腸内細菌がパーキンソン病の病態の中心にあることを示す新たな研究成果
腸内細菌がパーキンソン病の病態の中心にあることを示す新たな研究成果
アラバマ大学バーミンガム校の新しい研究により、腸内細菌がパーキンソン病の発症に関わる複数の経路に関与していることが示されました。この研究成果は、『Communication Nature』に掲載され、パーキンソン病患者のマイクロバイオームの構成に大きなアンバランスがあることを示しています。この研究は、最高解像度で行われた最大のマイクロバイオーム研究である。
研究者らは、PD患者および神経学的に健康な対照者の便のマイクロバイオームから直接回収した遺伝物質を研究するメタゲノム法を用いました。
"本研究の主な目的は、PDの腸内細菌群のアンバランスについて、包括的で変化のない見解を生み出すことでした。"と、Marnix E. Heersink School of Medicineの神経科教授で本研究の筆頭著者であるHaydeh Payami, Ph.D. は述べています。
この研究では、パーキンソン病のメタゲノムが、病気を促進するマイクロバイオームを示していることを報告しています。
「パーキンソン病との関連がわかっているいくつかのメカニズムの証拠が見つかりましたが、それらが腸内でも起こり、マイクロバイオームによって組織化されているとは知りませんでした」と、パヤミは述べています。
その結果、日和見病原体や免疫原性成分が過剰に存在し、感染と炎症が関与していること、毒性分子の過剰産生、細菌産物のキュリが過剰にあることが示唆された。これがPDの病態とL-ドーパを含む神経伝達物質の調節を誘導する。同時に、神経保護分子や抗炎症化合物が不足しており、回復が困難な状態でした。
John T. and Juanelle D. Strain Endowed Chair in NeurologyのPayami氏とそのチームは、パーキンソン病患者490人と健常対照者234人を募集した。被験者の半数強は男性で、年齢は主に50歳以上であった。全員が米国深南部地域の出身であることから、マイクロバイオーム組成に及ぼす地理的・文化的影響による交絡を排除することができた。
研究チームは、マイクロバイオームに含まれる257種の生物を調査し、そのうちの30%以上にあたる84種がパーキンソン病と関連していることを解析で示しました。
"PDと関連する84種のうち、55種はPDの人の存在量が異常に多く、29種は枯渇していた "とPayamiは言う。"検査した微生物や細菌の遺伝子や経路の30％以上がPDで存在量が変化しており、広範囲でバランスが崩れていることがわかりました。"
一方では、ビフィドバクテリウム・デンチウムが7倍、アクチノマイセス・オリスが6.5倍、ストレプトコッカス・ミュータンスが6倍に増加していることがわかった。一方、Roseburia intestinalisは7.5倍、Blautia wexleraeは5倍も減少した。全体として、PDに関連する種の36％が存在量に2倍以上の変化を示し、健常対照群と比較してPDでは100％から750％の増加または減少を反映していることがわかった。
「この研究は、現在可能な限り高い解像度で大規模なデータセットを作成し、オープンサイエンスを推進するために制限なく一般に公開しました」とパヤミは述べています。"マイクロバイオームデータを有する最大のPDコホートである490名のPD患者、および神経学的に健康な高齢者234名のユニークなコホートに関する広範なメタデータが含まれており、幅広い研究に利用することが可能です。私たちは、パーキンソン病のメタゲノムに全体的なアンバランスがあり、神経変性事象に寛容で、回復を妨げる環境を作り出していることを示しました。"
パーキンソン病は進行性の衰弱性疾患で、2005年には400万人が罹患し、2030年には870万人に倍増すると予測されています。歴史的には運動障害と定義されているが、PDは多臓器疾患である。PDは、遺伝的な感受性と環境的な誘因の様々な組み合わせによって引き起こされると考えられているが、因果関係のある組み合わせはまだ特定されていない。PDと消化器系の関連は古くから確立されています。
「メタゲノム解析は、急速に発展しているとはいえ新しい分野であり、リソース、手法、ツールは最先端のものでありながら、まだ開発途上にあるため、これはエキサイティングな研究です」とパヤミは述べています。今後、サンプル数を増やし、他の研究者がメタゲノム研究を行い、そのデータを共有することで、より多くの情報が明らかになることは間違いないでしょう」。近い将来、PDの不均一性の研究、バイオマーカーの探索、PDサブフェノタイプの起源と進行の調査、PDの進行を予防、治療、阻止するためのマイクロバイオーム操作の可能性を研究する新しいアプローチとして、メタゲノム解析のツールと解析能力が得られると予想しています。
UAB神経科の共著者は、Zachary A. Wallen, PhD, Guy Twa, Gwendolyn Cohen, Marissa N. Dean, MD, David Standaert, MD, PhDです。 その他の共著者は、英国サリー大学 Ayse Demirkan, PhD, Emory大学 Timothy R. Sampson, PhDです。
本研究は、米国陸軍医療研究資材司令部、米国国立衛生研究所、パーキンソン財団、マイケル・J・フォックス・パーキンソン研究財団を介したAligning Science Across Parkinson's の支援により行われました。
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