物飼育室と農家の敷料には、ハウスダストや腐敗植物も含まれていた。土壌、埃、腐敗植物に暴露されたマウスは、無菌環境で生活するマウスと比較して、腸内細菌叢の多様性と豊富性が高かった。属レベルでの分類学的差異としては、農場マウスの腸内ではブドウ球菌、デスルホビブリオ、ブラキバクテリウムの相対的存在量が多く、一方、無菌条件下で生活するマウスの腸内では乳酸桿菌の相対的存在量が多かった（Zhou et al.）
マウスを使った研究では、多様性の高い土壌ダストに曝露することで腸内細菌叢が変化し、精神衛生上の効果が期待できることも示されている（Liddicoat et al.） Liddicoatら（2020）は、多様性の高い土壌と低い土壌に暴露されたマウス、または土壌に暴露されなかったマウス（対照）の腸内細菌叢と不安を比較した（各処理につきn= 18匹）。この研究では、土壌由来の酪酸産生物質であるKineothrix alysoidesの相対量が、多様性の高い土壌を処理したマウスの腸内でより増加し、不安の軽減と関連していることが示された（Liddicoat et al.）
土壌由来の腐生菌が腸内細菌叢、免疫調節、ストレス耐性に果たす役割について、2つのマウス研究が調査された（Foxx et al.,2021; Reber et al.,2016 ）。これらの研究は、熱で死滅させたマイコバクテリウム・ヴァカエを免疫することで、腸内細菌叢を安定化させ、ストレス回復力を促進する可能性があることを示唆している（Foxx et al.,2021; Reber et al.,2016 ）。
Voら（2017 ）は、子豚モデルを用いて、土壌への早期曝露が腸内細菌叢の成熟に影響を及ぼすかどうかを調査した。その結果、ヒトの子供に関連する腸内細菌叢の有益な変調が示唆された。土壌曝露群では、土壌に接触していない対照群と比較して、腸内微生物の多様性が高く、短鎖脂肪酸（SCFA）を産生する細菌分類群が多く、腸内細菌叢の成熟が早かった（Vo et al.） 土壌暴露後の腸内細菌叢の変化は、腸内のいくつかの潜在的に有害な細菌分類群の枯渇と子豚の成長成績の改善を伴っていた（Vo et al.）
Borrusoら（2021年）は、土壌摂食、土壌特性、キツネザル（Indri Indri）の腸内マイコバイオームの関連を調査した。この研究では、土壌摂食が、腐生菌や植物関連真菌分類群を含む腸内真菌コミュニティをどのように調節し、健康に役立つ可能性があるかが示された。真菌分類群の約9％は、フザリウム、アスペルギルス、ペニシリウムを含む土壌と腸の両方のサンプルから見つかった。土壌を食べることは、必須微量栄養素や二次酸化水酸化物、粘土の濃縮とも関連しており、腸内解毒や栄養供給としての土壌の役割を説明できる可能性がある（Borruso et al.）
3.3 土壌を食べるリスクは？
土壌を食べることのリスクには、重金属（Gao et al.,2017 ）、多芳香族炭化水素（PAHs, Roslund et al.,2019 ）、マイクロプラスチック（Lu et al.,2019 ）、残留薬剤（Wei et al.,2016 ）などの有害化合物の摂取や、生物学的リスク、特に寄生虫（Rosa et al.,2018 ）、病原体（George et al.,2015 ）、抗生物質耐性遺伝子（Forsberg et al.,2012; 表3; 図2 ）が含まれる。直接的な健康リスクに加え、毒性物質は免疫調節、代謝経路、内分泌シグナル伝達に関連する腸内微生物組成を変化させる可能性がある（Gao et al.,2017; Lu et al.,2019; Roslund et al.）
表3. 土壌食に関連するリスク因子のまとめ
参考文献 研究の種類 リスク因子 結果の要約
Roslundら（2019） 保育園の園庭の土壌微生物叢とPAHレベル、子どもの皮膚および腸内細菌叢との関連を分析した観察研究 多芳香族炭化水素（PAHs）
PAHsは微生物の変化を通じて間接的に健康に影響を及ぼす可能性がある。
PAHsは、内分泌かく乱作用に関連する腸内細菌叢の機能的特性を変化させる可能性がある。
Gao et al. (2017) 16S rRNAシーケンス、全ゲノムメタゲノミクスシーケンス、ガスクロマトグラフィー質量分析（GC-MS）メタボロミクスを含むマルチオミクスアプローチを用いたマウスモデル研究 重金属 鉛曝露は腸内細菌叢を変化させ、代謝機能に影響を与えた。ビタミンE、胆汁酸、窒素代謝、エネルギー代謝、酸化ストレス、防御／解毒機構を含む数多くの代謝経路が、鉛曝露によって著しく障害された
Forsberg et al. (2012) 全抗生物質クラスの12種類の薬剤を用いた抗生物質選択実験後に、メタゲノミックプロトコルでショートリード配列データを収集し、土壌細菌と臨床由来の病原菌との間で抗生物質耐性遺伝子配列を比較した 抗生物質耐性遺伝子 病原性プロテオバクテリアと完全に塩基配列が一致する長いストレッチの中に、7つの遺伝子産物に相当する16の配列が農地の土壌細菌から発見された
Wei et al. (2016) 中国東部の家畜ふん堆肥を施肥した土壌で、13種類の動物用医薬品の発生状況を調査した。 薬剤の残留結果は、薬剤が蓄積しやすく、20～60cmの土壌深層に残留することを示している。土壌中の薬物の残留は、ふん尿の由来となる動物種に関連していた。
Lu et al. (2019) マイクロプラスチック、微生物、腸内細菌叢の相互作用に関するレビュー マイクロプラスチック マイクロプラスチックは腸内に入り込み、微生物と相互作用する可能性があることが研究で示されている。
Rosa et al. (2018) 断面分析により、リベリアとインドネシアにおける土壌伝染性蠕虫感染と正または負に関連する保存された微生物シグネチャーを同定 寄生虫 腸内の12の細菌分類群が蠕虫感染と有意に関連していた。その中には、腸内炎症の軽減に関連し、感染除去後に存在量が有意に減少したOlsenellaも含まれていた。腸内のアラキドン酸代謝は蠕虫感染と関連していた。アラキドン酸は蠕虫の生存を脅かす炎症性ロイコトリエンの前駆体である。腸内Lachnospiraceaeは蠕虫感染と負の関連があった
George et al. (2015) バングラデシュ農村部の5歳以下の子ども216人を対象とした前向きコホート研究で、土壌摂取による腸内病原体への曝露との関係を調査した。 子どもたちが遊んだ屋外の中庭エリアの土壌サンプル（97％）に病原性微生物である大腸菌が観察され、14％に下痢原性大腸菌が認められた。幼児期の土壌摂取は、環境性腸症や発育不全の重要な危険因子である可能性がある。
図2
重金属は、神経系、胃腸系、免疫系の障害、肝臓や腎臓への悪影響、出生への影響、癌など、急性および慢性の毒性作用を持つ。マルチオミクス・アプローチを用いたマウスモデル研究では、鉛の経口摂取が腸内細菌叢の変化を誘発し、ビタミンE、胆汁酸、窒素代謝、エネルギー代謝、酸化ストレス、防御・解毒機構などの代謝経路を混乱させることが示された（Gao et al.） PAHsは変異原性および発がん性の化合物であり、内分泌かく乱作用があるため、ヒトの健康に深刻な脅威をもたらす。保育環境における研究では、周囲の空気や遊び場の土壌に含まれるPAHsが、保育児童の皮膚微生物叢の変化と関連していることが示された（Roslund et al.） さらに、PAHsは腸内細菌叢による内分泌シグナル伝達を阻害する可能性がある（Roslund et al.）
マイクロプラスチックは、土壌や水の生態系に広く拡散している新たな環境汚染物質である（Lu et al.） マイクロプラスチックの土壌汚染は、土壌の微生物群集を含む陸上生物や、有害毒物の生分解などの重要な生態系機能に深刻な脅威をもたらす（Lu et al.） 土壌中のマイクロプラスチックは、食物連鎖ネットワークやその他の経路を通じて、ヒトの腸に到達する可能性もある（Lu et al.） マイクロプラスチックは腸内細菌叢と相互作用し、腸内細菌叢異常、腸管バリア機能不全を引き起こし、代謝経路を混乱させる可能性がある（Lu et al.）
抗菌性動物用医薬品などの残留薬剤は、家畜ふん尿肥料を通じて土壌に入り込み、土壌中に長期間残留する可能性がある（Wei et al.） 抗菌性動物用医薬品は生物学的に活性な物質であり、微生物の増殖を阻害したり、微生物を殺したりする。動物用医薬品は多くの場合、動物の腸内での吸収率が低いため、土壌中、特に20～60cmの土壌深層に蓄積する可能性がある（Wei et al.） 土壌中の抗菌薬の蓄積は、細菌、真菌、ウイルス、寄生虫の抗生物質耐性を高める可能性がある（Forsberg et al.） 抗生物質耐性はヒトに移行する可能性があり、ヒトの病気に対する抗菌薬の効果を低下させる。土壌細菌の抗生物質耐性は、遺伝子が臨床的に関連性のあるヒトの病原体と共有されている場合に問題となる（Forsberg et al.）
土壌食の生物学的リスクには、土壌伝染性蠕虫や腸内病原体である大腸菌などの病原微生物や寄生虫が含まれる（George et al.，2015; Rosa et al.，2018 ）。土壌食は下痢原性大腸菌感染を引き起こし、発育不全や、腸の形態異常、腸管バリア機能の低下、炎症の亢進によって定義される疾患である環境性腸症のリスクを高める可能性がある（George et al.） 土壌伝染性蠕虫感染症は腸内細菌叢の変化にもつながる可能性があり、その結果、免疫系にさらなる影響を及ぼし、食物から栄養素を抽出する能力の低下など、その他の健康にも影響を及ぼす可能性がある（Rosa et al.） これらの感染症は、Lachnospiraceaeのような有益な腸内細菌の生息数を減少させる一方で、腸の炎症に関連するOlsenellaや Allobaculumの生息数を増加させる可能性がある（Rosa et al.） さらに、土壌伝染性蠕虫感染症は腸内細菌叢の機能経路を変化させる可能性があり、例えば、炎症性ロイコトリエンの前駆体であるアラキドン酸代謝経路は、土壌伝染性蠕虫感染者の腸内で増加していた（Rosa et al.）
4 結論
我々の知る限り、今回の総説は土を食べることの免疫学的な利点とリスクを理解する初めての試みである。比較研究や非経口介入試験に基づくと、土壌微生物の潜在的な健康効果には、腸の恒常性維持、免疫回復力、アレルギーや自己免疫疾患の予防、さらに精神的な幸福に対する効果などが含まれる（図2 ）。
先住民の土壌食に関する文献は数多く存在するが、土壌と腸内微生物群集の関連を明らかにしたり、免疫回復力を測定したりした文献はなく、今回の抽出基準を満たすものはなかった。したがって、ジオファジーに対する世界的な関心が高いにもかかわらず、ボランティアが微生物を含む土壌を意図的に摂取し、腸内細菌叢とヒトの健康をモニターする臨床試験は今日存在しない。このことは、土壌食の潜在的なリスクを回避する技術を開発するために埋めなければならない顕著な研究ギャップを指摘している。にもかかわらず、現在入手可能な文献の主な知見には、ジオファジーの潜在的な利益とリスクに関する基本的な理解を容易にする特徴が共通している。これまでに行われた試験では、経口摂取と皮膚を介した影響を分けていないため、免疫学的な利点が本当に皮膚の汚れによって引き起こされた変化の結果なのかどうかを理解するためには、さらなる研究が必要である。さらに、その恩恵が広範囲に及んでいるのか、それとも土食の進化の歴史を持つ種に限られているのかは、まだ明言できない。ホモ・サピエンスの観点からは、動物研究は土食を調査するモデルとして役立つ。
4.1 腸内細菌叢の構成と宿主の免疫調節に対する土壌微生物の潜在的影響
ヒトを対象とした介入試験では、土壌暴露が4つの理由で免疫寛容を高めることが示されている（表1 ）。第一に、IL-10は抗炎症性サイトカインであり、その血中濃度は免疫調節経路の活性化を反映している（Opal & DePalo,2000 ）。第二に、TGF-β1は多機能性サイトカインであり、腸管関連免疫系の炎症プロセスをダウンレギュレートする（Opal & DePalo,2000 ）。第三に、IL-17Aは炎症性サイトカインであり、様々な免疫介在性疾患と関連している（Honkanen et al.） 第四に、T制御細胞は免疫系の重要な制御因子であり、自己寛容と常在細菌叢に対する寛容の維持に重要な役割を果たし、自己免疫疾患や慢性炎症性疾患を予防する（Vignali et al.）
興味深いことに、3つのヒト介入研究（Nurminen et al.,2018; Roslund et al.,2020,2022 ）と3つのマウス研究（González-Rodríguez et al.,2022; Ottman et al.,2019; Zhou et al.,2016 ）では、土壌暴露が免疫回復力にどのように影響するかについて一貫した結果が得られている。さらに、子豚を用いたVoら（2017年）の研究は、保育園の子供を用いたヒト介入試験（Roslundら、2020年）や、農村と都市環境に住む高齢者を用いた比較試験（Parajuliら、2020年）と一貫した結果を示した。詳細には、Ruminococcaceae属やFaecalibacterium属を含む有益なSCFAや酪酸産生物質が、土壌暴露群の腸内で増加していた（Parajuli et al.） 重要なことは、酪酸は免疫寛容と腸管バリアの維持に重要な役割を担っていることである（Parada Venegas et al.） Roslundらの研究（2020年）でも、腸内フェーカリバクテリウムは抗炎症性IL-10の高レベルと関連していた。同様の関連は、Sokolら（2008年）により以前に見出されている。プロテオバクテリウムは腸内細菌叢におけるディスバイオシスの微生物シグネチャーであることから（Pammi et al.,2017; Shin et al.,2015 ）、Roslundら（2022 ）における介入群とプラセボ群の腸内プロテオバクテリウムの差は、土壌曝露が腸内微生物群集のバランスをとることを示しているのかもしれない。これらの結果は、様々な土壌微生物叢への早期曝露が腸内細菌叢の成熟と恒常性に影響を与え、免疫回復力と健康全般を改善する可能性があることを示唆している。
土壌暴露によって腸内細菌叢がバクテロイデーテスとファーミキューテスの比率が高くなるという知見（Ottman et al. しかし、これらの門の相対的な存在量は、他の理由で人により異なる可能性があるため、この比率を肥満の特徴と考えるべきではない（Magne et al.） Zhou et al. (2016)は、マウスにおいて、バクテロイデーテスとファーミキューテスの比率が高いほど、IgEのレベルと肝臓/体重比が低くなることを示し、免疫回復力が腸内細菌叢と関連しており、その腸内細菌叢が土壌暴露の影響を受けていることを示している。さらに、Roslundらによるヒト介入試験（2022年）では、バクテロイデーテスとファーミキューテスの比率の増加が、血漿中の抗炎症性IL-10の高レベルと関連していることが示されている。
土壌摂取に関するマウス研究と並行して、健康や免疫回復力における土壌由来の腐生菌の役割について、マウスを用いたin vivo研究がいくつか行われている（Foxxら、2021; Reberら、2016; Smith、2020; Smithら、2019; Zuany-Amorimら、2002 ）。これらの研究結果は、土壌細菌がマウスにとって有益であることを示唆している。不活化マイコバクテリウム・ヴァカエの免疫化には抗炎症作用と免疫調節作用があり（Smith,2020; Smith et al.,2019 ）、腸内マイクロバイオームを安定化させ、ストレス回復力を促進する可能性があった（Foxx et al.） さらに、不活化Mycobacterium vaccae製剤は、アレルギー性喘息のマウスモデルにおいてアレルギー性気道炎症を予防した（Zuany-Amorim et al.） González-Rodríguez ら（2022年）およびKummola ら（2023年）による最近の研究では、不活化土壌物質の有益な特性がin vivo環境で実証されていることから、今後、経口試験において生きた土壌の摂取を不活化土壌物質で置き換える試みが行われる可能性がある。
4.2 土壌摂取に関する課題と研究ギャップ
免疫寛容が土壌微生物への曝露によって恩恵を受ける可能性があることは、19世紀にはすでに知られていた（Graham-Rowe,2011; Rook & Brunet,2002; Strachan,1989 ）が、土壌摂取がヒトの腸内細菌叢と免疫回復力に及ぼす影響を検証した対照ヒト介入試験は行われていない。その理由は、土壌の生物学的・化学的特性に関連するリスクにあるのかもしれない（図2 ）。土壌には、薬物、重金属、石油、PAHなど、健康リスクをもたらす化合物の痕跡があるかもしれない（Cai et al.,2021; Cavazzoli et al.,2023; Gao et al.,2017; Lu et al.,2019; Roslund et al.,2019; Sinkkonen et al.,2013; Tan et al.,2022; Wei et al.,2016 ）。さらに、分子分析技術の感度、特異性、費用対効果から、土壌食害試験は部分的に制限されてきた（Tan et al.） しかし今日、技術の進歩に続き、ヒトマイクロバイオームプロジェクト（The Human Microbiome Project Consortium,2012 ）が完了し、免疫系疾患患者と健常者との比較研究（Brown et al.,2011; Hanski et al.,2012; Kondrashova et al.,2005; Nurminen et al.,2021; Stokholm et al.,2018; West et al.,2015 ）により、微生物叢とヒトの生活や疾患との関連に関する知識が広がっている。
土壌伝染性蠕虫の卵は土壌中で数ヶ月間生存可能であり、これらの蠕虫は栄養不良、鉄欠乏性貧血、認知能力低下の一因となっている（Savioli & Albonico,2004 ）。潜在的なリスクだけでなく、蠕虫や環境中の腐生菌などの生物は、哺乳類の進化の歴史において重要な役割を担ってきたと認識されており、いわゆる「旧友」は免疫系の正常な機能を誘発すると考えられている（Elliott & Weinstock,2012; Rook,2009; Rook & Brunet,2002 ）。例えば、蠕虫であるTrichuris suisの産物は、腸の炎症を抑えるTh2/Treg反応を促進し、クローン病や潰瘍性大腸炎の治療薬として提案されている（Summers,2005 ）。
畜産における抗生物質の使用は、農場の土壌における抗生物質耐性の自然淘汰を促進した（Wang et al.） ヒトの腸内細菌叢に関する大規模コホート研究では、土壌（農場土壌：0.05％、熱帯雨林土壌：0.17％）と比較して、ヒト腸内にはより多くの抗生物質耐性遺伝子（ヒト腸内細菌叢遺伝子全体の0.26％）が存在することが明らかになった（Hu et al.） 抗生物質耐性遺伝子は、抗生物質が発見されるずっと以前から土壌中に自然に存在していたため、臨床的に重要な抗生物質耐性遺伝子と、耐性を付与しない遺伝子とを区別することが重要であろう（Vasala et al.）
今後の研究やアプローチは、土壌の動的で複雑な性質も考慮に入れるべきである。土壌に付随する微生物の供給源は、微生物以外の有機物、部分的に分解された微生物物質、代謝の副産物、無機化合物、ミネラルなど、非常に多様である可能性がある。これらは、腸内微生物のホメオスタシスと免疫回復力にさらなる影響を与える可能性がある。土壌の消費には通常、微生物とその非常に変化しやすい環境原料の両方が含まれる。このような混合物では、微生物間および土壌との相互作用の複雑性が高く、土壌中および腸内におけるさまざまな微生物の機能的役割に関する知識が不足している。そのため、例えばプレバイオティクスや栄養素、免疫シグナル伝達の分子パターンを通じて、土壌摂取が腸内微生物のホメオスタシスや免疫回復力に及ぼす影響は、土壌混合物と同様に複雑である可能性があり、未だ解明されていない。したがって、今後の研究では、土壌成分が組み合わさった場合の相乗効果に加え、土壌成分に基づく個別の効果の可能性も考慮する必要がある。本稿でレビューした研究のほとんどは、メタバーコードアプローチ、すなわち特定の遺伝子領域のみを対象とした16S rRNAまたはITS遺伝子配列決定法を用いている。土壌摂取がもたらす可能性のある利益を明らかにし、土壌微生物群集とその機能的経路および相互作用についてより包括的な理解を得るためには、今後の研究では、特定の遺伝子領域のみを対象としたメタバーコーディングではなく、ショットガンメタゲノミクスなどのメタゲノムアプローチを用いるべきである。
微生物が豊富な有機土壌に触れると、皮膚上の病原体の相対的な存在量が減少し、特定の一般的な非感染性疾患の低リスクと関連するクラスであるガンマプロテオバクテリアの多様性が増加することから（Grönroos et al.,2019; Hanski et al.,2012; Hui et al.,2019; Roslund et al.,2021 ）、土壌微生物群集の豊かさと多様性は、健康を支える微生物群集の指標として用いられてきた。しかし、微生物量が少ない劣化した都市環境では、生存している種が相互作用や競合を起こさないだけで、微生物多様性が高い場合がある。そのため、何が有益で健康を維持する微生物群集を構成するのかを定義することは困難であった。つまり、土壌微生物の多様性と豊かさが免疫回復力にとって重要なのか、あるいは重要な分類群や機能群があるのか、ということである。いくつかの研究では、ガンマプロテオバクテリアの多様性が免疫回復力において特別な役割を果たす可能性が示唆されている（Fyhrquist et al.） これらの研究は、環境と土壌の生物多様性が皮膚上のガンマプロテオバクテリアの遺伝的多様性と直接関連し、それが免疫調節の強化（Roslund et al. また、特定の腸内細菌が腸内ホメオスタシスの発達と維持に特別な役割を果たしていることが研究で示されている（Round & Mazmanian,2009 ）。しかし、免疫回復力にとって、幅広い微生物特異的分子の検出と有益微生物と病原微生物の識別は重要な特徴である（Lee & Mazmanian,2010 ）。したがって、土壌中の微生物は多種多様で豊富であるため、微生物特異的分子の検出を通じて、免疫系の調節に基本的な役割を果たすパターン認識受容体のスペクトルが広く活性化されると考えられる。
4.3 今後のアプローチと限界
土壌を食べることで健康効果が得られる可能性があるため、大規模な利用に適したアプローチや技術の研究が急務である。これらの技術は、本総説で論じた課題を克服しなければならない。適切なアプローチとして考えられるのは、市販されている様々な堆肥化土壌をふるい分け、注意深く混合し、原材料の慎重な選択と分析を組み合わせることである（Hui et al.） これはおそらく、潜在的に有害な生物学的物質を均等に分布させるのに役立つと思われる。土壌微生物相の不活性化／滅菌が徹底的な混合に続いて行われる場合、潜在的な病原体の芽胞、消滅した抗生物質耐性遺伝子、その他の不安定な成分はおそらく除去される。このアプローチの最初の部分の根拠は、慎重に混合・ふるい分けを行った後では、潜在的に有害な病原体の頻度が低すぎるため、感染症や中毒を引き起こすことはないということである（Braciale et al.） この知見により、ホモジナイズした土壌を用いたヒト試験が容易になり、成人（Nurminen他、2018年）、3～5歳児（Roslund他、2022年）、および現在進行中の乳児（Laiho他、2022年）に対する安全性が示された。先に述べたように、これらの試験には意図的な土食は含まれていない。
我々のレビューには2つの限界がある。第一に、英語の論文のみを対象としたため、いくつかの研究が見落とされた可能性がある。第二に、関連するすべての研究をスクリーニングする可能性を最大限にするため、一般的な用語「健康」を使用した。そのため、免疫学に特化した研究が見落とされた可能性がある。しかし、「Health（健康）」という用語は、関連する免疫学的研究をすべて網羅しているため、免疫学に特化した検索用語を用いても、追加的な研究が見つかる可能性は低かったであろう。「immune（免疫）」や「immunological（免疫学）」といった免疫学に特化した検索用語や、その他の類似した検索用語を用いても、追加的な研究は見つからず、むしろ関連性のない出版物が見つかることを確認した。これら2つの制限にもかかわらず、我々のレビューは公衆衛生に関連する分野を扱った。利用可能な文献によれば、土壌微生物叢への曝露は、公衆衛生上の優先課題である免疫障害、肥満、うつ病、不安症など、様々な健康上の課題への対処に大きな可能性をもたらす。
ジオファジーを実験的研究から日常的な利用へと移行させるためには、健全な科学が不可欠である。最近の知見では、微生物が生きている土壌を利用することで、免疫系を高めることができることが示されているが、一般市民は、微生物的、生化学的、物理化学的特性が不明な自然の土壌を食べるべきでない。土壌には微量の無機粒子、重金属、残留薬剤、毒物、病原菌、寄生虫、マイクロプラスチック、抗生物質耐性遺伝子などが含まれている可能性があり、これらすべてが健康に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。したがって、土壌微生物叢に基づく予防的な経口治療法が今日存在しないのは驚くべきことではない。今後の臨床試験においては、土壌微生物叢をヒトに曝露しながら安全性を確保し、土壌に関連する化学的・生物学的リスクを回避することが極めて重要になる。この結果が現在の知見と一致すれば、土壌微生物叢を惑星の健康プレートの一部として考えることが現実的になるかもしれない。土壌微生物叢に基づく製品を大規模に消費する前に、欧州食品安全機関（EFSA）や米国の食品医薬品局（FDA）などの規制当局の要件を満たす必要がある。
5 結論
これまでに100種類以上の免疫介在性疾患が診断されており、慢性疾患の原因の第2位を占めていることから、予防的アプローチに対するニーズは非常に高い。免疫疾患の生物多様性仮説（Haahtela et al.,2021; Hanski et al.,2012; Rook & Lowry,2022; Roslund et al.,2022）を支持するエビデンスが蓄積されるにつれ、土壌微生物叢を摂取することの利点とトレードオフが科学的に重要な研究課題となっている。入手可能な文献によると、地中食と安全な土壌混合物の摂取は免疫回復力をもたらすことが示唆されている。重要なことは、経口摂取による予防や抗炎症の可能性を検証し、消化管における土壌微生物群の役割を理解するために、土壌を食べる臨床試験が必要であるということである。今回のスコーピングレビューでは、経口摂取に適した安全で多様な土壌微生物の混合物を開発・研究するための研究イニシアチブを奨励している。土壌微生物が惑星の健康プレートと見なされるようになるには、大規模な臨床試験が必要である。
著者の貢献
Marja I. Roslundは、総説検索の立案・実施、除外・包含理由の分類、検索結果の分析、原稿の執筆、図表の作成を行い、プロジェクトの研究責任者を務めた。Olli H. Laitinenは、除外判定の20％サンプルをチェックし、原稿に目を通した。Aki Sinkkonenは原稿に目を通し、Marja I. Roslundとともに全文スクリーニングを行い、除外理由を特定し分類した。
謝辞
原稿の改善にご協力いただいた匿名の査読者と副編集長に感謝するとともに、建設的な助言と支援をいただいたPeople and Nature編集部に感謝する。
資金提供
本研究はValio OyおよびStrategic Research Council（助成金番号346136：Aki Sinkkonen、346138：Olli H. Laitinen）の支援を受けた。このプロジェクトは、欧州連合（EU）のHorizon 2020 Research and Innovation Programme（ホライズン2020研究・イノベーションプログラム）より、助成金契約番号：874864の資金援助を受けている。
利益相反声明
アキ・シンコネンとオッリ・H. Laitinenは、ヘルシンキ大学が提出した特許出願「免疫調節組成物」（フィンランド特許登録庁における特許出願番号20165932）の発明者に指名されている。アキ・シンコネン（Aki Sinkkonen）とマルヤ・I・ロスルンド（Marja I. Roslund）は、ヘルシンキ大学が提出した特許出願「免疫調節園芸および造園材料」（フィンランド特許登録庁特許出願番号20175196）の発明者に指名された。アキ・シンコネンは、当初FPRO 20165932として提出された欧州特許庁特許からロイヤルティを受け取っている。アキ・シンコネンとオッリ・H. Laitinenは、局所用予防治療薬を開発するUute scientific LtDの株主であり取締役である。
オープンリサーチ
参考文献
戻る参考文献
英国生態学会, 42 Wharf Road, London, N1 7GS | T: +44 20 3994 8282
E: hello@britishecologicalsociety.org｜慈善団体登録番号：281213
© 2024 英国生態学会
その他のリンク
ワイリーオンラインライブラリーについて
ヘルプ＆サポート
機会
ワイリーとつながる
著作権 © 1999-2024John Wiley & Sons, Incまたは関連会社。テキストマイニング、データマイニング、人工知能技術または類似技術のトレーニングに関する権利を含む。