腸疾患の既往のない整形外科患者における口腔から直腸への微生物伝播

2024年4月10日 21:42

本文へスキップ
トップバーナビゲーション

細胞・感染微生物学の最前線
セクション
論文
研究トピックス
編集委員会
ジャーナルについて
私たちについて
すべてのジャーナル
すべての記事
研究を投稿する

53
総閲覧数
5
ダウンロード
記事のインパクトを見る
オリジナル研究論文
フロント Cell. Infect. 2024年4月10日
Sec.腸管外マイクロバイオーム
第14巻 - 2024年｜https://doi.org/10.3389/fcimb.2024.1358684
この論文は次の研究テーマの一部です。
全身の健康と疾患における口腔マイクロバイオーム解読のための次世代シーケンス（NGS）技術の応用-第2巻

全3記事を表示
腸疾患の既往のない整形外科患者における口腔から直腸への微生物伝播

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcimb.2024.1358684/full?utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter

葛林1 影山真也1* 前田愛子2 坂本英治3 馬佳禮1 浅川美香里1 古田美智子1 山下義久1 竹下徹1
1九州大学大学院歯学研究院口腔保健発育部門予防歯科学分野
2九州大学医学部附属病院麻酔科
3九州大学病院口腔外科（日本、福岡
近年、腸疾患患者における微生物バランスの顕著な変化として、腸内における口腔内分類群の濃縮が報告されている。しかし、そのような疾患のない集団における転座については、依然として議論の余地がある。本研究では、直腸微生物叢における口腔内分類群の存在を確認するために、腸疾患の既往歴のない整形外科患者から採取した49組の舌および直腸サンプルを調べた。各サンプルの細菌組成は、16S rRNA遺伝子配列決定およびアンプリコン配列変異（ASV）解析を用いて決定した。舌と直腸の微生物叢の細菌組成は明らかに異なっていたが、舌のASVは参加者の67.3％で検出され、直腸の微生物叢の0.0％〜9.37％を占めていた。特に、Streptococcus salivarius、Fusobacterium nucleatum、Streptococcus parasanguinisが直腸微生物叢に多く含まれていた。ネットワーク解析によると、S. salivariusやS. parasanguinisのような舌の分類群は、直腸微生物叢においてKlebsiella pneumoniaeやAlistipes finegoldiiと同居群を形成していた。直腸内細菌叢における舌ASVの総存在量は、高齢、高血圧、プロトンポンプ阻害薬（PPI）使用の参加者で有意に高かった。本研究は、腸疾患のない集団の直腸への口腔内分類群の広範な転座を提示し、加齢、高血圧およびPPIの使用が、直腸微生物叢における口腔内分類群および潜在的病原性細菌の存在量の増加と関連することを示唆する。

1 はじめに
ヒトの腸内には数多くの微生物が生息し、多様でユニークな微生物群集を形成している（Huttenhower et al.）これらの微生物は、宿主の代謝や免疫系に不可欠な働きをすることで、宿主の生理的恒常性の維持に重要な役割を果たしている（Round and Mazmanian, 2009; Nicholson et al.）この概念と一致して、腸内細菌叢の異常増殖は、炎症性腸疾患（IBD）（Franzosaら、2019；Lavelle and Sokol、2020）や大腸がん（CRC）（Wong and Yu、2019）などの腸疾患に関与していることが報告されている。驚くべきことに、腸疾患患者の腸内では口腔内細菌の異常濃縮が観察されている（Straussら、2011；Atarashiら、2017；Yachidaら、2019；Kitamotoら、2020a）。例えば、一般に口腔内に生息するFusobacterium nucleatumは、IBDやCRCの患者で頻繁に検出される（Straussら、2011；八千田ら、2019）。口腔内細菌の濃縮と腸疾患との因果関係は依然として不明であるが、口腔内細菌の腸内における異所性コロニー形成の可能性は、腸疾患の病因に重要な役割を果たしている。実際、IBD患者の唾液に由来する肺炎桿菌の腸内コロニー形成が、マウスにおいて腸の炎症を誘導することが研究で示されている（Atarashi et al.、2017）。

消化管の入り口である口腔には、腸内細菌叢とは異なる大規模な微生物群集が生息している（Huttenhowerら、2012；Segataら、2012）。人は常に、唾液や食べ物と一緒に大量の口腔内微生物を飲み込んでいる（Humphrey and Williamson, 2001）。胃酸（Giannella et al., 1972）、胆汁（Begley et al., 2005）、腸内常在細菌叢によるコロニー形成抵抗性など、消化管に沿った抗菌バリアーを考慮すると、摂取された口腔内細菌が健康な人の腸に到達してコロニー形成する可能性は低い。これと同様に、以前の研究では、健康な成人の腸内に口腔内細菌がコロニー形成している証拠は確認されていない（Rashidiら、2021年）。しかしながら、メタゲノムアプローチまたは全長16S rRNA遺伝子配列決定により、健常人または地域居住成人における口腔内細菌の腸への広範な移行が証明されている（Schmidtら、2019；Kageyamaら、2023）；したがって、口腔内細菌が腸に移行するかどうかに関する議論は、特に特定の腸疾患を持たない集団においては、依然として結論が出ていない。口腔内細菌と腸疾患との因果関係や予測因子としての有用性を理解するためには、このような集団における口腔内細菌の腸への移行を検証する必要がある。

本研究では、16S rRNA遺伝子アンプリコンシークエンシングとアンプリコンシークエンスバリアント（ASV）アプローチを用いて、腸疾患の既往歴のない整形外科患者の舌と直腸の微生物叢をペアで調べた。腸内細菌叢の解析に通常用いられる便サンプルの代わりに、直腸スワブサンプルを採取した。直腸粘膜表面の細菌群集は便とは異なる組成を示すことが知られており（Zmoraら、2018）、直腸スワブサンプルを用いて直腸粘膜表面の微生物プロファイルを調べることができる。このアプローチにより、新たな観点から腸への経口菌の転座を評価することが可能となり、転座の確実な証拠が得られる可能性がある。ASVアプローチは、わずか1塩基の違いを解決し、分類学的解像度を高める（Callahan et al.）本研究では、直腸微生物叢における口腔内細菌の検出をASVレベルで検証し、直腸における口腔内細菌の存在量の増加に影響を及ぼす関連因子を同定することを目的とした。

2 材料と方法
2.1 研究参加者
研究参加者は、九州大学病院で全身麻酔下で手術を受けた整形外科患者である。直腸温プローブを用いて直腸内細菌叢を非侵襲的に調べるため、全身麻酔下で手術を受けた患者のみを対象とした。その中で、整形外科患者は腸疾患の既往が少ないため選択した。腸疾患の既往がなく、3ヵ月以内に抗生物質を使用したことのない20歳以上の患者54人を登録した。検体数が不十分であった5人を除外し、最終的に49人を解析対象とした。これらの患者は、腰部脊柱管狭窄症（36.7％）が最も多く、次いで頸椎症性脊髄症（12.2％）、大腿骨頭壊死症（12.2％）、変形性股関節症（10.2％）、寛骨臼形成不全（6.1％）であった。参加者全員から書面によるインフォームド・コンセントを得た。九州大学倫理委員会は、本研究およびインフォームド・コンセントの取得手順を承認した（承認番号：21165-01）。

2.2 検体採取と健康情報
舌スワブサンプルは、術前にPuritan Hydraflock swab（Puritan Medical Products, Guilford, ME, USA）を用いて舌背を擦り、手術直前に採取した。手術後、直腸温プローブの挿入部頭部を切り取り、直腸スワブサンプルとして採取した。サンプルは我々の研究室に運ばれ、さらなる分析が行われるまで-80℃で保存された。服薬歴、肥満度、喫煙習慣、アルコール摂取量などの健康情報は、九州大学病院の電子カルテシステムから入手した。高血圧と糖尿病は、それぞれ降圧剤と抗糖尿病剤を現在使用しているものと定義した。さらに、ステロイド、非ステロイド性抗炎症薬（NSAIDs）、オピオイド、プロトンポンプ阻害薬（PPI）、免疫抑制薬の現在の使用状況を記録した。喫煙習慣とアルコール摂取量は、現在使用中か未使用かに分類した。

2.3 16S rRNA遺伝子アンプリコンシークエンシング
舌および直腸サンプルからも同様に、遠心分離後にスワブまたはプローブを廃棄した後、前述のビーズビート法（Kageyama et al. 16S rRNA遺伝子のV1-V2領域を配列決定の対象とし（Wade and Prosdocimi, 2020; Kameoka et al., 2021）、サンプル特異的な8塩基タグ配列を持つ以下のプライマーを用いて増幅した： 8F（5′-AGA GTT TGA TYM TGG CTC AG-3′）および338R（5′-TGC TGC CTC CCG TAG GAG T-3′）を用いて増幅した。PCR増幅は、KOD DNAポリメラーゼ（東洋紡、大阪、日本）を用いて、以下のサイクリング条件で行った：各PCRアンプリコンはAgencourt AMPure XP kit（Beckman Coulter, Brea, CA, USA）を用いて精製し、同量の精製アンプリコンをプールした。プールしたDNAをWizard SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega, Madison, WI, USA)を用いてゲル精製した。DNA濃度はKAPA Library Quantification Kit (KAPA Biosystems, MA, USA)を用いて測定した。エマルジョンPCRとテンプレート陽性粒子の濃縮は、Ion One Touch 2システム（Thermo Fisher Scientific）上のIon 520およびIon 530 Kit-OT2（Thermo Fisher Scientific）を用いて行った。濃縮した粒子をIon 530 Chip（Thermo Fisher Scientific）にロードし、Ion GeneStudio S5 System（Thermo Fisher Scientific）でIon 520およびIon 530 Kit-OT2（Thermo Fisher Scientific）を用いてシークエンシングを行った。

2.4 データ処理と分類の割り当て
Rソフトウェア（バージョン4.2.3）を用いて、生配列リードが100塩基未満であったり、正しいフォワードプライマー配列とリバースプライマー配列を含んでいない場合は除外した。残りのリードは、両端の8塩基のタグ配列を調べることで多重化を解除し、フォワードプライマー配列とリバースプライマー配列をトリミングした。さらに、DADA2パイプライン（バージョン1.26.0）ソフトウェアを用いて、Ion Torrent配列のデフォルト設定による品質フィルタリング、ノイズ除去、キメラフィルタリングなどの処理を行い、ASVテーブルを作成した（Callahan et al.）陰性対照で主に観察されたPseudomonas fluorescens HMT-612に対応する5つのASVは、PCR汚染物質としてASV表およびその後の解析から除外されました。各配列変異体の属レベルの分類は、最小支持閾値80％のRDP分類法とRDP分類命名法（Wang et al., 2007）を用いて決定した。種レベルの分類学的割り当ては、expanded Human Oral Microbiome Database (eHOMD) (Chen et al., 2010)の1,015個の口腔内細菌16S rRNA遺伝子配列（16S rRNA RefSeq version 15.22）に対してBLAST (Altschul et al., 1990)を用いて行った。同一性が98.5%以上の最近接種を各配列の候補として選択した。eHOMDにヒットしない配列については、Silva 132分類学的トレーニングデータ（silva_nr_v132_train_set.fa.gz）を用いて、DADA2のassignTaxonomy関数を使用して種レベルの分類学をさらに決定した（Quast et al.）

2.5 統計分析
すべての統計解析はRソフトウェアを用いて行った。唾液微生物叢と直腸微生物叢の間の細菌組成の差異は、対数変換したASVデータに基づくBray-Curtis距離を用いて評価した。Bray-Curtis距離、直腸微生物叢における舌ASVの総相対存在量、および直腸微生物叢で観察されたASVの総数に占める舌ASVの割合を、Wilcoxon符号順位検定を用いて個体内（ペア内）および異なる個体間（ペア間）で比較した。舌菌の直腸への移行を評価するために、参加者ごとに舌微生物叢の0.1％を占めるASVを舌ASVとして同定した。その後、各参加者の直腸微生物叢に存在する舌ASVの全体量を計算した。Kruskal-Wallis検定と効果量計算（η2）を用いて、異なる臨床的因子間の直腸内舌ASVの全体量を比較した。さらに、Steel-Dwass検定またはexactRankTestsパッケージの正確なWilcoxon順位和検定を用いて再度有意性を算出した。QIIME 2（Bolyen et al., 2019）のsparse co-occurrence network investigation for compositional data tool（Shaffer et al., 2023）内のSparCCアルゴリズム（Friedman and Alm, 2012）を用いて、直腸内微生物叢の平均相対存在量が0.1％以上の71種について共起ネットワーク解析を行った。SparCC R値が0.4以上の共起関係は、snaパッケージを使用してエッジとして可視化した。

3 結果
3.1 参加者の特徴と16S rRNA遺伝子配列決定
手術を受けた整形外科患者から採取した49組の舌と直腸のサンプルを調べた。参加者の詳細な特徴を表1に示す。年齢中央値は63歳（範囲：23～89歳）であった。高血圧と糖尿病の有病率はそれぞれ51.0％と14.3％であった。49人の参加者から得られた合計98検体を、Ion GeneStudio S5システムを用いて16S rRNA遺伝子アンプリコン解析を行った。最終的に、3,262,022リード（舌サンプルあたり30,323±6,547リード、直腸サンプルあたり36,248±11,175リード）と7,222 ASVが得られた。種レベルの分類が割り当てられたASVは2,883個（40.0%）のみで、舌の微生物叢の92.9±4.3%、直腸の微生物叢の59.0±15.5%を占めた。

表1
www.frontiersin.org
表1 参加者の特徴

3.2 舌と直腸の微生物叢の違い
舌と直腸の微生物叢の全体的な細菌組成を比較した。ASVレベルのBray-Curtis距離に基づく主座標分析プロットによると、舌と直腸の細菌組成は顕著な違いを示した（図1A）。舌の微生物叢では、15属が平均相対存在量の1％以上を示し、特にPrevotella属、Streptococcus属、Neisseria属が優勢であった（図1B）。種レベルでは、Neisseria perflava HMT-101、Rothia mucilaginosa HMT-681、Prevotella melaninogenica HMT-469、Granulicatella adiacens HMT-534、Hemophilus parainfluenzae HMT-718が優勢であった（補足図S1）。直腸内細菌叢はPrevotella属、Finegoldia属、Streptococcus属を含む20属で占められていた。Finegoldia magna HMT-662、Streptococcus anginosus HMT-543、Enterobacter hormaechei HMT-634、Prevotella bivia HMT-556、Corynebacterium simulans HMT-062が主に検出された（補足図S1）。

図1
www.frontiersin.org
図1 舌および直腸微生物叢の細菌組成。(A）ASVレベルでのBray-Curtis距離に基づく主座標分析プロット。舌および直腸サンプルの細菌組成を異なる色で示す。楕円は各群に属するサンプルの67％をカバーする。(B）舌と直腸の微生物叢の組成の違い。舌または直腸微生物叢のいずれにおいても平均相対存在量が1％以上の29属を表示した。(C) 舌微生物叢と直腸微生物叢の組成的類似性、直腸微生物叢中の舌ASVの総相対存在量、および個体内（ペア内）および個体間（ペア間）で観察された直腸微生物叢中のASVの総数に対する舌ASVの割合。***P <0.001.

3.3 直腸内細菌叢における舌細菌のトランスロケーション
各参加者における舌細菌の直腸への移行を評価するために、個人内（ペア内）および異なる個人間（ペア間）における舌細菌叢と直腸細菌叢の微生物共有を調べた。ペア内における細菌組成の類似性は、ペア間よりも有意に高かった（図1C）。直腸内微生物叢における舌ASVの相対存在量の合計、および直腸内微生物叢で観察されたASVの総数に占める舌ASVの割合も、ペア内ではペア間よりも有意に高かった（図1C）。舌ASVは33名（67.3％）で検出され、直腸微生物叢の0.0％〜9.37％を占めた（図2）。特に、Streptococcus salivarius HMT-755、F. nucleatum subspecies vincentii HMT-200、Streptococcus parasanguinis HMT-721およびHMT-411、F. nucleatum subspecies animalis HMT-420が直腸内細菌叢に多かった。

図2
www.frontiersin.org
図2 直腸微生物叢中の舌菌。直腸内細菌叢における舌のアンプリコン配列変異体（ASV）の相対的存在量の合計を参加者ごとに昇順に示した。構成は菌種レベルで表示されている。直腸微生物叢中の平均相対存在量が0.5％以上の細菌種は異なる色で描かれている。拡張ヒト口腔マイクロバイオームデータベース（eHOMD）のヒト微生物分類群番号は、細菌名の後の括弧内に記載されている。

3.4 直腸微生物叢における共起ネットワーク
直腸微生物叢における同居グループを同定するために、直腸微生物叢における平均相対存在量が0.1％以上の優勢種について共起ネットワーク解析を行った。このアプローチにより、直腸微生物叢の優勢種を構成する6つの同居グループが同定された。最も豊富なグループはFinegoldia magna HMT-662、Corynebacterium simulans HMT-062、Corynebacterium tuberculostearicum HMT-077、Actinomyces neuiiから構成されていた（図3）。S. salivariusやS. parasanguinisなどの舌の分類群はK. pneumoniae HMT-731やAlistipes finegoldiiと1つのグループを形成していた。また、F. nucleatum亜種vincentiiは、舌の分類群を含むグループとは異なる同居グループに属し、直腸微生物叢の他のメンバーとの共存を示した。

図3
www.frontiersin.org
図3 直腸内細菌種における共起ネットワーク。共起ネットワーク解析は直腸微生物叢中の平均相対存在量が0.1％以上の71種について行われる。SparCC R値が0.4以上の共起関係はエッジとして可視化されている。舌微生物叢における平均相対存在量が0.1％以上の細菌種を青色で示す。拡張ヒト口腔マイクロバイオームデータベース（eHOMD）のヒト微生物分類群（HMT）番号は、細菌名の後の括弧内に記載されている。HMT番号のない細菌名はSILVAデータベースに基づいて割り当てられている。

3.5 直腸内細菌叢における舌細菌の存在量の増加に対する影響因子
直腸内における舌細菌の存在量の増加に影響を及ぼす臨床的要因を探るために、臨床的特徴にしたがって直腸微生物叢における舌ASVの占有率を比較した。Kruskal-Wallis検定により、年齢、高血圧の有無、およびPPIの使用が、直腸における舌ASVの総相対存在量と有意に関連していることが示された（図4A）。存在量は年齢とともに増加する傾向を示し、20〜39歳の参加者よりも80歳以上の参加者の方が有意に高かった（図4B）。高血圧またはPPIを使用している参加者は、高血圧のない参加者またはPPIを使用していない参加者と比較して、直腸における舌ASVの存在量が高かった。

図4
www.frontiersin.org
図4 直腸微生物叢における舌細菌の存在量の増加に影響を及ぼす因子。(A）直腸内細菌叢における舌のアンプリコン配列変異体（ASV）の総相対存在量に対する臨床因子の影響。効果の大きさ（η2）と有意性はそれぞれKruskal-Wallis検定を用いて算出した。**p <0.01, *p <0.05。(B）直腸内細菌叢における舌ASVの総存在量のボックスプロット。有意性はSteel-Dwass検定または正確なWilcoxon順位和検定を用いて算出した。**p <0.01; *p <0.05。BMI、肥満指数；NSAID、非ステロイド性抗炎症薬。

4 考察
本研究では、腸疾患の既往のない整形外科患者から採取した舌と直腸の49組の検体を16S rRNA遺伝子アンプリコン解析とASV法を用いて検討し、直腸における口腔内細菌の検出を検証した。舌のASVは直腸微生物叢から67.3％の参加者で検出され、28.6％の参加者で相対存在率1％以上を示した。さらに、直腸の細菌組成は他人の舌よりも自分の舌に有意に類似していた。これらの結果は、口腔内細菌が腸管障害がない場合でも内因性に直腸に到達し、消化管を通過して粘膜表面にコロニー形成する可能性があることを示唆している。この観察は、健康な参加者や地域居住成人における微生物の経口腸内移行を示唆した先行研究の知見を支持するものである（Schmidtら、2019；Kageyamaら、2023）。口腔内細菌のトランスロケーションは、特定の疾患を有する集団だけでなく、広範囲に起こりうる。

S.サリバリウス、S.パラサングイニス、F.ヌクレアタムなどの口腔内分類群が直腸微生物叢で豊富に検出された。はじめに」で述べたように、F. nucleatumはIBDやCRC患者の腸内で濃縮されることが知られており、腸の炎症や腫瘍形成を誘導することが示唆されている（Straussら、2011；Kosticら、2013；Yachidaら、2019）。興味深いことに、本研究では直腸微生物叢にSolobacterium moorei HMT-678とPeptostreptococcus stomatis HMT-112も検出された。これらの存在量は、F. nucleatumと同様にCRCの初期段階で増加することが報告されている（Yachida et al.）さらに、ネットワーク解析により、S. salivariusおよびS. parasanguinisと、マウスの腸内炎症を誘導することが報告されているK. pneumoniae（Atarashiら、2017；Kitamotoら、2020b）との直腸における共存が示され、唾液および便サンプルを検討した我々の以前の研究（Kageyamaら、2023）と一致した。このように、本研究で得られた知見は、経口腸内伝播を検討した過去の報告と非常に一致している。重要なことは、これらの所見が腸疾患の既往歴のない集団で観察されたことである。以上の観察から、口腔内細菌の移行は、潜在的に病原性のある細菌の増加を特徴とする直腸内細菌異常症と関連していることが示唆されるが、これは健康なときから始まっている可能性がある。

加齢は、直腸微生物叢における舌ASVの存在量の増加と有意に関連していた（図4）。これは、加齢に伴う消化管のバリア機能の低下に起因すると考えられ（Drozdowski and Thomson, 2006）、我々の以前の研究結果（Kageyama et al.）病理学的変化と加齢による変化とを区別することは難しいが、口腔内細菌の腸管への移行は、高齢者に広く起こる加齢による変化と考えることができる。さらに、潜在的な発癌性細菌の濃縮を考慮すると、腸内細菌叢におけるこの加齢に関連した変化は、高齢者におけるCRCの高い発生率に部分的に寄与している可能性がある。同様に、胃酸分泌を低下させるPPIの使用は、便サンプルを用いたいくつかの研究が以前に報告しているように、直腸内の口腔内細菌の増加に寄与していた（図4）（Imhannら、2016；Matthewら、2016；Jiayingら、2023）。PPIの使用は、様々な消化器症状を特徴とするClostridium difficile感染の危険因子としても知られている（Kwokら、2012；Inghammarら、2021）。本研究では、有病率は統計的に有意ではなかったが、C. difficileはPPI使用者（n=1）の直腸でのみ観察された。興味深いことに、高血圧の患者では直腸微生物叢に口腔内細菌が有意に多く認められた（図4）。最近の研究で、経口摂取による高血圧患者の唾液の移植が、マウスのアンジオテンシンII誘発性高血圧を増悪させたことが報告されている（Chenら、2023）。高血圧と口腔内細菌の移行との因果関係は、今後の研究で慎重に検討されるべきである。

本研究にはいくつかの限界がある。第一に、う蝕、歯周状態、歯の本数、口腔衛生状態などの口腔衛生情報が得られていない。我々の以前の研究では、歯垢の蓄積は腸内細菌の増加との関連が示唆された（Kageyamaら、2023）。したがって、口腔衛生状態が直腸内の口腔内細菌占有率に及ぼす影響についてさらに検討すべきである。第二に、口腔内細菌は唾液を介して腸に運ばれる可能性が高いにもかかわらず、我々の解析は舌の微生物叢に依存している。しかし、先行研究では、唾液微生物叢は主に舌の微生物で構成されていることが報告されている（Segata et al.、2012；Kageyama et al.、2017）。一方、舌上の細菌組成は歯垢上とは異なるため、F. nucleatumのような歯垢嗜好性細菌のトランスロケーションについてはさらなる検討が必要である。本研究では、デンタルプラーク嗜好性細菌のトランスロケーションが過小評価されている可能性がある。第三に、種レベルの分類は各直腸内細菌叢の平均59.0％にしか割り当てられなかったが、口腔内細菌叢のデータベースとしてよく開発されているHOMD（Chen et al.）従って、直腸細菌種のネットワーク解析では、共起ネットワークを検出できないか、過小評価する可能性がある。第四に、参加者全員が手術中に抗生物質を投与されていた。しかし、直腸サンプルは手術直後に採取され、16S rRNA遺伝子解析の結果は通常、細菌の生死とは無関係であるため、本研究で検討された直腸内細菌叢の細菌組成に対する抗生物質の影響は最小限であると考えられる。逆に第五の限界は、16S rRNA遺伝子解析では直腸内の舌菌の生死を評価できなかったことである。しかし、直腸内で優勢であることを考えると、増殖している可能性が高い。培養法を用いた先行研究では、口腔内菌株と同一のF. nucleatum株が腸から生きたまま分離されることが示された（Komiyaら、2019）。最後に、16S rRNA遺伝子の短鎖シークエンシングでは、同種の菌株間の違いは明らかにならず、口腔内細菌のトランスロケーションは過大評価された可能性がある。本研究の結果を検証するためには、ロングリードシーケンスやメタゲノムアプローチを用いたさらなる研究が必要である。

結論として、本研究では16S rRNA遺伝子アンプリコン解析とASVアプローチを用いて舌と直腸の検体を検査し、ASVの共有（すなわち16S rRNA遺伝子のV1-V2領域の同一一致）に基づいて舌細菌の直腸への転座を証明した。さらに、この検出は腸疾患のない参加者の67.3％で観察された。これらの結果から、口腔内細菌の転座は健常者においても広く起こっていることが示唆された。さらに、転座は潜在的に病原性のある細菌の存在量の増加に関与しており、転座が腸疾患の初期事象に関与している可能性が示唆された。腸内細菌のモニタリングは、腸疾患リスクの評価に役立つ可能性がある。これらの知見は、口腔内細菌のトランスロケーションを阻害することにより、腸疾患に対する新たな予防戦略の開発に貢献する可能性がある。口腔内細菌の移動とその後の疾患リスクとの関連を明らかにするためには、さらなる研究が必要である。

データの利用可能性に関する声明
本研究で発表された配列データは、DDBJ BioProjectデータベース（アクセッション番号PRJDB17727）に登録されている。

倫理声明
ヒトを対象とした研究は、九州大学倫理委員会の承認を得た。本研究は、現地の法律および施設要件に従って実施された。参加者は、本研究への参加について、書面によるインフォームド・コンセントを提供した。

著者貢献
GL：調査、視覚化、執筆（原案）。SK：構想、資金獲得、視覚化、執筆（原案）、執筆（校閲・編集）。AM：概念化、調査、執筆-校閲・編集。ES: 構想立案、調査、執筆-校閲・編集。JM: 調査、執筆-校閲・編集。MA: 調査、執筆-校閲・編集。MF: 監修、執筆-校閲・編集。YY：概念化、監修、執筆-校閲・編集。TT：資金獲得、監修、執筆-校閲・編集。

資金提供
著者は、本論文の研究、執筆、および/または発表のために金銭的支援を受けたことを表明する。本研究は、日本学術振興会科学研究費補助金 JP24K02660、JP22K17269、JP20K18808、JP23K24561、JP21K19606の助成を受けた。

利益相反
著者らは、本研究が利益相反の可能性があると解釈される営利的または金銭的関係がない状態で実施されたことを宣言する。

発行者注
本論文で表明された主張はすべて著者個人のものであり、必ずしも所属団体や出版社、編集者、査読者の主張を代表するものではない。本論文で評価される可能性のあるいかなる製品、またはその製造元が主張する可能性のある主張も、出版社によって保証または支持されるものではない。

補足資料
本論文の補足資料は、https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcimb.2024.1358684/full#supplementary-material。

補足図1｜舌と直腸の微生物叢における優勢菌種。舌微生物叢または直腸微生物叢のいずれかにおいて平均相対存在量が1％以上の32種を舌微生物叢における平均相対存在量の降順に表示した。拡張ヒト口腔マイクロバイオームデータベース（eHOMD）のヒト微生物分類群（HMT）番号は、細菌名の後の括弧内に記載した。HMT番号のない細菌名はSILVAデータベースに基づいて割り当てられている。

参考文献
Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W., Lipman, D. J. (1990). 基本的なローカルアライメント検索ツール。J. Mol. 生物学, 215, 403-410.

PubMedアブストラクト｜クロスリファレンス全文｜Google Scholar

アタラシ, K., Suda, W., Luo, C., Kawaguchi, T., Motoo, I., Narushima, S., et al. 腸における口腔内細菌の異所性コロニー形成は、TH1細胞の誘導と炎症を促進する。Science 358, 359-365. doi: 10.1126/science.aan4526.

PubMed Abstract｜全文｜Google Scholar

Begley, M., Gahan, C. G. M., Hill, C. (2005). 細菌と胆汁の相互作用。FEMS Microbiol. 胆汁と細菌との相互作用, FEMS Microbiol.

抄録｜全文｜Google Scholar

Bolyen, E., Rideout, J. R., Dillon, M. R., Bokulich, N. A., Abnet, C. C., Al-Ghalith, G. A., et al. QIIME 2を用いた再現可能、インタラクティブ、スケーラブル、拡張可能なマイクロバイオームデータサイエンス Nat. Biotechnol. 37, 852-857. doi: 10.1038/s41587-019-0209-9

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Callahan, B. J., McMurdie, P. J., Rosen, M. J., Han, A. W., Johnson, A. J. A., Holmes, S. P. (2016). DADA2：イルミナアンプリコンデータからの高分解能サンプル推定。Nat. Doi: 10.1038/nmeth.3869.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Chen, B. Y., Lin, W. Z., Li, Y. L., Bi, C., Du, L. J., Liu, Y., et al. 高血圧における口腔内細菌叢と口腔-腸内微生物伝播の役割。J. Adv. 高血圧における口腔内細菌叢と口腔-腸内細菌伝播の役割。

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

ヒトの口腔内マイクロバイオームデータベース（Human Oral Microbiome Database: The Human Oral Microbiome Database）。ヒト口腔微生物データベース：口腔微生物の分類学的およびゲノム情報を調査するためのウェブアクセス可能なリソース。データベース2010, baq013.

抄録｜全文｜Google Scholar

Drozdowski, L., Thomson, A. B. R. (2006). 加齢と腸。World J. Gastroenterol. 12, 7578. doi: 10.3748/wjg.v12.i47.7578

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Franzosa, E. A., Sirota-Madi, A., Avila-Pacheco, J., Fornelos, N., Haiser, H. J., Reinker, S., et al. 炎症性腸疾患における腸内細菌叢の構造と代謝活性。Nat. Microbiol. 4, 293. doi: 10.1038/S41564-018-0306-4

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Friedman, J., Alm, E. J. (2012). ゲノム調査データから相関ネットワークを推測する。PloS Comput. 生物学 8, e1002687.

ゲノム配列の解析結果。

Giannella, R. A., Broitman, S. A., Zamcheck, N. (1972). ヒトにおける摂取微生物に対する胃酸バリア：in vivoおよびin vitroでの研究。腸 13, 251.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Humphrey, S. P., Williamson, R. T. (2001). 唾液のレビュー：正常な組成、流量、および機能。J. Prosthet. Dent. 85, 162-169. doi: 10.1067/MPR.2001.113778

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Huttenhower, C., Gevers, D., Knight, R., Abubucker, S., Badger, J. H., Chinwalla, A. T., et al. 健康なヒトのマイクロバイオームの構造、機能、多様性。Nature 486, 207-214.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Imhann, F., Bonder, M. J., Vila, A. V., Fu, J., Mujagic, Z., Vork, L., et al. プロトンポンプ阻害薬は腸内細菌叢に影響を及ぼす。Gut 65, 740-748. doi: 10.1136/GUTJNL-2015-310376.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Inghammar,M.、Svanström,H.、Voldstedlund,M.、Melbye,M.、Hviid,A.、Mølbak,K.、他（2021年）。プロトンポンプ阻害薬の使用と市中関連クロストリジウム・ディフィシル感染リスク。Clin. Infect. Dis. 72, e1084-e1089. doi: 10.1093/CID/CIAA1857.

パブコメ抄録｜クロスリーフフルテキスト｜Google Scholar

Jiaying、Z.、Chuqing、S.、Min、L.、Guoru、H.、Xing-Ming、Z.、Wei-Hua、C. (2023). ヒスタミン2受容体拮抗薬と比較して、プロトンポンプ阻害薬はより強い経口から腸への微生物伝達と腸内細菌叢の変化を誘導する：無作為化比較試験。Gut, gutjnl-2023-330168.

クロスレフ・フルテキスト｜Google Scholar

影山真理子、古田稔彦、竹下毅、馬潤一郎、浅川雅彦、山下洋輔（2022）．また、そのような環境下でも、乳幼児を対象とした栄養学的研究を行うことで、乳幼児期における乳酸菌の有用性を明らかにすることができた。

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

影山進, 坂田聡, Ma, J., 浅川真, 竹下崇, 古田真, 他（2023）. 口腔内細菌の腸管への移行を高分解能で検出した。J. Dent. 歯周病菌の腸管への移行を高分解能で検出した。

PubMed Abstract｜全文｜Google Scholar

影山聡、竹下崇、浅川雅彦、柴田泰史、竹内謙、山中和夫、他（2017）．唾液中細菌叢における歯肉縁下プラーク特異的総菌量の相対値は、歯周炎患者における歯周全体の状態を反映する。PloS One 12, e0174782. doi: 10.1371/journal.pone.0174782.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

亀岡聡, 本岡大輔, 渡辺聡, 久保理恵, Jung, N., 緑川祐子, 他（2021）. V1-V2およびV3-V4プライマーセットによる日本人腸内細菌叢データを用いた16S rRNA遺伝子アンプリコンシーケンスのベンチマーク。BMCゲノム22, 1-10. doi: 10.1186/S12864-021-07746-4/FIGURES/3

PubMedアブストラクト｜全文｜Google Scholar

北本聡, 長尾-北本秀樹, Hein, R., Schmidt, T. M., 鎌田直樹 (2020a). 口腔と腸疾患の細菌学的関連．J. Dent. Dent. Res. 99, 1021-1029.

PubMedアブストラクト｜Ref 全文｜Google Scholar

北本聡、長尾-北本浩、焦祐樹、Gillilland, M. G., 林敦、今井潤、他 (2020b). 常在性病原体駆動性大腸炎における口と腸の粘膜間接続。細胞 182, 447-462.e414. doi: 10.1016/J.CELL.2020.05.048

パブコメ抄録｜全文｜Google Scholar

小宮由美子、下村恭子、日暮友紀、杉義人、有本純一、梅澤聡、他（2019）．大腸癌患者は大腸癌と口腔内に同一のFusobacterium nucleatum株を有する。Gut 68, 1335-1337. doi: 10.1136/GUTJNL-2018-316661.

PubMed Abstract｜クロスリファレンス全文｜Google Scholar

Kostic, A. D., Chun, E., Robertson, L., Glickman, J. N., Gallini, C. A., Michaud, M., et al. フソバクテリウム・ヌクレアタムは腸管腫瘍形成を増強し、腫瘍免疫微小環境を調節する。細胞宿主微生物 14, 207-207.

パブコメ抄録｜クロスリファレンス全文｜Google Scholar

Kwok, C. S., Arthur, A. K., Anibueze, C. I., Singh, S., Cavallazzi, R., Loke, Y. K. (2012). 酸抑制薬と抗生物質によるクロストリジウム・ディフィシル（Clostridium difficile）感染リスク：メタアナリシス。Am. J. Gastroenterol. doi: 10.1038/AJG.2012.108.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Lavelle, A., Sokol, H. (2020). 炎症性腸疾患のキーアクターとしての腸内細菌叢由来代謝産物。Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 17, 223-237. doi: 10.1038/S41575-019-0258-Z

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Matthew, A. J., Julia, K. G., Maria-Emanuela, M., Daniel, E. F., Julian, A. A., Angela, C. P., et al. プロトンポンプ阻害薬は腸内細菌叢の組成を変化させる。doi: 10.1136/gutjnl-2015-310861.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Nicholson,J.K.、Holmes,E.、Kinross,J.、Burcelin,R.、Gibson,G.、Jia,W.、他（2012）。宿主と腸内細菌叢の代謝的相互作用。科学 336, 1262-1267.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

SILVAリボソームRNAは、SILVAリボソームRNAとSILVAリボソームRNAの複合体であり、SILVAリボソームRNAは、SILVAリボソームRNAとSILVAリボソームRNAの複合体である。SILVAリボソームRNA遺伝子データベースプロジェクト：改良されたデータ処理とウェブベースのツール。このプロジェクトは、SILVAリボソームRNA遺伝子データベースプロジェクトの一環として実施されている。

PubMedアブストラクト｜クロスリファレンス全文｜Google Scholar

Rashidi, A., Ebadi, M., Weisdorf, D. J., Costalonga, M., Staley, C. (2021). 健康な成人の遠位腸における口腔内細菌のコロニー形成を示す証拠はない。Proc. Natl. Acad. 米国）118, e2114152118.

パブコメ抄録｜全文｜Google Scholar

Round, J. L., Mazmanian, S. K. (2009). 腸内細菌叢は、健康時と疾患時の腸管免疫応答を形成する。Nat. Rev. Immunol. 9, 313-323.

PubMedアブストラクト｜Ref 全文｜Google Scholar

Schmidt, T. S. B., Hayward, M. R., Coelho, L. P., Li, S. S., Costea, P. I., Voigt, A. Y., et al. eLife 8, e42693. doi: 10.7554/eLife.42693.

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Segata, N., Haake, S. K., Mannon, P., Lemon, K. P., Waldron, L., Gevers, D., et al. 7つの口腔表面、扁桃腺、咽頭、便サンプルに基づく成人消化管細菌叢の構成。ゲノム生物学 13, R42.

抄録｜全文｜Google Scholar

Shafer,M.、Thurimella,K.、Sterrett,J. D.、Lozupone,C. A. (2023). SCNIC：組成データのためのスパース相関ネットワーク調査。Mol. Ecol. Resour. 23, 312-325. doi: 10.1111/1755-0998.13704.

論文要旨｜全文｜Google Scholar

Strauss, J., Kaplan, G. G., Beck, P. L., Rioux, K., Panaccione, R., Devinney, R., et al. 腸粘膜由来Fusobacterium nucleatumの侵入性は、宿主のIBD状態と正の相関がある。Inflamm. Bowel Dis. 17, 1971-1978.

PubMed Abstract｜全文｜Google Scholar

Wade, W. G., Prosdocimi, E. M. (2020). 口腔内細菌群集のプロファイリング。J. Dent. Dent. Res. 99, 621-629.

PubMed Abstract｜全文｜Google Scholar

Wang, Q., Garrity, G. M., Tiedje, J. M., Cole, J. R. (2007). RRNA配列の新細菌分類への迅速な割り当てのためのナイーブベイズ分類法。Appl. Environ. Microbiol. 73, 5261-5267. (株)日本生物工学会誌(2007.10.11), 5261-5267.

パブコメ抄録｜クロスリファレンス全文｜Google Scholar

Wong, S. H., Yu, J. (2019). 大腸がんにおける腸内細菌叢：作用機序と臨床応用。Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 16, 690-704. doi: 10.1038/S41575-019-0209-8

PubMedアブストラクト｜クロスリファレンス｜Google Scholar

矢内田聡、水谷聡、城間浩、柴聡、中島崇、坂本崇、他（2019）．メタゲノムおよびメタボローム解析により、大腸がんにおける腸内細菌叢のステージ特異的な表現型が明らかになった。Nat. Med. 25, 968-976. doi: 10.1038/s41591-019-0458-7

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

Yilmaz, P., Parfrey, L. W., Yarza, P., Gerken, J., Pruesse, E., Quast, C., et al. SILVAと "All-species Living Tree Project (LTP) "の分類学的枠組み。核酸研究 42, D643-D648.

PubMedアブストラクト｜クロスリファレンス全文｜Google Scholar

Zmora, N., Zilberman-Schapira, G., Suez, J., Mor, U., Dori-Bachash, M., Bashiardes, S., et al. 経験的プロバイオティクスに対する個別化された腸粘膜コロニー形成抵抗性は、ユニークな宿主およびマイクロバイオームの特徴と関連している。Cell 174, 1388-1405.e1321. doi: 10.1016/J.CELL.2018.08.041

PubMedアブストラクト｜RefRefフルテキスト｜Google Scholar

キーワード：舌、腸、微生物叢、転座、16S rRNA、加齢、高血圧、プロトンポンプ阻害薬

引用 Lin G, Kageyama S, Maeda A, Sakamoto E, Ma J, Asakawa M, Furuta M, Yamashita Y and Takeshita T (2024) 腸疾患の既往のない整形外科患者における口腔から直腸への微生物伝播。Front. Cell. Infect. Microbiol. 14:1358684.

受理：2023年12月20日 2023年12月20日；受理された： 2024年3月12日；
発行：2024年4月10日

編集者

トゥイ・ドゥ、リーズ大学、英国
査読者

Yu Hao, 四川大学, 中国
Wenhua Chen, 上海中医薬大学, 中国
Copyright © 2024 Lin, Kageyama, Maeda, Sakamoto, Ma, Asakawa, Furuta, Yamashita and Takeshita. これはクリエイティブ・コモンズ表示ライセンス（CC BY）の条件の下で配布されるオープンアクセス論文です。原著者および著作権者のクレジットを明記し、学術的に認められている慣例に従って本誌の原著を引用することを条件に、他のフォーラムでの使用、配布、複製を許可する。これらの条件に従わない使用、配布、複製は許可されない。

*文責：影山伸也、影山伸也、s.kageyama@dent.kyushu-u.ac.jp

免責事項：本論文で表明されたすべての主張は、あくまで著者個人のものであり、必ずしも所属団体や出版社、編集者、査読者の主張を代表するものではない。本記事で評価される可能性のあるいかなる製品、またはその製造元が主張する可能性のあるいかなる主張も、出版社によって保証または支持されるものではありません。

こんな人たちも見ています
mpoxウイルスF3L発現細胞のトランスクリプトームおよびプロテオーム解析
王毅浩、張俊哲、李明志、賈夢楽、楊玲迪、王廷、王宇、康禄盟、李梅峰、孔玲宝

病原体を超えて：宿主生理学における内在性レトロウイルスの興味深い遺伝的遺産
アマンダ・ロペス・ダ・シルヴァ、ブルーノ・ルイス・ミランダ・ゲデス、サミュエル・ナシメント・サントス、ジョバンナ・フランシスコ・コレア、アリアーヌ・ナルディ、ルイス・ヘンリケ・ダ・シルヴァ・ナリ、アンドレ・ルイス・ラセルダ・バチ、カミラ・マルタ・ロマーノ

メンデルランダム化解析による慢性閉塞性肺疾患の治療可能遺伝子の同定と薬剤の再利用
王紫輝、李紹強、蔡冠南、高遠、楊華静、李雲、梁俊成、張世宇、胡潔英、鄭金平

C型肝炎ウイルスによるウイルス学的効果持続後の肝硬変患者における上行結腸粘膜関連微生物叢異常の単離
緑洋平、野坂拓人、平松克志、赤澤優、田中智子、高橋和人、内藤達志、松田英隆、大谷昌弘、中本康成

フッター

ガイドライン

エクスペリエンス

アウトリーチ

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？