【消化器専門医が解説】食事と腸内細菌叢の関係 — 毎日の食べ方がおなかの生態系をつくる 

腸内細菌叢は「もうひとつの臓器」

大腸の中には、数百種類ともいわれる細菌がひしめき合って暮らしています。この集団を腸内細菌叢、あるいはマイクロバイオームと呼びます。

彼らはただ住んでいるだけではありません。私たちが自力では消化できなかった食べ物を分解し、そこから作り出した物質を通じて、免疫や代謝、腸の粘膜バリアの働きにまで影響を及ぼしています。そしてその細菌たちにとって、毎日の食事は事実上ただひとつの食料供給源です。だからこそ食事内容は、腸内細菌叢を左右する最も大きな環境要因のひとつと考えられています。

食事を変えると、どれくらいで変わるのか

意外に思われるかもしれませんが、答えは「数日」です。

Harvard大学のDavidらは、健康な成人に動物性食品だけの食事と植物性食品だけの食事をそれぞれ短期間続けてもらう実験を行いました。すると、切り替えからわずか1日で腸内細菌の構成が動き始め、もともとあった個人差を上回るほどの変化が観察されました。動物性食品中心のときには胆汁に強い細菌が増え、植物性のときには植物由来の多糖を分解する細菌が優勢になったのです。

ただし、これは「一時的な揺れ」でもあります。ペンシルベニア大学のWuらの研究では、長期的な食習慣こそが腸内細菌叢の基本的な骨格を決めていることが示されました。タンパク質と動物性脂肪が多い人と、炭水化物・食物繊維が多い人とでは、優勢な菌のグループが異なっていました。10日程度の食事変更では、細菌の構成は動いても大きな類型そのものは移りませんでした。

一食や一日ではなく、何年も続く食べ方が土台をつくる。そう理解するのが妥当です。

主役は食物繊維と短鎖脂肪酸

食事因子の中で、最も一貫して重要性が示されているのが食物繊維です。

食物繊維は小腸で消化されず、大腸まで届いて細菌の発酵基質になります。その結果生まれるのが、酢酸・プロピオン酸・酪酸といった短鎖脂肪酸です。Kohらの総説によれば、短鎖脂肪酸は単なるエネルギー源ではありません。細胞表面のG蛋白質共役受容体に結合したり、ヒストン脱アセチル化酵素を阻害したりすることで、糖代謝、脂質代謝、食欲の調節、炎症の抑制など幅広い生理機能に関わっています。

免疫との関係も具体的に分かってきました。理化学研究所を中心とした古澤らのグループは、細菌が作る酪酸が大腸の制御性T細胞（Treg）の分化を促すことをNature誌に報告しています。Tregは過剰な免疫反応やアレルギー反応にブレーキをかける細胞です。食物繊維をとる、細菌が酪酸を作る、免疫のブレーキが効きやすくなる。この道筋が実験的に示されたことは、大きな意味を持ちました。

Makkiらの総説は、こうした知見を踏まえ、食物繊維の不足が細菌叢の多様性低下や腸粘液層の劣化につながりうることを整理しています。

発酵食品という、もうひとつの入口

スタンフォード大学のWastykらは、健康な成人を「高食物繊維食」と「発酵食品を増やす食事」の2群に分け、17週間の介入試験を行いました。

結果は少し意外なものでした。発酵食品群では腸内細菌の多様性が増加し、19種類の炎症マーカーが低下したのです。一方、高食物繊維食群では多様性そのものは大きく変わらず、細菌が持つ糖分解酵素（CAZyme）の遺伝子が増えるという機能面の変化が起きました。さらに免疫の反応パターンは、もともとの細菌叢の多様性によって三通りに分かれていました。

食物繊維が効かないという話ではありません。効き方が人によって違い、発酵食品には別の入口があるということです。日本の食卓には味噌、納豆、漬物、甘酒が並びます。活かしやすい文化的な資産だと思います。

「動物性か植物性か」より「質が良いかどうか」

1000人以上を対象としたPREDICT 1研究では、食品を動物性・植物性で分けるよりも、健康的な食品かどうかで分けたほうが、腸内細菌叢の特徴とよく対応していました。健康的な植物性食品と結びつく菌種は、良好な血中脂質や食後の代謝指標とも関連していたのです。

高齢者を対象とした欧州5か国のNU-AGE試験も示唆に富みます。1年間の地中海食介入をよく守れた人ほど、フレイルの指標や認知機能が良好で、CRPやIL-17といった炎症マーカーは低い傾向にありました。加齢に伴う細菌叢の多様性低下も抑えられていました。

気をつけておきたい加工食品の成分

近年は、食品添加物についてヒトでの検証が進んでいます。

人工甘味料では、120人の健康成人を対象としたランダム化比較試験が行われました。サッカリンとスクラロースを2週間摂取した群では、耐容一日摂取量を下回る量でも耐糖能が悪化しています。しかも反応には大きな個人差があり、その差が腸内細菌叢の違いで説明できることが、無菌マウスへの便移植実験で裏づけられました。

乳化剤についても、カルボキシメチルセルロース（CMC）を用いた二重盲検の摂食試験があります。CMCを摂った群では細菌叢の構成と便中代謝物が変化し、一部の被験者では本来無菌であるはずの粘液層内側に細菌が入り込む所見が認められました。

いずれも小規模かつ短期の研究であり、これだけで「危険」と断定することはできません。ただ、超加工食品を日常的に多用することの影響については、慎重に見ておくべき段階にあります。

日本人の腸内細菌叢という視点

海外の研究をそのまま当てはめてよいのか、という疑問はもっともです。

日本人106人と12か国のデータを比較した解析では、日本人の腸内細菌叢にはビフィズス菌を含むActinobacteria門が多く、水素をメタンではなく酢酸の生成に振り向ける代謝経路が優勢であるという特徴が示されました。海藻由来の多糖を分解する遺伝子が多いことも報告されています。食文化だけでは説明しきれない部分も残っており、日本人には日本人のデータが必要だという認識が広がっています。

日々の食事で、何ができるか

現時点のエビデンスから言えることを整理します。

食物繊維を、多様な食品からとること。特定のサプリメント一種類に頼るのではなく、野菜、果物、豆類、全粒穀物、海藻、きのこと幅を持たせることが大切です。発酵食品を、無理のない範囲で日常に組み込むこと。超加工食品の比率を少し下げること。そして、効果の出方には大きな個人差があると理解しておくこと。

腸内細菌叢の研究はまだ途上にあり、「この菌を増やせば病気が治る」といった単純な図式は成り立ちません。それでも、毎日の食事という誰にでも手の届く手段が、体内の生態系を確かに動かしているという事実は、十分に励みになるはずです。

おなかの不調が長く続く場合は、自己判断で食事を極端に制限せず、医療機関にご相談ください。

参考文献

1. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome, David LA, et al. Nature. 2014 Jan 23;505(7484):559-63. DOI: https://doi.org/10.1038/nature12820
   要約: 健常成人に動物性のみ／植物性のみの食事を短期間実施。1日で細菌叢構成が変化し個人差を上回った。動物性食では胆汁耐性菌が増加し、植物性食では多糖分解菌が優勢となることを示した。
2. Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes, Wu GD, et al. Science. 2011 Oct 7;334(6052):105-8. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1208344
   要約: 98名の食事調査と16S解析から、長期食習慣が細菌叢の基本型を規定することを示した。動物性脂肪・蛋白質型とBacteroides、炭水化物型とPrevotellaが対応し、10日の介入では型は移行しなかった。
3. From dietary fiber to host physiology: short-chain fatty acids as key bacterial metabolites, Koh A, et al. Cell. 2016 Jun 2;165(6):1332-45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.041
   要約: 食物繊維由来の短鎖脂肪酸が宿主生理を制御する機序を包括的に総説。G蛋白質共役受容体の活性化、ヒストン脱アセチル化酵素阻害、エネルギー基質としての作用を通じ糖・脂質代謝や炎症に関与する。
4. Commensal microbe-derived butyrate induces the differentiation of colonic regulatory T cells, Furusawa Y, et al. Nature. 2013 Dec 19;504(7480):446-50. DOI: https://doi.org/10.1038/nature12721
   要約: 腸内細菌の発酵産物である酪酸が大腸制御性T細胞の分化を誘導することをマウスで実証。腸管腔内の短鎖脂肪酸濃度とTreg数が相関し、酪酸投与が実験腸炎を改善した。食物繊維と免疫寛容を結ぶ重要研究。
5. The impact of dietary fiber on gut microbiota in host health and disease, Makki K, et al. Cell Host Microbe. 2018 Jun 13;23(6):705-15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.05.012
   要約: 食物繊維と腸内細菌叢の相互作用に関する総説。繊維の種類と発酵特性、短鎖脂肪酸産生、粘液層の維持を整理し、繊維不足が多様性低下と粘液層劣化を招きうることを論じている。
6. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status, Wastyk HC, et al. Cell. 2021 Aug 5;184(16):4137-4153.e14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.06.019
   要約: 健常成人を高繊維食群と発酵食品群に分けた17週間の無作為化試験。発酵食品群で細菌叢多様性が増加し19種の炎症マーカーが低下。高繊維食群では糖分解酵素遺伝子が増加し免疫反応は3群に分かれた。
7. Microbiome connections with host metabolism and habitual diet from 1,098 deeply phenotyped individuals, Asnicar F, et al. Nat Med. 2021 Feb;27(2):321-32. DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-020-01183-8
   要約: PREDICT 1研究の1,098名を深層メタゲノム解析。動植物という由来より食品の質が細菌叢とよく対応し、健康的植物性食品に関連する菌種が良好な空腹時・食後の心血管代謝指標と結びつくことを示した。
8. Mediterranean diet intervention alters the gut microbiome in older people reducing frailty and improving health status: the NU-AGE 1-year dietary intervention across five European countries, Ghosh TS, et al. Gut. 2020 Jul;69(7):1218-28. DOI: https://doi.org/10.1136/gutjnl-2019-319654
   要約: 欧州5か国の高齢者612名に1年間の地中海食介入を実施。遵守度が高い人ほど細菌叢多様性の低下が抑えられ、フレイル指標と認知機能が良好でCRP・IL-17が低値。健康的加齢への食事介入の可能性を示した。
9. Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance, Suez J, et al. Cell. 2022 Sep 1;185(18):3307-3328.e19. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.016
   要約: 健常成人120名の無作為化比較試験。許容量以下の摂取でもサッカリンとスクラロースで耐糖能が悪化し、細菌叢と血漿代謝物が変化。無菌マウスへの便移植で個人差が細菌叢由来であることを裏づけた。
10. Randomized controlled-feeding study of dietary emulsifier carboxymethylcellulose reveals detrimental impacts on the gut microbiota and metabolome, Chassaing B, et al. Gastroenterology. 2022 Mar;162(3):743-56. DOI: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2021.11.006
    要約: 健常成人を対象とした二重盲検摂食試験。乳化剤CMC摂取群で腹部不快感が増し、細菌叢構成と便中代謝物が変化。一部被験者では粘液層内側への細菌侵入が認められ、慢性炎症性疾患との関連を示唆した。
11. The gut microbiome of healthy Japanese and its microbial and functional uniqueness, Nishijima S, et al. DNA Res. 2016 Apr;23(2):125-33. DOI: https://doi.org/10.1093/dnares/dsw002
    要約: 日本人106名と12か国861名のメタゲノムを比較。日本人ではビフィズス菌を含むActinobacteriaが多く、水素代謝がメタン生成でなく酢酸生成に偏るなど、食事だけでは説明しきれない独自性を報告した。

大阪府吹田市長野東19番6号
千里丘かがやきクリニック

院長　有光潤介