パーキンソン病における鼻腔マイクロバイオームの役割
パーキンソン病における鼻腔マイクロバイオームの役割
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プリヨム・ボース博士
プリヨム・ボース博士著 2022年9月5日
査読者：ベネデット・カファリ医学博士
ヒトの鼻には、細菌、真菌、古細菌を含む数十億の微生物が存在し、それらが集合して鼻マイクロバイオームを形成している。
鼻腔マイクロバイオームが個人および世界の健康にとって重要な因子であることは、いくつかの研究で示されている。実際、腸内細菌叢とパーキンソン病（PD）との関連については、かなりの証拠が報告されている。また、鼻腔マイクロバイオームからのシグナルが嗅覚系を介して脳に到達し、神経系機能に影響を及ぼすことを示した研究もある。
研究結果 健康と病気における微生物-鼻-脳軸。画像出典：goa novi / Shutterstock.com
最近の『Trends in Neurosciences』誌の研究は、鼻腔内細菌集団が嗅覚処理や神経変性、特にパーキンソン病（PD）にどのように影響するかについての概要を示している。
鼻腔マイクロバイオームの構成
鼻に存在するさまざまな微生物の中で、細菌は主要な構成要素と考えられている。鼻には104種類の細菌株が存在するが、個人の鼻マイクロバイオームの90％を占めるのはわずか2～10種類である。細菌株のほとんどは共生細菌であるが、様々な病気を引き起こす日和見病原細菌も存在する。
共生微生物のコロニー形成は出生時から検出されており、生後1年の間に発達し続ける。小児ではファーミキューテス属とプロテオバクテリア属が多く、成人ではアクチノバクテリア属が多い。
インフルエンザ菌、モラクセラ・カタラリス（Moraxella catarrhalis）、肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）などの細菌性病原体も鼻腔微生物叢から検出されることがある。これらの細菌は上気道感染症を引き起こす可能性がある。
個人の鼻腔マイクロバイオームに関連する細菌組成は、地理的要因、動物との近接性、気候、飲料水の組成、空気の質、食事、および感染症の流行によって影響を受ける。さらに、宿主の年齢と免疫力も、鼻腔マイクロバイオータの構成に影響を及ぼす主要な決定因子である。
嗅覚における鼻腔マイクロバイオームの役割
鼻腔微生物叢が病原性コロニー形成を制限し、呼吸器感染症および疾患の重症度に関連する宿主免疫応答を調節することが、いくつかの研究で示されている。しかし、嗅覚パフォーマンスにおける鼻腔マイクロバイオームの役割に関する研究は限られている。
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マウスモデルを用いたin vivo実験により、鼻腔マイクロバイオームが嗅覚応答として鼻上皮機能に重要な役割を担っていることが明らかになった。無菌マウスでは、エレクトロルファクトグラムにより、より強く、より速い匂い物質反応が記録された。
鼻内細菌叢を持たないマウスでは、匂いの性質によって匂い誘発反応の振幅と速度が異なっていた。したがって、鼻腔マイクロバイオームの変化は、栄養と一般的な健康の両方に嗅覚が影響するため、個体の健康に大きく影響する可能性がある。
哺乳類では、匂いは嗅覚ニューロン（OSN）によって感知される。OSNは後鼻腔の嗅上皮に存在する。
鼻腔内細菌叢がヒトの嗅覚に影響を及ぼすかどうかを調べるため、以前の研究で18歳から46歳の人を嗅覚の良い人、普通の人、悪い人の3つのグループに分類した。この研究により、鼻腔微生物叢はどのグループにも同程度存在していたが、鼻腔微生物叢に酪酸産生菌が存在すると嗅覚機能に変化が生じることが明らかになった。
鼻腔微生物叢と神経変性疾患
OSNは、除草剤や殺虫剤のような毒素、コロナウイルスやブドウ球菌のような他の微生物など、外的要因に対して極めて脆弱である。これらの要因は、ミトコンドリア損傷、炎症誘発性軸索損傷、酸化ストレスを引き起こす可能性がある。これらの変化はOSNを変化させ、結果として嗅球の機能障害を引き起こす。
嗅覚障害は、鼻腔内細菌のコロニー形成の差によって起こることがある。嗅覚障害は、神経炎症、炎症、およびジカ熱、コロナウイルス病2019（COVID-19）、PD、アルツハイマー病などの神経変性疾患と密接に関連している。
PDは、黒質におけるドーパミン作動性ニューロンの喪失を特徴とする神経変性疾患である。
本研究では、鼻腔マイクロバイオームがPDの発症と予後にどのような影響を及ぼすかについて論じている。嗅覚機能障害は、PG進行の初期段階で観察されている。そのため、鼻腔内細菌叢がミスフォールディングしたOSNの神経細胞蓄積に影響を及ぼす可能性が想定されてきた。
ほとんどのPD患者において、ミスフォールドしたαシヌクレイン（aSyn）はレビー小体の重要な構成要素であり、PDのマーカーと考えられている。局所の炎症によって誘発される慢性的な鼻腔内細菌異常症は、OSNの神経変性障害を著しく増強し、ミスフォールドしたaSynの蓄積をもたらす。
この病態は嗅球にまで進行し、PD患者の認知、運動、精神表現に大きな影響を及ぼす可能性がある。ミスフォールディングしたaSynは、PD患者の嗅球組織や神経上皮サンプルによく出現する。
米国を拠点とした最近の研究では、内視鏡検査から採取した鼻腔スワブから、鼻腔内不衛生がPDと強く関連していることが示された。ここでは、健常人と比較して、PD患者では鼻腔マイクロバイオームが明瞭であることが示された。
PD患者の鼻腔マイクロバイオームは、プロテオバクテリア門に属する細菌の濃度が増加していることが特徴である。とはいえ、多くの研究が本研究の所見と矛盾しており、PD患者と対照群との間で鼻腔マイクロバイオームに有意差は認められなかったと報告している。
結論
鼻腔内細菌叢の異常はaSynの凝集を引き起こし、神経変性過程と関連している。今後、PDの発症と進行における微生物-鼻-脳軸の役割をより明らかにするために、さらなる研究が必要である。
参考文献
Lazarini, F., Roze, E., Lannuzel, A., & Lledo, P. (2022) The microbiome-nose-brain axis in health and disease. 神経科学の動向。
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プリヨム・ボース博士
執筆者
プリヨム・ボース博士
Priyomは、インドのマドラス大学で植物生物学とバイオテクノロジーの博士号を取得しています。アクティブな研究者であり、経験豊富なサイエンスライターでもある。著名な査読付きジャーナルに掲載された研究論文の共著者でもある。また、熱心な読書家であり、アマチュア写真家でもある。
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最終更新日 2023年 9月 19日(火曜日)
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