Machado Joseph病の重症度はトランスジェニックマウスにおける腸内細菌叢の変化と関連している

哉百名

疾病の神経生物学
179巻、2023年4月、106051号
Machado Joseph病の重症度はトランスジェニックマウスにおける腸内細菌叢の変化と関連している
著者リンク オーバーレイパネルを開くHasinika K.A.H. Gamage a b 1, Katherine J. Robinson c 1, Luan Luu c, Ian T. Paulsen a b d, Angela S. Laird c
もっと見る
概要
共有
引用元
https://doi.org/10.1016/j.nbd.2023.106051
権利と内容を取得する
クリエイティブ・コモンズ・ライセンスのもと
オープンアクセス
ハイライト

MJDマウスの雌雄は、7週齢までに腸内細菌叢に変化を示す。

これらの症状発現前の微生物変化は、後の神経障害と相関している。

これは、MJDの発症における腸内細菌叢の役割の可能性を示す初めての報告である。

概要
神経変性疾患の発症には、中枢神経系と腸内細菌叢の双方向の相互作用が関与していることが示唆されるようになってきている。しかし、致死的な神経変性疾患であるMachado Joseph病（MJD）のような脊髄小脳失調症における腸内細菌の潜在的役割については未解明のままである。本研究では、腸内細菌叢の変化がMJDの初期疾患表現型となり得るかどうかを検討した。CAG反復配列が拡大したヒトATXN3を発現するトランスジェニックMJDマウス（CMVMJD135）の雌雄の腸内細菌叢を、それぞれ発症前、発症時および発症後の段階（7、11および15週齢）においてプロファイリングした。これらのプロファイルを、同年齢の雄雌の野生型（WT）同腹のコントロールマウスの腸内細菌叢と比較した。相関ネットワーク解析により、疾患進行と微生物叢の変化の関連性を探った。その結果、雄のMJDマウスは雌のMJDマウスよりも早期に運動障害を示すという、疾患発症における明確な性差があることが示された。また、腸内細菌叢の構造と組成も、MJDマウスとWTマウスの間で性差があることが示された。MJDマウスでは、雌雄ともに、症状発現前の7週目までに微生物相のシフトが見られた。このような発症前の微生物の変化は、病気の後期に見られる神経障害の重症度と相関していた。MJDの治療法開発に向けたこれまでの取り組みでは、有意義な結果を得ることができませんでした。本研究では、腸内細菌叢とMJDの発症および重症度との新たな関係を報告します。腸内細菌がMJDの発症にどのように関与しているかを明らかにすることは、現在治療不可能なこの疾患に対する新しい有効な治療戦略を提供する可能性がある。

グラフの要旨
未掲載画像
ダウンロード: 高解像度画像のダウンロード(92KB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード

前の記事へ次の記事へ
キーワード
ポリグルタミンリピートトリヌクレオチドリピート疾患脊髄小脳変性症腸内細菌叢腸内細菌叢異状症

  1. はじめに
    Machado Joseph病（MJD、脊髄小脳失調症3型としても知られる）は、中脳、脳幹、小脳、脊髄を含む中枢神経系の多くの領域でニューロンの変性が進行する致死性の疾患である（Rübら、2013；Seidelら、2012；Yamadaら、2001）。MJDの患者さんは、進行性の運動失調、バランス障害、運動失調、ジストニア、筋萎縮などの運動症状、さらに眼球障害、言語障害、うつ、不安などの非運動症状を発症します（Loら, 2016; Mastammanavarら, 2020; Rübら, 2013）。残念ながら、MJDは患者さんの生活の質を低下させ、ほとんどのMJD患者さんが車椅子依存症になり、最終的にこの病気に屈するまで高度な介護を必要とします（D'Abreuら、2010; Mastammanavarら、2020）。MJDは、世界的に最も多く見られる遺伝性運動失調症であると報告されています（Durr, 2010; Ruano et al.、2014）。MJDの特に高い有病率は、オーストラリア、ポルトガルのアゾレス諸島、中国、ブラジルの先住民族コミュニティで見られます（Burtら、1996; Martins and Sequeiros、2018）。

MJDは、第14染色体上のMJD1/ATXN3遺伝子内の異常トリヌクレオチド（CAG）反復拡大が遺伝することによって引き起こされます（Takiyamaら、1993）。通常、ATXN3遺伝子のCAGリピートは44以下である。45-59 CAGリピートのATXN3の遺伝は、中間長のリピート拡張と考えられ、MJDの発症につながる可能性があるが、一部の患者は無影響であり、一方、60以上のATXN3の遺伝は完全に浸透し発症する (Costa and Paulson, 2012; Maciel et al., 1995). CAGリピートの長さは、疾患の重症度に影響を与えることが報告されており、CAGの長さが長いほど、疾患の発症が早く、疾患の進行が速く、死亡が早いことが相関している（Durrら, 1996; Leottiら, 2021; Macielら, 1995）。遺伝子ATXN3は、タンパク質アタキシン-3をコードし、CAGリピート領域は、ポリグルタミン（polyQ）領域として知られるグルタミンアミノ酸の長い文字列をコードする（Costa and Paulson, 2012）。アタキシン-3タンパク質は、脱ユビキチン化酵素として機能し、ユビキチン-プロテオソーム系や転写プロセスに関与することが知られている（Costa and Paulson, 2012）。アタキシン-3タンパク質内のpolyQ領域の拡大は、タンパク質のコンフォメーションと機能を変化させ、翻訳後修飾を受けやすくし、多くの神経変性疾患に共通する特徴であるタンパク質封入体を形成することが分かっています (Costa and Paulson, 2012; Seidel et al., 2012)。さらに、オートファジータンパク質品質管理経路は、MJD患者において制御不能であると考えられている（Onofreら、2016；Sittlerら、2018）。オートファジーの障害は、形成されたタンパク質封入体または凝集体の分解およびクリアランスを減少させ、変異型アタキシン-3によって生じる疾患負担を増強させると仮定される。

典型的には、アタキシン-3陽性タンパク質封入体は、MJDにおいて神経変性を受ける中枢神経系の領域におけるニューロン核内に存在する（Paulsonら、1997；Rübら、2013；Schmidtら、1998；Seidelら、2012；Yamadaら、2001）。アタキシン-3陽性封入体は、脳幹、脊髄および小脳内の核に最も一般的に見出され（Paulsonら、1997；Rübら、2003；Rübら、2013；Schmidtら、1998）、したがってMJDにおいて病原性の役割を果たす可能性がある。しかし、アタキシン-3封入体自体が毒性を示すのか、あるいは変異拡大したアタキシン-3が細胞機能を変化させ、間接的に神経変性に至るのかは、依然として不明である。MJDの遺伝的原因および疾患負荷に寄与する発症メカニズムが包括的に理解されているにもかかわらず、変異型拡大ATXN3を受け継いだ患者のMJD発症を遅らせたり止めたりできる利用可能な治療戦略は今のところ存在しない。したがって、新たな疾患修飾因子や疾患負担を軽減しうる治療手段を特定することが重要である。

哺乳類の消化管は、細菌、真菌、古細菌、ウイルスなどを含む何千もの微生物種の宿主であり、これらは腸内細菌叢を形成し、宿主内で共生して代謝、免疫および脳の健康を維持する（Cryanら、2019年）。腸内細菌叢の存在量、構造または機能の変化である腸内細菌症は、炎症性腸疾患、糖尿病および肥満などの代謝および免疫関連疾患、ならびにうつ病および自閉症スペクトラム障害などの脳障害、ならびにパーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病および運動ニューロン疾患（MND）などの神経変性疾患と関連している（Cryanら、2019；Nandwanaら、2022；Shinghら、2021）。現在、腸と中枢神経系の構成要素との間の双方向通信を強調する豊富な実験的証拠があり、腸脳軸を形成している（Cryanら、2019；Singhら、2021）。

遺伝的起源の神経変性疾患がどのように腸内細菌の異常につながり、神経変性を誘発するかは完全に理解されていない一方で、臨床報告によると、便秘はパーキンソン病患者が報告する最も早い症状の1つであり、神経症状の発症に先行し（Adams-Carrら、2016；Savicaら、2009）、運動ニューロン疾患（MND）患者はしばしば神経症状の発症前に胃腸の問題を報告しています（Rowinら、2017）。同様に、França Jrら（2010）およびYehら（2005）の報告は、MJD患者の割合が、神経症状の発症前または発症前後に消化器症状を経験する可能性を示唆している（França Jrら、2010；Yehら、2005）。最近、腸内の凝集タンパク質の存在が腸の機能に影響を与え、凝集物が腸脳軸を介して腸から脳に伝達され得ることが実証されている（Braakら、2006；Nandwanaら、2022；Singhら、2021）。Challisら（2020）は、非トランスジェニックマウスの十二指腸壁にα-シヌクレイン予備形成フィブリル（パーキンソン病で凝集することが知られているタンパク質）を接種すると、糞便ペレット重量の減少および腸通過時間の増加をもたらし、消化管機能の障害を示唆することを示した（Challisら, 2020）。さらに、この接種により、脳内にαシヌクレイン凝集体が形成され、運動障害が生じ、パーキンソン病の表現型を模倣した（Challis et al.、2020年）。

腸内細菌の異常がどのようにタンパク異常と神経変性につながるかについて提案されている1つのメカニズムは、神経保護作用または神経毒性作用を誘発する可能性のある微生物代謝産物の産生の変化を通じてである（Nandwanaら、2022年）。いくつかの研究チームは、ハンチントン病患者（Wasserら、2020）およびMND患者（Ngoら、2020；Rowinら、2017）における微生物多様性の低下や、微生物関連代謝物であるニコチンアミドのレベル低下がMND患者（Blacherら、2019）において報告されるなど、神経変性疾患患者の腸内細菌異常症を報告しています。トランスジェニックMND（SOD1 G93A）マウスにおいて、ニコチンアミドの補充は運動障害を改善し、生存率を向上させることが明らかになった（Blacher et al.） 興味深いことに、ニコチンアミドや酪酸を含む腸内で生成される多くの代謝産物は、オートファジー経路の活性を高めることによって神経保護効果をもたらすことが知られています（Canani et al.） 腸内細菌叢や腸内代謝物の変化により、神経保護作用を持つ代謝物の産生が低下し、病態に寄与している可能性は十分に考えられる。

これまで、MJDの臨床患者コホートやMJDの動物モデルにおいて、腸内細菌叢の変化が検討されたことはない。本研究では、変異型ヒトATXN3を発現するCMVMJD135トランスジェニックマウスの腸内細菌叢の特徴を明らかにすることを目的としている。我々は、腸内細菌叢の異常は、遺伝的な原因とは無関係に、多くの神経変性疾患に共通する疾患シグネチャーであると仮定している。さらに、腸内細菌叢は、腸脳軸を介して中枢神経系に積極的に変化をもたらし、神経症状を引き起こす疾患の初期表現型である可能性があると仮定している。本研究では、トランスジェニックMJDマウスと非トランスジェニック同腹子（野生型、WT）の腸内細菌を、同一の実験動物で、疾患進行の3つの異なる時点（発症前、症状発現、疾患確立期）で比較する。これらの3つの時点は、腸内細菌叢がMJDの発症と重症度にどのように関連しているかに注目するために選択されたもので、それ以降の時点では、微生物の変化が運動障害や摂食障害によって混乱する可能性があるため、この時点は除外された。MJDの進行または生存における性差の明確な証拠はないが（Kielingら、2007；Klockgetherら、1998）、Kongら（2020）による以前の研究では、ハンチントン病モデルである雄R6/1マウスにおいて、雌R6/1マウスに存在しない腸内細菌の違いが報告されている（Kongら,2020）。これを踏まえ、CMVMJD135マウスのオスとメスにおけるマイクロバイオームの違いも比較する予定です。腸内細菌叢の変化と疾患発症との関連性を明らかにすることで、疾患の病因・病態の理解を深め、新たな有効な治療戦略の開発につなげることを目指します。

  1. 材料と方法
    2.1. 動物
    すべての動物処置は、マッコーリー大学動物倫理委員会（2017/044）の承認を受け、「科学的目的のための動物の世話と使用に関するオーストラリア行動規範」に従って実施されました。本研究では、ポルトガルのミーニョ大学でSilva-Fernandesら（2014）によって以前に開発され特徴付けられたCMVMJD135トランスジェニックマウスを利用した（Silva-Fernandesら, 2014）。CMVMJD135マウスは、C57／Bl6バックグラウンドで飼育され、ほぼ内因性レベルでCMVプロモーター下でヒト変異体（拡張）ATXN3をユビキタスに発現する（Silva-Fernandesら、2014年）。CMVMJD135の雄マウスを、Australian Bioresources (Moss Vale, Australia)において病原体のない条件下で野生型C57/Bl6雌と交配させた。2-3週齢のF1子孫から尾部組織を採取し、遺伝子型判定を行った（CMV +/-）。ヒトATXN3を発現していることが判明したマウスのDNAは、その後、遺伝したCAGリピート拡大を確認するために、追加の配列決定と断片分析を行った。133から143 CAGの繰り返し長を持つMJD動物を実験に使用した。

MJDマウスとそのWT兄弟は、4-5週齢でマッコーリー大学に移送され、集団飼育された（1ケージに2-5匹）。動物はマッコーリー大学への輸送後、合計7日間順応させてから実験を開始した。共食いによる腸内細菌叢の交絡を最小限にするため、動物は遺伝子型と性別に従って収容した。すべての動物は、光と温度がコントロールされた部屋（12時間の明暗サイクル、6時に点灯）で、排気換気式のケージ（125 mm (W) x 350 mm (L) x 135 mm (H)）に入れ、餌と水を自由に摂取できる状態で飼育された。すべてのマウスにGordon's Specialty Stockfeeds (Yanderra, Australia)から購入した標準的なチャウ飼料を与えた。この飼料は、以下の多量栄養素の内訳を含んでいた。粗タンパク質23%、粗脂肪6%（飽和脂肪21%、モノ不飽和脂肪43.9%、ポリ不飽和脂肪30.7%）および粗繊維5%である。このチャウ食は、小麦、ソルガム、大豆粕、ポラード、ふすま、肉骨粉、血粉、魚粉、ルツェルン粕、植物油、ひまわり粕、塩、ビタミンおよびミネラルプレミックス、アミノ酸および塩化コリンなどの成分を含んでいる。この実験には合計55匹のマウスが使用された；n = 30匹の雄マウス（15匹のMJDと15匹の非トランスジェニック同腹子）およびn = 25匹の雌マウス（13匹のMJDと12匹の非トランスジェニック同腹子）であった。実験動物は、実験グループに対して盲検化された実験者により、疾患の異なる時点で繰り返し試験を受けた。

2.2. 神経学的モニタリング
すべてのマウスは、明期において毎週行動学的および神経学的なモニタリングを受けた。後肢反射、振戦、運動失調ゲートなどの神経症状を4点満点で採点し、その合計点を記録した。後肢反射の評価では、動物を尾で吊り下げ、後肢の伸展をスコア化した（スコア0が正常、スコア4が後肢麻痺を表す）。振戦は0点（振戦なし）から4点（連続した顕著な振戦）までスコア化した。歩行異常は、正常なゲート（0）から、前進運動に使用できない後肢（4）までスコア化した。動物が神経学的および行動学的な総スコア＞7に達した時点で、モニタリングを週2〜3回に増やした。行動および神経学的評価の間、動物の体重を毎週測定した。動物は、総スコア10に達した時点で人道的エンドポイントに達したとみなされ、麻酔薬の過量投与（300mg/kgペントバルビトンナトリウムの腹腔内注射）により安楽死させられた。

2.3. 運動性能試験の概要
各マウスは、筋力検査の評価（握力中に発揮されるピーク力、倒立グリッドからの落下潜時）およびバランスと協調性の検査（ビームを渡る潜時、加速するロータロッドからの落下潜時）を含む運動能力検査のバッテリーを受けた。検査は、反復検査による交絡効果を最小にするため、4～8週間に1回実施された。すべての行動検査は明期（09:00-14:00）に実施された。

2.4. 筋力の検査
握力試験のため、マウスをデジタルフォースメーター(Model 47,200, Ugo Basile)に接続したプラスチックグリッド上に配置した。マウスは、四肢でプラスチックグリッドを握り、20秒間の最大力（力のピークグラム）を記録した。マウスは最低2回×20秒の試行を行った。試行回数が50gf以上異なる場合、3回目の20秒試行を行った。全試行の平均値を記録した。

倒立格子試験では、マウスを金網ケージの蓋の上に乗せ、ゆっくりと倒立させ、柔らかい布製の着地帯の上50cmに保持した。マウスが倒立格子から落下するまでの時間を記録した(マウス1匹につき1回試行)。最大試行時間は60秒であり、その後マウスは静かに取り除かれた。

2.5. 2.5. バランスと協調性の検討
バランスと協調性は、幅12mmの正方形のビームをマウスが横切るのに必要な時間を調べることによって調べた。ビームは長さ1m、地面から50cmの高さに設置した。梁の始点にはライトを、終点には暗箱を設置し、マウスの横断を促した。マウスは課題を学習するため、時間を決めないトレーニングを3回(週3回、生後5週間)受けた。課題を学習し、10秒以内にビームを横切ることができるようになったマウスは、月1回の定時試験に進んだ（1回の試験セッションで2回の定時試験）。テストセッションでビームを横切るのにかかった時間を記録し、マウスは1回のテストセッションで合計2回のテストトライアルを受けた。2回の試験セッションの平均を統計的に分析した。

バランス、協調性、スタミナを調べるために加速度ロータロッドを使用した。マウスは加速度ロータロッド（Model 7650, Ugo Basile）に乗せられ、実験者の反対側を向き、前進方向に動かされた。テストは4rpmの速度で開始し、180秒かけて40rpmまで増加させた。加速するロータロッドから落ちるまでの合計時間は自動的に記録され、マウスがロータロッドから落ちなければ最高得点の300sが記録された。試験と試験の間に、装置はF10消毒液で洗浄した。各動物は各時点で1回ずつ試行を行った。

2.6. 糞便微生物相の16S rRNAアンプリコンシークエンス
55匹のマウス（30匹の雄マウス；15匹のMJD/15非トランスジェニック同腹子、25匹の雌マウス；13匹のMJD/12非トランスジェニック同腹子）から、疾患の3段階（初期（7週）、症状発現（11週）、確立した段階（15週）で糞便サンプルを無菌的に収集した。サンプルは、微生物叢解析の前に-80℃で保存した。全DNAは、FastDNA Spin kit（MP Biomedicals、オーストラリア）を用いて、製造者の指示に従って糞便サンプルから分離した。16S rRNA遺伝子のV4領域は、515F (5′-GTGCCAGCMGCCGCGTAA-3′) と806R (5′-GGACTACHVGGTWTCTAAT-3′) プライマー、ゴレイバーコード、Platinum™ Hot Start PCR マスターミックス (Thermo Fisher Scientific, Australia) を用いて増幅させた。得られたアンプリコンはQuant-iT™ PicoGreen® dsDNA assay kit (Invitrogen, Australia) を用いて定量し、Wizard® SV gel and PCR cleanup system (Promega, Australia) を用いてアンプリコンをゲル精製する前に各サンプルから等モル量のバーコード付きアンプリコンをプーリングした。マルチプレックスされたアンプリコンは、オーストラリアのRamaciotti Centre for GenomicsでIllumina MiSeq (2 × 250 bp) プラットフォームを用いて配列決定された。

2.7. バイオインフォマティクスと配列データの統計解析
生配列データは、Quantitative Insights Into Microbial Ecologyソフトウェア（QIIME2バージョン2021.4）（Bolyenら、2019）を用いて処理した。デマルチプレックスされたペアエンドリードを品質フィルタリングし（中央値q＜30およびリード長＜156 bp）、次いでDeblur（Amirら、2017）を用いてノイズ除去を行った。同定されたアンプリコン配列バリアント（ASV）は、FastTree2（Price et al. ASVは、16S rRNA遺伝子の515F/R806領域のSILVA 138データベース（Quast et al., 2013）に対してclassify-sklearn naïve Bayes taxonomy classifierを用いて類似度99％で分類に割り当てられた。合計6,530,620リード（平均40,307±9648）が品質フィルタリング後に得られ、各サンプルは統計解析の前に21,700リードで希釈された。

微生物群集構造の順序付けは、多次元尺度法（MDS）プロットを用いて可視化した。これらは、vegan Rパッケージ（Jari Oksanen et al., 2019）を用いて、ASVの存在量のBray-Curtis類似度行列に基づき構築された。遺伝子型と性別の間の微生物叢構造の観察された差の統計的有意性は、9999回の順列を用いた順列多変量分散分析（PERMANOVA）検定を用いて決定した。アルファ多様性は、Shannon多様性指数、Simpsonの均等性指数、ASV数で表される豊かさを用いて調べ、すべての指数はQIIME2を用いて決定された。

線形判別分析効果量（LEfSe）法（オンラインGalaxy Version 1.0）（Segata et al.、2011）を用いて、3つのタイムポイントのそれぞれで遺伝子型と性別の間で存在量に有意差がある（p < 0.05）ASVを特定した。MJDとWT、または男性と女性をサブクラスのない被験者のクラスとして使用した。各ASVの線形判別分析（LDA）スコアは、デフォルトのパラメータを使用して決定した。クラス間のKruskal-Wallis検定（p < 0.05）、クラス間のWilcoxon検定（p < 0.05）、識別特徴の対数LDAスコアの閾値>2.0を使用した。すべてのp値について、Benjamini and Hochbergの偽発見率（5%）補正を用いて多重比較補正を行った。群間で有意に異なることが判明したASVの存在量（Log10変換）を、GraphPad Prism（バージョン9.5）ソフトウェア（GraphPad Software, La Jolla California, USA）を用いて、対にならないヒートマップを構築するのに使用した。

2.8. 相関ネットワーク解析
Hmisc Rパッケージ（Harrell, 2021）を用いて、群間で有意に異なる存在量のASVの相対的存在量と行動データとの一対相関を調べた。各タイムポイントにおいてMJD群とWT群の間で有意差を示した細菌性ASVと神経学的データを相関解析に使用した。統計的に有意な相関（p > 0.05, FDR 5%）は、Cytoscape sotfware（version 3.6.1）を使用して相関ネットワークを生成した。

2.9. 統計解析
体重の推移を解析するために、三元配置反復測定ANOVA（因子1性、因子2遺伝子型、反復測定因子3年齢）を使用した。神経学的な総スコアの解析には、性と遺伝子型の因子と時間の反復測定による混合効果モデル（REML）を用いた。MJDの雄と雌の動物間で、遺伝したCAGリピートの数と生存率（総日数）を比較するために、対応のないt検定が用いられた。Kaplan meier生存曲線の比較には、log-rank（Mantel-Cox）検定を使用した。二元配置分散分析（因子1遺伝子型、因子2年齢）を用いて、疾患進行の異なるタイムポイントにおける運動行動データ（ビームテスト、握力、倒立グリッド、加速ロータロッド）を分析した。Sidakの多重比較検定による混合効果分析を用いて、シャノン多様性指数とFirmicutes/Bacteroidota比の群間差の統計的有意性を検討した。

  1. 結果
    3.1. 雄と雌のMJDマウスは異なる速度で疾患表現型を発現する
    まず、ヒト変異型ATXN3（MJD）を発現する雌雄マウスと、非トランスジェニック（野生型、WT）同腹のコントロールとの間の表現型の違いの有無を検討した。体重増加の解析では、性別（p<0.0001）、遺伝子型（p<0.0001）、年齢（p<0.0001）の主効果が有意に検出された。また、有意な相互作用効果も検出された；性×年齢 p < 0.0001, 遺伝子型×年齢 p < 0.0001, および性×遺伝子型×年齢 p < 0.0001である。雌雄WTマウスは生涯を通じて体重が増え続けるが、雌雄MJDは8週齢前後から安定した体重を維持した（図1B）。週1回の神経学的評価により、MJDマウスでは8週齢という早い時期から神経症状が認められ、神経学的総スコアの上昇で示された（Fig. 1C）。神経学的スコアの解析の結果、遺伝子型（p<0.0001）および年齢（p<0.0001）に有意な主効果が認められた。神経学的スコアの解析では、統計的に有意な交互作用も認められた；性×年齢 p < 0.0017, 遺伝子型×年齢 p < 0.0001, 性×遺伝子型×年齢 p < 0.0141. MJDマウスでは、MJD患者と同様に、年齢とともに神経症状が悪化し、終末期には重度の神経障害が生じる。トランスジェニックCMVMJD135マウスも生存率の低下を示し、MJD雄とMJD雌はそれぞれ170日齢と190日齢の前に人道的エンドポイントに到達することが分かった（図1D）。Log-rank (Mantel-Cox) 検定を用いた生存曲線の比較により、比較群間の生存率に有意差が認められた (X2 = 31.56, df = 3, p < 0.0001)．MJD動物は、予想通り、WT同胞と比較して生存率が低下していた。興味深いことに、MJD雄もMJD雌と比較して生存率が低下し（p < 0.0001）、MJD雌はMJD雄よりも約20日長く生存していた。このような生存率に対する性別の顕著な影響は、CMVMJD135マウスの生存率について記述した過去の研究では報告されていない。MJDマウスの雄と雌で観察された神経学的スコアと生存率の違いが、遺伝したCAGリピートの違いによるものではないことを確認するために、MJDマウスの雄と雌でCAGリピート拡張長を比較した。その結果、雄と雌のMJDマウスで検出されたCAGリピート長に有意差は認められなかった（p = 0.7386、Fig. 1E）。

Fig.
ダウンロード 高解像度画像のダウンロード (542KB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード
図1. MJDモデルとして変異型ヒトATXN3を発現する雌雄マウスは、神経および運動障害を発症し、年齢とともに徐々に悪化する。(A）糞便サンプルの採取や、示された年齢での運動行動テストを含む研究デザインの概略図である。合計55匹のマウスが使用された：n＝30匹の雄（15匹のMJDと15匹の非トランスジェニックWT同腹子）およびn＝25匹の雌（13匹のMJDと12匹の非トランスジェニックWT同腹子）。タイムライン図はBioRender.comを使用して作成した。(B）雌雄のMJDマウスは、野生型同腹子のように生涯にわたって体重が増加し続けることはなく、神経症状の発生から体重増加が停滞する。(C）MJDマウスは10週齢以降、神経症状（後肢反射異常、振戦、歩行異常）を呈し、野生型兄弟と比較して神経症状の総スコアが上昇していることから、徐々に悪化していることがわかる。(D）MJDマウスは野生型兄弟と比較して生存率が低下し、雄のMJDマウスは雌のMJDマウスと比較して生存率が低下することがわかる。(E）雄と雌のMJDマウスの遺伝性CAGリピート長を比較したところ、両群間に統計的な差は見られなかった。雄マウスでは、（F）バランスビーム試験、（G）握力試験、（H）倒立グリッド試験、（I）加速ロータロッド試験において、MJDとWTの同腹子の間に様々な差異が見られた。雌のMJDマウスは、(J)バランスビーム、(K)握力試験、(L)逆格子筋力試験、(M)加速ロータロッドにおいて統計的に有意な遺伝子型差が検出され、運動表現型をより遅い年齢で発症することが分かった。すべてのデータは群平均±SEMで示され、1群あたりn = 12-15である。*はp＜0.05、**はp＜0.01、***はp＜0.001を表す。

次に、運動行動に対する変異型ATXN3発現の影響を検討した。生存率に性差が検出されたため、雄マウスと雌マウスの運動性能を別々に分析した。バランスのテストとして、バランスビームを横切るのにかかる時間を使用した。雄マウスでは、遺伝子型（p<0.0001）および年齢（p<0.0001）の有意な主効果が検出された。さらに、遺伝子型×年齢の交互作用も有意に検出され、MJD雄は年齢が上がるにつれて、ビームを渡るのに有意に時間がかかるようになった（図1F）。また、14週齢（p=0.0014）、18週齢（p=0.0003）、22週齢（p=0.0256）の3つの時点において、遺伝子型間でバランスビームを渡る能力に統計的に有意な差が検出された。筋力は、握力テストと倒立グリッドテストの2つの運動テストで調べた。その結果、遺伝子型（p = 0.0358）と年齢（p < 0.0001）が握力性能に有意な影響を及ぼし（図1G）、MJD雄はWT雄よりもピーク力が小さく、ポストホック比較により15週齢で遺伝子型間の有意差が明らかになった（p = 0.0208）。逆格子運動の解析では、遺伝子型と年齢が有意に影響した（それぞれp = 0.0032 と p = 0.0138、図1H）。その結果、10週齢でWTとMJDの間に統計的に有意な差が認められ（p = 0.0032）、MJD雄は倒立格子装置から落ちるまでの時間がより短かった。最後に、運動能力と協調性を測定するために、加速度ロータロッドによるパフォーマンスを行った。その結果、遺伝子型（p = 0.0195）と遺伝子型×年齢（p = 0.0169）の相互作用がロータロッドのパフォーマンスに有意に影響し、MJD雄は年齢が高くなるほどロータロッドから落ちるまでの時間が有意に短くなることが示された。ポストホック多重比較では、13週齢と17週齢のMJD雄とWT雄のロータロッド成績に統計的に有意な差が見られた（それぞれp = 0.0217 とp = 0.0092, 図1I)。

雌マウスにも同様の運動テストを行った。まず、遺伝子型（p<0.0001）と年齢（p<0.0001）の主効果がバランスビームの成績に認められ、MJD雌はWT雌よりもバランスビームを横切るのに時間がかかった。ポストホック比較の結果、18週齢（p=0.0295）および22週齢（p=0.0002、図1J）では、WT雌はMJD雌よりも有意に速くバランスビームを横切ることができた。さらに、バランスビームの成績に有意な遺伝子型×年齢の相互作用効果（p<0.0001）も検出され、MJD雌ではバランス障害が年齢とともに悪化していることが示唆された。握力による筋力の検討では、遺伝子型（p=0.0001）、年齢（p<0.0001）ともに有意な影響を認めた。ポストホック比較では、23週齢で遺伝子型間の有意差が認められ（p = 0.0123、図1K）、MJD雌はWT雌より筋力が低下していることが再び示唆された。逆格子試験による筋力のさらなる解析の結果、試験成績に対する遺伝子型の有意な影響が明らかになった（p = 0.0002）。多重比較により、10週齢（p=0.0003）および22週齢（p=0.0093、図1L）でWT雌とMJD雌の間に統計的に有意な差があることが明らかになった。興味深いことに、雌では握力能力（23週齢で初めて遺伝子型効果が検出）よりもずっと早い時期（10週齢）に倒立格子能力における遺伝子型効果が検出された。これは、握力テストが垂直方向に行われるため、それほど困難ではないのに対し、倒立グリッドテストは重力に逆らって体重を保持しなければならないため、より困難である可能性があると推測された。最後に、遺伝子型（p=0.0204）と年齢（p=0.0005）は、ロータロッドの成績に有意な主効果を検出した。多重比較の結果、13週齢（p = 0.0347）および17週齢（p = 0.0035、図1M）において遺伝子型間で有意差があり、MJD雌はWT雌と比較して運動協調性が損なわれていることが示唆された。興味深いことに、雌のMJDマウスは2つの試験においてより遅い年齢で運動障害を発症し、平均台では22週齢（雄のMJDマウスでは14週齢から検出）、握力では23週齢（MJD雄では15週齢から検出）で初めて遺伝子型の有意な影響が検出された。

3.2. MJDマウスは腸内細菌叢の全体的な構造が変化していた
7週齢、11週齢、15週齢に採取した糞便サンプルを用いて、16S rRNA遺伝子アンプリコンの塩基配列を決定し、腸内細菌叢を調査した。MJDマウスの微生物群集構造はWTマウスと比較して有意に異なっており（図2）、オスとメスのトランスジェニックマウスは3つの時点すべてでWTマウスと比較して微生物群集構造のシフトが明らかであった。雄のMJDマウスでは、7週目では微生物群集構造のシフトは統計的に有意ではなかったが（p = 0.06, PERMANOVA, 図2A）、11週目にはこれらが明確になり（p = 0.02 ）、15週目にはより顕著になり（p = 0.0001）、結果としてMJD雄の微生物群集構造はWT雄と比較して著しく乖離したものとなっている。雌のMJDマウスでは、生後7週目に微生物叢の構造に有意差が見られ（p = 0.02、図2B）、これらは11週目と15週目でも維持されていた（それぞれp = 0.03 と p = 0.01）。

図2
ダウンロード 高解像度画像のダウンロード (434KB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード
図2. 3つの異なる年齢におけるMJDおよびWT同腹マウスの腸内細菌叢の全体的なコミュニティ構造と組成。微生物相の順序はBray-Curtis類似度ベースのMDSプロットを用いて可視化し、差の統計的有意性はPERMANOVAを用いて決定した。CMVMJD135（MJD）トランスジェニックマウス系統の（A）雄および（B）雌マウスと同腹のコントロール（WT）の7、11および15週目の微生物叢構造を示す。 C）7、11および15週目の雄および雌MJDおよびWTマウスから採取した腸内細菌叢サンプルのファミリーレベルの分類学的組成を示す。各ファミリーの相対存在量（％）を示す。すべてのサンプルで相対存在量が1％未満の細菌ファミリーは「その他」に分類される。

微生物相の多様性は、3つのアルファ多様性指数を用いて調べた。Shannon diversity index、Simpson's evenness index、および各サンプルで同定されたamplicon sequence variants（ASV）の数で表される豊かさである（図S1A-F）。雄のMJDとWTマウスは、試験した3つの時点において、3つの微生物相多様性指標すべてにおいて有意差を示さなかった。雌のMJDマウスでは、7週齢で微生物叢の多様性に有意差が見られたが、11週齢と15週齢では有意差は見られなかった。MJD雌はWT雌と比較して、7週齢で微生物相の多様性が低く（p = 0.02, 図S1B）、ASVの数が多かった（p = 0.04, 図S1F）が、7週齢での雌マウスのシンプソン均等性指数には統計的に有意な差は見られなかった。

3.3. MJDマウスの腸内細菌叢組成は、3つの時点すべてで異なっていた
MJDマウスとWTマウスの腸内細菌叢は、Bacteroidota、Firmicutes、Verrucomicrobiotaという細菌門によって支配されていた（Fig. S1G）。すべての菌種の存在量は、遺伝子型、年齢、性別によって異なることがわかった。FirmicutesとBacteroidotaの存在比を比較すると、雌雄ともに7週、11週、15週においてMJDとWTの間に有意差は認められなかった（Fig. S1H-I）。

細菌科レベルでは、全てのマウスの微生物叢は主にMuribaculaceae, AkkermansiaceaeおよびLachnospiraceae科で構成されていたが（図2C）、その存在量にはMJDとWT間、および雄マウスと雌マウス間で有意差がみられた。例えば、Akkermansiaceaeは、11週齢（p = 0.0036）および15週齢（p = 0.01）のMJD雄マウスにおいてWT雄と比較して相対量が少なく、一方、同科はWT雌と比較して11週齢MJD雌マウスで存在量が多かった（p = 0.0001）．さらに、MJD雄では11週齢（p = 0.0012）および15週齢（p = 0.0075）においてWT雄よりもムリバッカス科の存在度が高く、一方、MJD雌では11週齢においてWT雌に比べてこの科の相対存在度は低かった（p = 0.0004）。MJD雌マウスのLachnospiraceaeの存在量は、WT雌マウスのそれと比較して7週目に低かった（p = 0.039）が、WT雄と比較してMJD雄では統計的に有意な変化が観察されなかった。

MJDマウスとWTマウスの間で異なるASVを同定するために、ASVとして示される微生物種の存在比をLEfSe分析で調べ、性別と試験した3つの年齢で別々の分析を行った。MJDマウスの腸内細菌叢では、7週目（図3）、11週目（図S2）、15週目（図S3）に、WTマウスと比較していくつかのASVの存在量に有意差がみられた。これらの差の一部は、MJDの症状が現れる前から生じていた。すなわち、雄のMJD（図3A）および雌のMJD（図3B）マウスは、それぞれのWTグループと比較して、7週齢でそれぞれ66および60個の異なるASVを有していた。11週目（図S2A）および15週目（図S3A）には、雄のMJDマウスではWTマウスと比較して、それぞれ75個および110個のASVの相対存在量が有意に異なっていた。一方、雌のMJDマウスでは、11週目（図S2B）および15週目（図S3B）において、それぞれ62個および57個のASVがWTマウスの雌と比較して異なる存在量であった。このデータは、雄のMJDマウスでは雌のMJDマウスに比べてより多くのASVの存在量の変化を示すことに加えて、MJD雄では7週齢（13%）と11週齢（19%）のMJD雌に比べてより高い存在量を持つASVの割合が高いことを示すものであった。

図3
ダウンロード 高解像度画像のダウンロード(1MB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード
図3. 発症前（7週目）のMJDマウスは、WTマウスと比較して、アンプリコン配列バリアント（ASV）の存在量が有意に異なっていた。MJD群とWT群の間で異なるASVは、線形判別分析効果量（LEfSe）法を用いて同定された。(A)オスマウス、(B)メスマウスについて、MJD群で存在量の差が認められたASVのセットを示す。対になっていないヒートマップは、ASVの相対的な存在量（Log10変換）を示し、行はASVに対応し、列はそれぞれの遺伝子型における個々のマウスに対応する。青色と白色はそれぞれ、凡例に示すように、相対的な存在量が最も高いものと最も低いものを示している。MJD群ではWTマウスと比較して有意に存在量が多いASVと少ないASVは、それぞれ赤と緑の線で示した。雄マウスと雌マウスにおける各ASVの存在量は、表S1および表S2に示した。(この図の凡例にある色への言及の解釈については、読者はこの論文のウェブ版を参照されたい)。

Lachnospiraceae, Muribaculaceae, Oscillospiraceae, RuminococcaceaeとClostridia目に属する多くのASVはMJDマウスで存在比が異なっていることがわかった。また、一部のASVは3つの年齢で一貫してMJDマウスの発現量に差が見られた。例えば、雄のMJDマウスでは、7週齢、11週齢、15週齢において、Lachnospiraceae（ASV158および343）、Muribaculaceae（ASV40および11）、Rikenellaceae（ASV56および49）およびOscillospiraceae（ASV109）のASVの存在量が減少していた。一方、Lachnospiraceae（ASV554、300、328、145）、Bacteroidaceae（ASV284）、Bifidobacteriaceae（ASV7）のASVの存在量はWT雄と比べて高かった（表S1）。雌のMJDマウスでは、7、11、15週目にMuribaculaceae（ASV11と631）、Rikenellaceae（ASV56）、Bacteroidaceae（ASV430）、Rikenellaceae（ASV446）、Lachnospiraceae（ASV137）のASVが存在量が減少し、Clostridia（ASV50）とRikenellaceae（ASV9）の存在量は多くなった（Table S2）。試験した3つの年齢すべてで一貫して観察されたこれらの変化に加えて、微生物叢組成の変化のほとんどは、MJD発症の各段階に特異的であった。これらの病態特異的な変化の多くは、Lachnospiraceae、Muribaculaceae、Oscillospiraceae、およびRuminococcaceae科とClostridia目に属するASVに見られた（図3、図S2、および図S3）。

3.4. 雄マウスと雌マウスでは、MJDによる腸内細菌叢の変化が異なっていた
MJDの発症に伴い、雄マウスと雌マウスの腸内細菌叢がどのように変化するかを、7、11、15週齢の雄マウスと雌マウスの細菌叢の構造と組成を比較することにより検討した。3つの時点すべてにおいて、オスMJDマウスとメスMJDマウスでは、オスWTマウスとメスWTマウスの間（p < 0.04, 図4B）に比べ、微生物叢の構造に大きな差が見られた（p < 0.0008, PERMANOVA, 図4A）。LEfSe解析により、各週におけるMJDマウスとWTマウスのオス・メス間の明瞭なASVを同定した（表S3）。雌のMJDマウスと比較して雄のMJDマウスで異なる存在量を有するASVのセットは、WTの雄および雌のマウスのそれとは実質的に異なっていた。7週目にオスとメスのMJDマウスで存在量が異なる103個のASVのうち、89個のASVは、WTオスおよびメスマウス間で異なるASVのセットと比較してMJDマウスで一意に異なるものであった。これらのASVは、LachnospiraceaeやMuribaculaceae、Clostridia目といった科に属していた。同様に、11週目と15週目には、それぞれ77個（86個中）と78個（85個中）のASVが、MJDマウスのオスとメスで異なっていた。

MJDの発症に伴う性特異的な腸内細菌叢の変化を明らかにするため、7週目（図3）、11週目（図S2）、15週目（図S3）のいずれかの性でMJDとWTマウスの間で存在量に有意差が認められたASVを検討した。MJDの発症に伴って雄雌マウスで同様に変化する特定のASVがいくつかあるものの、MJDに伴って存在量が異なるASVのほとんどは性差があることがわかった。例えば、7週目では、オスとメスのMJDマウスの微生物叢でそれぞれのWT群と比較して一貫して異なっていた9個のASVを除いて、他のすべてのASVの変化はそれぞれの性別に固有であった。同様に、11週目と15週目には、オスとメスのMJDマウスで一貫して異なっていたASVはそれぞれ18個と15個だけでした。しかし、細菌ファミリーレベルでは、MJD関連微生物叢の変化には男女間で類似性が見られ、MJDマウスはWT群と比較して、Lachnospiraceae、Muribaculaceae、RuminococcaceaeおよびOscillospiraceaeの存在量に差が見られた。

Fig.4
ダウンロード 高解像度画像のダウンロード (221KB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード
図4. 7週目、11週目、15週目の雄雌MJDマウスとWTマウスの腸内細菌叢の群集構造の順序付け。MDSプロットはASV存在量のBray-Curtis類似度を用いて作成し、差の統計的有意性はPERMANOVA分析で決定した。(A)雄対雌のMJDマウス、(B)雄対雌のWTマウスの7週目、11週目、15週目の微生物叢の構造を示した。

3.5. 7週目の微生物叢の変化と確立された疾患状態における症状との相関性
MJDマウスで前症状時に観察された腸内細菌叢の変化が症状の発現とどのように関連するかを調べるため、MJDマウスで7週目に有意差のあったASVの存在量と症状発現後（14-17週齢）の行動との間で一対相関分析が行われた。雄（図5A）と雌（図5B）で別々のネットワークを構築したところ、いずれも7週目のASVの存在量と発症後期の症状との間に有意な相関が見られた。雄マウス、雌マウスともに、Lachnospirace科、Oscillospirace科、Rikenellaceae科の一部のASVの存在量は、加速ロータロッドや握力と正の相関を示したが、神経スコアやバランスビームのデータとは負の相関があった。これらのASVが少ないマウスは、倒れるまでの時間が短く、握力も低い一方で、バランスビームを渡るのに時間がかかり、神経学的スコアも高かった（より大きな障害を示している）。同様に、ムリヤリ科のASVの一部は、ロータロッドの加速と正の相関を示したが、神経学的スコアとは負の相関を示し、これらのASVの存在量が少ないと、ロータロッドの時間が短く、神経学的障害が大きいという相関があることが示唆された。同じファミリーの他のASVは、神経学的スコア、バランスビーム、加速度ロータロッドと正の相関を示し、握力と負の相関を示すなど、症状との関連性が異なっていた。

図5
ダウンロード 高解像度画像のダウンロード(502KB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード
図5. 発症前（7週目）の微生物叢の変化と、その後の疾患ステージ（14～17週目）での症状の重篤度に相関があることを示すネットワーク。ペアワイズ相関解析を用いて、7週目のMJDマウスで差次的に豊富なアンプリコン配列変異（ASV）と行動および神経データの関連を特定し、有意な相関関係（p < 0.05）を用いてネットワークを構築した。データは、（A）雄および（B）雌のMJDマウスにおける微生物ASVの発症前の変化が、神経学的（Neuro）スコア、握力、加速ロータロッドおよびビームテストとどのように相関しているかを示している。ASVはファミリーレベルの分類学的割り当てに基づき、色分けされたドットで示されている。正または負のピアソン相関係数は、それぞれ赤または青の線で示され、色の強さは相関の強さを表す。(この図の凡例における色の解釈については、読者はこの論文のウェブ版を参照されたい)。

雌の動物では症状の発現が遅れることを考慮して（図1）、7週目の雌のMJDマウスの微生物叢の変化と病気の進行状態（20-23週齢、図S4）での行動との関連を調べた。7週目のメスマウスの微生物叢と15週目の行動との相関（図5B）と比較して、7週目の微生物叢と20-23週齢の行動との間には、より強く、より多くの統計的に有意な相関があった（図S4）。例えば、Lachnospiraceae、OscillospiraceaeおよびRikenellaceaeのASVは、加速ロータロッド、握力および倒立格子テストの結果と正の相関を示したが、神経学的スコアおよびビームテストの結果とは負の相関を示した。

次に、MJDの症状と強い相関を示した微生物の存在量が経時的にどのように変化するかを調べた（図6A、B）。まず、7週、11週、15週で一貫してMJDマウスとWTマウスで異なっていたASVを同定した。MJD雄では、WT雄と比較して17のASVが3つのタイムポイントすべてで異なる発現量であった（表S1D）。一方、MJD雌では、WT雌と比較して8のASVが7、11、15週目で一貫して異なる発現量であった（表S2D）。これらのASVは主にMuribaculaceaeとRikenellaceae、Lachnospiraceaeのマウス科に属していた。これらの微生物が15〜23週目に観察された運動障害とどのように相関しているかを調べたところ（図5、図S4）、雄マウスで6種類、雌マウスで5種類のASVが強い関連性を持っていることが分かった（図6）。これらのASVの一部は、7週、11週、15週にわたってMJDマウスで同程度の存在量にとどまったが、他のASV（ASV 40、7、56、137）は11週と15週のMJD発症に伴って変化を続け、MJDとWTマウスの間でその存在量に乖離があることが示された。

7週目のMJDマウスの微生物叢と発症年齢および生存率との相関ネットワーク解析の結果、雄（図S5A）および雌（図S5B）のMJDマウスで有意な相関が認められた。Lachnospiraceae科の特定のASVの存在量は、生存率およびMJD発症年齢と正の相関があり、Lachnospiraceae科のメンバーの存在量が少ないと、症状の早期発症や寿命の短縮につながる可能性があることを示している。また、雌雄のMJDマウスで同様に観察された相関関係もあったが、多くは性差に特異的であった。例えば、RuminococcaceaeとClostridiaのASVの多さはMJD雄の生存率と正の相関を示し、RuminococcaceaeとClostridiaの異なるASVのセットはMJD雌の生存率と負の相関を示しました。

図6
ダウンロード 高解像度画像のダウンロード (200KB)
ダウンロード フルサイズ画像のダウンロード
図6. すべての病期（7週目、11週目、15週目）において、症状と強い相関を示し、MJDマウスで存在量が異なるアンプリコン配列バリアント（ASV）の存在量を示す。線形判別分析効果量（LEfSe）法を用いて、WTマウスと比較して7、11、15週目のMJDマウスで有意に異なる存在量を示したASVを同定した。3つの時点すべてでMJDマウスとWTマウスの間で一貫して異なるASVで、確立した状態または進行した状態での症状と相関するものを同定した。7週目、11週目、15週目におけるこれらのASVの相対量（Log10変換、平均±SD）を、（A）雄および（B）雌のMJDマウスについて示す。MJD群ではWTマウスと比較して有意に存在量が多いASVを赤線、少ないASVを緑線で示した。(この図の凡例における色に関する言及の解釈については、読者はこの論文のウェブ版を参照されたい)。

  1. 考察
    4.1. MJDに関連する腸内細菌叢の変化は、症状発現前に始まっていた
    本研究は、神経変性疾患MJDが腸内細菌叢の構造および組成の変化と関連していることを初めて明らかにした。これらの微生物叢の変化は、トランスジェニックマウス（図1）の運動障害が検出される以前の、生後7週および11週という早い時期に見られた（図2および図3）。このことは、MJDの神経症状が発現する前に腸内細菌叢が変化している可能性を示唆している。我々の観察と同様に、MND（Blacherら、2019）、アルツハイマー病（Vogtら、2017）およびパーキンソン病（Scheperjansら、2015）を含む他の神経変性疾患に関する以前の腸内細菌叢研究は、健常対照と比較してこれらの状態のマウスモデルおよび患者の腸内細菌叢における明確なシフトを実証している。実際、MNDやパーキンソン病などのいくつかの神経変性疾患の発症は、神経症状が現れる前の腸内の機能および微生物群集の早期変化と関連していることが分かっています。例えば、パーキンソン病患者は、腸内細菌叢におけるプレボテラ科の存在量が少ないことが判明しており（Scheperjans et al., 2015）、ほとんどの患者は、あらゆる神経症状の発症前に便秘を含む腸の問題を経験しています（Adams-Carr et al., 2016; Savica et al., 2009）。私たちのマウスモデルデータは、MJDが、MJDの既知の症状が検出される前に起こる微生物叢の変化とも関連していることを示しています。このことは、微生物叢の変化が最初に現れる症状の1つであり、歴史的にMJDで説明されてきた症状の発現に関与している可能性さえあることを示しているのかもしれません。自律神経機能を担う核の変性による自律神経失調症（Rüb et al., 2003; Shimizu et al., 2010）がMJD患者コホートに存在し、便秘や下痢などの胃腸の問題が疾患発症の異なる段階で起こりうることを示す既存の証拠がある (França Jr et al., 2010; Yeh et al., 2005)。腸内細菌叢の異常がいつ初めて出現するのか、また、MJDに伴って腸の機能や形態に変化が生じるのかどうかを調べることは、有用な拡張となるであろう。これらは、MJDの発症における腸の役割、および腸内細菌叢の操作がMJDの発症や進行にどのように、いつ潜在的に影響を与えるかをさらに理解するのに役立つであろう。

微生物叢のα多様性は、7週齢でWT雌に比べて低い微生物多様性を示したMJD雌マウスを除いて、遺伝子型間および年齢間で有意差はなかった（図S1）。このα多様性の差は、疾患の後期段階や、7週齢を含む試験した3つの年齢のいずれにおいても、雄のMJDマウスでは観察されなかった。今回の結果は、微生物のアルファ多様性とMJD発症との間に関連性がないことを示唆しているが、これはこれまでの研究とは異なるものであった。例えば、Blacherら（2019）は、MNDをモデル化したトランスジェニックSOD1マウスにおける微生物alpha多様性の増加を報告し、Kongら（2020）は、ハンチントン病雌マウスにおける微生物alpha多様性に有意差はないが、ハンチントン病雄マウスの12週齢における微生物alpha多様性が増加することを示しました。患者を対象とした研究では、アルツハイマー病（Vogt et al., 2017; Zhuang et al., 2018）およびMND（Rowin et al., 2017）などの神経変性疾患において、微生物の多様性が低いことが報告されている。全体として、これらの観察は、異なる疾患モデル、性別、および生物における神経変性に伴って微生物叢のアルファ多様性がどのように変化するかについて明確な違いを示している。微生物叢α多様性と神経変性の関連性を理解するために、特に研究間の不一致の要因を特定するために、さらなる研究が必要であろう。

4.2. 腸内細菌叢のシフトは、MJDの発症に伴い、性差をもって増加した
MJDマウスの腸内細菌叢の構造（図2）および組成（図S2およびS3）は、雌雄ともにMJD症状を示す年齢である11週および15週にWTグループのものからさらにシフトした（図1）。7週齢、11週齢、15週齢のMJDマウスでは、一部の細菌のASV量が一貫して異なっていたが、ほとんどのMJDに関連する微生物相組成の変化は、ある疾患ステージに特異的であった。これらの微生物叢における疾患状態特異的な組成変化が、微生物群、腸機能・形態および神経変性における何らかの機能的変化と関連しているかどうかを解明するためには、メタゲノム解析やメタボロミクスなどの手法を用いて、これらの微生物の機能可能性を調べ、これらの細菌の培養分離株に対する標的試験をさらに行う必要があるだろう。

我々のデータは、MJD発症に伴う腸内細菌叢の性特異的な変化を示している。例えば、MJDマウスは7週目には雌雄ともに異なる微生物群集構造を有していたが、これらの変化は雄のMJDマウスでより急速に顕著になり、11週目と15週目には雌のMJDマウスのそれと比べてより高い統計的有意差をもっていた（図2、図S2、図S3）。雄のMJDマウスは雌のMJDマウスと比較して運動障害も急速に進行したが（図1）、これは生物の性別が疾患の発症、進行、全生存に影響しないことを示唆する臨床MJDコホートからの証拠と矛盾する（Kielingら、2007；Klockgetherら、1998）。これらの観察結果を総合すると、腸内細菌叢の変化の程度がMJDの症状および進行の重症度に影響を及ぼす可能性があることが示唆される。さらに、MJDの発症に伴って腸内細菌叢がどのように変化するかの正確な性質は、オスとメスのマウスで異なっており、このことは、WTマウスで観察された性差による細菌叢の変動に加えて観察された（図4および表S3）。

全体の微生物相の変化と疾患発症の性差に伴い、MJDの雄マウスではWTの雄マウスと比較してアッケシソウ科の存在量のみが低いことが観察された（図2C）。一方、雌マウスは雄マウスに比べてこの科の存在量が多く、実際にMJD雌マウスはWT雌マウスに比べてAkkermansiaceaeの存在量が多くなっていた。Akkermansiaceaeは、トリプトファンを合成および／または異化することが知られているメンバーを有する細菌ファミリーであり（Yang et al., 2020）、神経変性の進行が穏やかで（Cox et al., 2021）、長寿が増加した個体においてより多く存在することが報告されている（Biagi et al, 2016）トリプトファンは、アッケシソウ科を含む腸内細菌によって異化されると、インドール、インドール誘導体、トリプタミンなどのいくつかの代謝物を生成し、中枢神経系に関連する疾患の発症を制御することができ（Rothhammerら、2018）、神経保護に役割を持つ可能性がある（Rothhammerら、2016）。さらに、トリプトファンはセロトニンの前駆体であり、セロトニンのシグナル伝達を調節すると、MJDのモデルにおいてアタキシン-3の凝集が減少することが示されている（Teixeira-Castroら、2015年）。推測ではあるが、アッケシソウの生息数が少ないことは、トリプトファン、関連代謝物、セロトニンのレベルの低下と関連しており、したがって、より高いアタキシン-3凝集とMJDの進行につながる可能性がある。この可能性を確認するためには、直接的な実験的検証が不可欠である。

さらに、家族レベルでの微生物相の性差として、11週齢と15週齢のMJD雄マウスではWT対照と比較してムリバキュラ科の存在量が増加し、MJD雌マウスでは7週齢と11週齢でそれぞれLachnospiraceaeとムリバキュラ科の存在量が減少していることが示された。Muribaculaceaeは炭水化物を消化することが知られており、エネルギー代謝の調節に関与することが提唱されている（Wang et al.） 興味深いことに、Lachnospiraceaeは食物繊維の消化を通じて、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの短鎖脂肪酸（SCFA）を主に生産する（Canani et al.、2011）。酪酸は、様々な神経変性疾患に対する細胞および動物モデル研究において神経保護効果を有することが実証されているため、文献においてかなりの注目を集めている（Chouら、2011年；Liuら、2017b；Qiaoら、2020年；Watchonら、2021年；Zhangら、2022年）。さらに、酪酸は、マウスやパーキンソン病（Ahoら、2021）、アルツハイマー病（Zhuangら、2018）、MND（Nicholsonら、2021）の人の糞便中の濃度が低いことが分かっており、MJDで減少している可能性や疾患発症に関与していることが示唆されています。

全体として、MJDに関連する神経症状、運動障害、腸内細菌叢の変化の進行に明確な性差が観察されました。ハンチントン病モデルマウスの研究では、腸内細菌叢、体重、糞便量に雌雄で有意差があることが報告されている（Kongら、2020）。しかし、その研究では、症状発現段階の1つの時点のみで、微生物相を調査した。我々の研究は、腸内細菌叢の性依存的な違いは、症状発現に対して早期に始まり、疾患の進行に寄与する可能性があることを示している。これらの性差は、性ホルモンの神経保護作用または機構的作用と関連している可能性がある（Jurado-Coronelら、2018；Vegetoら、2019）。性ホルモンは腸内細菌叢の組成に影響を与えることが知られているため（Heら、2021；Valeri and Endres、2021）、性ホルモンが腸脳軸活性および腸から中枢神経系への神経毒または神経保護代謝産物の伝達も調節し、したがってMJD発症に直接または間接的に影響を与える可能性があることはもっともなことである。今後、MJDの発症と腸内細菌叢の変化における性ホルモンの役割を理解するための研究は、このことを確認するために不可欠である。さらに、雄マウスと雌マウスの腸内細菌叢の機能差を解析することで、MJD発症における性特異的な腸内細菌叢の差異との関連性を明らかにすることができるだろう。

4.3. 初期の腸内細菌叢の変化と病態が確立した時点での症状の重篤度に相関する
生後7週目の微生物叢の変化は、MJDの確立期（15週目）および進行期（20-23週目）の症状の重さと強い相関を示した（図5および図S4）。特に、7週目のMJDマウスの微生物叢で存在量が少なかったLachnospiraceae、Oscillospiraceae、Rikenellaceaeおよび一部のMuribaculaceaeのASVは、病気の後半に加速回転脚、握力および逆格子のパフォーマンスと正の相関を示し、神経スコアおよび平均台テストとは負の相関を示した。全体として、発症前の微生物相がLachnospiraceae, Oscillospiraceae, Rikenellaceae, Muribaculaceae, Ruminococcaceaeの特定ASVの存在度が低いほど、MJD症状の重症度は高かった（図3、図5、図S4）。このことは、これらの微生物がMJDの発症に関与していることを示唆していると思われる。しかし、ムリバツ科の特異的なASVなど他のASVが、これらのASVの存在量が多いほど、より重症の疾患表現型と逆に相関していることを示す、さらなる相関も見出された。これらの相関関係は、例えば、個々の培養分離株を補充し、MJDにどのような影響を与えるかを調べるなど、対象を絞った試験による生物学的検証を行う必要がある。

MJDにおける我々の観察と同様に、Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、OscillospiraceaeおよびRikenellaceaeの存在度が低いことは、パーキンソン病の患者およびマウスモデル（Cosma-Grigorovら、2020；Sampsonら、2016）、MND（Fangら、2016）およびハンチントン病（Wasserら、2020）において報告されています。Lachnospiraceae（上述）と共に、Ruminococcaceaeファミリーは、腸内で最も高い酪酸産生細菌（Deleuら、2021）（Ahoら、2021）を表している。OscillospiraceaeおよびRikenellaceaeファミリーの存在量の増加も、より高い酪酸産生と関連しており（Louis and Flint, 2017; Tanca et al., 2018）、これらのファミリーが酪酸合成経路においても直接的または間接的に役割を果たしていることが示されている。さらに、リケネル科は、トリプトファンをインドールに消化することに関与する酵素であるトリプトファナーゼをコードする遺伝子を多く有することが知られており、上記のようにMJDの発生に影響を及ぼす可能性がある（Jaglin et al.） 全体として、Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、Oscillospiraceae、RikenellaceaeのASVの減少とMJD症状との関連は、これらの微生物が疾患の進行に不可欠な役割を果たすことを示唆しているのかもしれない。MJDの発症やより広範な神経変性との関連において、これらの効果に関与する生物学的メカニズムの正確な性質は、まだ十分に理解されていない。

4.4. 腸内細菌叢の変化が疾患の発症や進行にどのように関与しているかを理解すること
いくつかの神経変性疾患において腸内細菌叢の変化が確認されていることから、これらの疾患の発症や進行に腸内細菌叢がどのように関与しているのか、さまざまな仮説が生まれている。神経変性のいくつかの形態では、腸-脳軸を介した疾患進行の役割が重要であると提唱されている（Singhら、2021年）。パーキンソン病では、運動症状が出る前に便秘などの症状が出ることが報告されており、動物モデル研究では、腸の腸管ニューロン内で発生したαシヌクレインのタンパク質凝集体が、解剖学的に連結したニューロンを介して黒質へ拡散することが分かっている（Braakら、2006年）。さらに、腸と中枢神経系を直接つなぐ神経である迷走神経を外科的に切断するtruncal vagotomyは、保護効果をもたらし、パーキンソン病の発症リスク低下（Liuら、2017a；Svenssonら、2015）および認知症（Linら、2018）と関連している。

別の潜在的なメカニズムとしては、血液循環や腸脳軸に取り込まれる可能性のある腸内細菌叢が産生する代謝産物の影響が挙げられます。マイクロバイオーム生産者の存在量と機能の変化によるこれらの代謝物の濃度の変化は、疾患修飾作用を有する可能性がある。様々な代謝物がそのような効果を持つことが報告されていますが、私たちは以前、MJDの細胞モデルおよびゼブラフィッシュモデルを酪酸ナトリウムで処理すると、タンパク質凝集体の除去や運動障害の減少といった有益な効果が得られることを実証しました（Watchonら、2021年）。同様に、Chouら（2011）は、MJDマウスを酪酸ナトリウムで処理した後、神経症状（運動失調）の改善と生存率の上昇を報告しました。

最後に、腸内細菌群の構成が変化することで、重要な炎症調節物質のレベルが変化する可能性があることが、さらなる研究により提唱されている。興味深いことに、腸内細菌の異常は宿主細胞の挙動を変化させ、免疫や炎症反応の慢性的な活性化を引き起こすという仮説が立てられている。微生物によるSCFAsの生産は、中枢神経系内のミクログリアの活性に影響を与えることが示されており、ミクログリアの成熟と活性を変化させることにより、間接的に中枢神経系内の神経炎症と神経変性に寄与している可能性がある。この仮説は、アルツハイマー病をモデル化した無菌トランスジェニックAPP/PS1マウスで得られた脳組織内のアミロイドベータ斑の存在の減少および血漿サンプル中のSCFAsレベルの減少を報告したColomboら（2021）の最近の研究によって支持されている。さらに、腸内細菌症または腸内の炎症は、神経細胞の残骸の除去に機能的に関与する筋マクロファージなどの腸管神経系内の免疫細胞の活性を変化させ、したがって腸内のマクロファージの機能低下はタンパク質凝集病理に寄与し得る（Singhら、2021年）。このような炎症性メディエーターは、神経変性疾患の発症に関与しているとの仮説があります。(Singh et al., 2021）。

我々の研究は、MJDの発症または重症化における腸内細菌叢のもっともらしい役割を示しています。MJDの治療のために探索された多くの治療戦略は、QOLや寿命に意味のある改善をもたらすことができませんでした。治療標的の探索を、中枢神経系のみに焦点を当てたものではなく、より広い分野に広げることで、治療効果のある他の戦略を発見できるかもしれない。ここでは、腸内細菌がMJDの新規治療法開発のターゲットとなり得ることを示唆し、MJDの発症を遅らせたり症状の重症度を軽減したりする手段として、この関連性をさらに調査することの重要性を強調しています。

  1. 5.結論
    本論文は、MJDの発症、あるいは脊髄小脳失調症の発症において、腸内細菌叢が関与している可能性を示した初めての報告である。MJDに関連した腸内細菌叢の変化に加えて、これらの変化は雄雌のマウスにおいて、いかなる神経症状や運動障害の発症前にも存在することを報告した。これらの初期の微生物叢の変化の一部は、MJDの症状発現段階や確立された段階で悪化しており、MJDの健康上の利益をもたらす腸内細菌叢の治療標的の可能性があることがわかった。今後、プロバイオティクス、プレバイオティクス、ポストバイオティクスなどのアプローチにより腸内細菌叢を変化させることを目的とした研究が、MJDの新たな治療戦略として期待されます。症状発現前の腸内細菌叢の変化を考慮すると、これらの腸内細菌叢の変化を早期に改善することで、MJDの症状を遅らせたり、重症化させたりできる可能性があることを提案します。また、MJD患者において腸内細菌叢が変化しているかどうかを調べることは、このメカニズムが疾患発症の重要な制御因子であるかどうかを明らかにする上で有用であると考えられる。さらに、MJDは複雑な多因子疾患であるため、腸内細菌叢の変化を疾患管理上考慮する必要があるか、あるいは治療介入のための利用しやすい標的を提供するかを特定する上で、さらなる知見が有用となるであろう。

以下は、この論文に関連する補足データです。
ダウンロード: スプレッドシートのダウンロード (72KB)
表S1. 7週目、11週目、15週目の雄MJDマウスとWTマウスの間で有意に異なったアンプリコン配列変異（ASV）* *データは、（A）7週目、（B）11週目、（C）15週目の雄MJDマウスの腸内細菌叢におけるASVの存在量を雄WTマウスのそれと比較することによって線形判別分析の効果量（LEFSe）で求めた。各ASVのファミリーレベルの分類は、線形判別分析（LDA）スコアと各マウスにおける存在量とともに示されている。 D）3週すべてにおいて、オスMJDマウスにおいてオスWTマウスと存在量の差があったASVのリスト。

ダウンロード スプレッドシートをダウンロード (51KB)
表S2. 7週目、11週目、15週目のメスMJDマウスで、メスWTマウスと比較して有意に異なることが判明したアンプリコンシークエンスバリアント（ASVs）。**A）7週目、（B）11週目、（C）15週目のMJD雌マウスとWT雌マウスの間で存在量が有意に異なるASVを特定するために、線形判別分析効果量（LEfSe）分析を使用した。各ASVのファミリーレベルの分類は、線形判別分析（LDA）スコアと各マウスの存在量とともに示されている。 D）WTマウスと比較して、3週間すべてにおいてMJD雌マウスに存在量の差があったASVのリスト。

ダウンロード スプレッドシートをダウンロード (120KB)
表S3. 7週目、11週目、15週目における雄雌MJDマウスと雄雌WTマウスの間で存在量が有意に異なるアンプリコン配列バリアント（ASV）* *線形判別分析効果量（LEfSe）分析を用いて、（A）7週目、（B）11週目、（C）15週目の雄MJDと雌MJDマウスで存在量に有意差があるASVを特定しました。同様に、(D) 7週目、(E) 11週目、(F) 15週目において、WTマウス雄とWTマウス雌の間で存在量の異なるASVが同定された。各ASVのファミリーレベルの分類は、線形判別分析（LDA）スコアと各マウスにおける存在量と共に示されている。

ダウンロード: ワード文書のダウンロード (3MB)
補足資料

著者による貢献
コンセプト立案。HG、KR、IP、AL；実験。実験：HG、KR、LL、解析：HG、KR、AL、執筆-原案作成。執筆-原案作成：HG、KR、AL；執筆-レビューおよび編集：HG、KR、LL。執筆-原案作成：HG, KR, LL, IP, AL；執筆-レビューおよび編集：HG, KR, LL；プロジェクト管理。プロジェクト管理：HG、KR、AL；資金獲得。資金獲得：HG、AL。すべての著者が本原稿を読み、同意している。

資金提供
本研究は、オーストラリアのMJD財団およびオーストラリアのNHMRC（助成金ID APP2012895）から資金提供を受けた。KRはマッコーリー大学Research Excellence Scholarshipの支援を受けている。

利害関係者の宣言
著者らは利益相反を宣言していない。

謝辞
Fig. 1AおよびGraphical AbstractはBioRender.comで作成した。

データの入手方法
本研究で作成・解析した16S rRNA遺伝子配列データは、GenBank Sequence Read Archiveデータベースのアクセッション番号PRJNA887924で公開されています。

参考文献
アダムズ-カーら, 2016
K.L. Adams-Carr, et al.
パーキンソン病に先行する便秘：系統的レビューとメタ分析
J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry, 87 (2016), pp.710-716
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
アホーら、2021年
V.T.E. Aho, et al.
パーキンソン病における腸内細菌叢、短鎖脂肪酸、炎症、腸管バリアの関連性
Mol. Neurodegener., 16 (2021), p. 6
ScopusGoogle Scholarで見る
アミールら、2017
A. Amir, et al.
Deblurは一塩基コミュニティ配列パターンを迅速に解決する
mSystems (2017), p. 2
ScopusGoogle Scholarで見る
ビアジら、2016
E. Biagi, et al.
腸内細菌叢と極度の長寿
Curr. Biol., 26 (2016), pp.1480-1485.
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
ブラッハーら、2019
E. Blacher, et al.
マウスのALSを調節する腸内マイクロバイオームと代謝物の潜在的役割
ネイチャー, 572 (2019), pp.474-480
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
ボリエンら、2019
E. Bolyen, et al.
QIIME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 2
Nat. Biotechnol., 37 (2019), pp.852-857.
CrossRefGoogle Scholar
ブラークら、2006
H. Braak, et al.
パーキンソン病関連脳病変の病期分類症例におけるマイスナー叢およびアウエルバッハ叢の胃内αシヌクレイン免疫反応性封入体
Neurosci. Lett., 396 (2006), pp.67-72
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
バートら、1996
T. Burt, et al.
オーストラリア、東アーネム・ランドにおけるマハド・ヨーゼフ病
染色体、14q32.1 (1996), pp.1118-1122
の拡大リピートが4家族で確認された。46
ScopusGoogle Scholarで見る
カナニら, 2011
R.B. Canani, et al.
腸管および腸管外疾患における酪酸の潜在的な有益性
世界消化器病学会誌、17 (2011), pp.1519-1528
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
チャリスら、2020
C. チャリス（Challis）、他。
腸に播種されたαシヌクレイン線維は、老化マウスに特異的に腸の機能障害と脳の病理を促進する
Nat. Neurosci., 23 (2020), pp.327-336
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
Chouら, 2011
A.H. Chou, et al.
HDAC阻害剤酪酸ナトリウムは、SCA3トランスジェニックマウスにおいて、転写ダウンレギュレーションを逆転させ、運動失調症状を改善させる
Neurobiol. Dis., 41 (2011), pp.481-488.
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
コロンボら、2021年
A.V. Colombo, et al.
微生物叢由来の短鎖脂肪酸はミクログリアを調節し、Aβプラーク沈着を促進する
エライフ, 10 (2021)
Google Scholar
コスマ-グリゴロフら, 2020
A. Cosma-Grigorov, et al.
PDにおける消化管マイクロバイオーム組成の変化：共変量の極めて重要な役割
Front. Neurol., 11 (2020), p. 1041
ScopusGoogle Scholarで見る
コスタとポールソン, 2012
M.D.C.コスタ、H.L.ポールソン
マチャド・ヨーゼフ病の理解に向けて
Prog. Neurobiol., 97 (2012), pp.239-257
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
コックスら、2021年
L.M. Cox, et al.
進行性多発性硬化症における腸内細菌叢（Gut microbiome
Ann. Neurol., 89 (2021), pp.1195-1211.
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
クライアンら、2019
J.F. Cryan, et al.
微生物叢-腸-脳軸
Physiol. Rev., 99 (2019), pp.1877-2013
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
ダブリュら、2010年
A. D'Abreu, et al.
マチャド・ヨーゼフ病へのケア。現在の理解と患者への支援方法
Parkinsonism Relat. Disord., 16 (2010), pp.2-7
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
Deleuら、2021年
S. Deleu, et al.
短鎖脂肪酸とその生産生物：IBDの見過ごされた治療法？
EBioMedicine., 66 (2021), Article 103293
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
デュール, 2010
A. Durr
常染色体優性遺伝の小脳失調症：ポリグルタミン拡大症とその先
Lancet Neurol, 9 (2010), pp.
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
Durrら、1996
A. Durrら、1996。
脊髄小脳失調症3型とマハド・ヨーゼフ病：臨床的、分子的、神経病理学的特徴
Ann. 神経学, 39 (1996), pp.490-499
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
ファングら、2016
X. Fang, et al.
ハイスループットなシーケンサーを用いた筋萎縮性側索硬化症の微生物多様性の評価
Front. Microbiol., 7 (2016)
Google Scholar
フランサ・ジュニアら、2010年
M.C. França Jr., et al.
Machado-Joseph病患者における自律神経機能障害の臨床的相関関係
Acta Neurol. Scand., 121 (2010), pp.422-425.
ScopusGoogle Scholarで見る
ハレル、2021
F.E.J.ハレル
ハレル雑記 R パッケージ バージョン 4.6-0
https://hbiostat.org/R/Hmisc/ (2021)
Google Scholar
Heら、2021年
S. He, et al.
腸内細菌と性ホルモン関連疾患
Front. Microbiol., 12 (2021年)
グーグルスカラー
ジャグリンら、2018
M. Jaglin, et al.
腸内細菌叢が産生するシグナル分子であるインドールは、ラットの情動行動にネガティブな影響を与える
Front. Neurosci., 12 (2018)
グーグル・スカラー
ヤリ・オクサネンら、2019年
F. ヤリ・オクサネン、他。
Vegan: Community Ecologyパッケージ。Rパッケージ
(2019)
グーグル・スカラー
ジュラード-コロネルら, 2018
J.C. Jurado-Coronel、他。
パーキンソン病における性差：臨床症状、治療成績、性ホルモン、遺伝に関する特徴
Front. Neuroendocrinol., 50 (2018), pp.18-30
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
加藤ら、2002
K. 加藤ら、2002
MAFFT：高速フーリエ変換に基づく新規高速多重配列アライメント法
核酸医薬研究、30 (2002), pp.3059-3066
Google Scholar
Kielingら、2007年
C. Kieling, et al.
マチャド・ヨーゼフ病（SCA3）患者の生存率推定値
Clin. Genet., 72 (2007), pp.543-545
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
Klockgetherら, 1998
T. Klockgether, et al.
変性性運動失調の自然史：466人の患者における後方視的研究
Brain., 121 (1998), pp.589-600
ScopusGoogle Scholarで見る
Kongら, 2020
G. Kong, et al.
ハンチントン病トランスジェニックマウスモデルにおけるマイクロバイオームプロファイリングによる腸内環境異常の解明
Neurobiol. Dis., 135 (2020), Article 104268
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
レオッティら、2021年
V.B. Leotti, et al.
CAGリピートサイズは脊髄小脳失調症3型の進行速度に影響する
Ann. Neurol., 89 (2021), pp.66-73.
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
林ら、2018
S.-Y. Lin, et al.
台湾における認知症と迷走神経切断術：人口ベースコホート研究
BMJオープン, 8 (2018), 記事e019582
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
リューら、2017a
B. Liu, et al.
膣切開とパーキンソン病：スウェーデンの登録ベースのマッチド・コホート研究
ニューロロジー, 88 (2017), pp.1996-2002
ScopusGoogle Scholarで見る
リューら、2017b
J. Liu, et al.
酪酸ナトリウムはグルカゴン様ペプチド-1の刺激を介して、マウスのパーキンソン病に対する保護効果を発揮する
J. Neurol. Sci., 381 (2017), pp.176-181.
PDFを見る記事を見るCrossRefGoogle Scholar
ローら、2016
R.Y. Lo, et al.
脊髄小脳失調症におけるうつ病と臨床的進行の関係
パーキンソニズム・リラト. Disord., 22 (2016), pp.87-92
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
ルイとフリント、2017
P. ルイ、H.J.フリント
ヒト大腸内細菌叢によるプロピオン酸および酪酸の形成
エンバイロン. Microbiol., 19 (2017), pp.29-41.
CrossRefGoogle Scholar
マキエルら、1995
P. Maciel, et al.
Machado-Joseph病におけるCAGリピート長さと臨床的特徴の相関関係
Am. J. Hum. Genet., 57 (1995), pp.54-61.
ScopusGoogle Scholarで見る
マルティンスとセケイロス、2018
S. マルティンス、J.セケイロス
マチャド・ヨーゼフ病の祖先変異事象の起源と広がり
C. Nóbrega, L. Pereira de Almeida (Eds.), Polyglutamine Disorders, Springer International Publishing, Cham (2018), pp.243-254.
CrossRefScopusGoogle Scholarで見る
マスタムマナヴァルら、2020年
V.S. Mastammanavar, et al.
常染色体優性脊髄小脳失調症患者における非運動症状について
Acta Neurol. Scand., 142 (2020), pp.368-376.
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
ナンドワナら、2022年
V. Nandwana, et al.
脳の発達と神経変性疾患におけるマイクロバイオームの役割
モレキュールズ, 27 (2022)
Google Scholar
Ngoら、2020年
S.T. Ngo, et al.
運動ニューロン疾患患者の糞便微生物叢に対する進行および生存率
エイモトロフ Lateral. 硬化症。Frontotemporal. Degener., 21 (2020), pp.549-562
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
ニコルソンら、2021年
K. ニコルソン、他。
筋萎縮性側索硬化症患者におけるヒト腸内細菌叢について
筋萎縮性側索硬化症 Frontotemp. Degenerat., 22 (2021), pp.186-194
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
オノフレら、2016
I. Onofre, et al.
マチャド・ヨーゼフ病患者の線維芽細胞はオートファジー障害を明らかにする
Sci. Rep., 6 (2016), p. 28220
ScopusGoogle Scholarで見る
ポールソンら、1997
H.L. Paulson, et al.
脊髄小脳失調症3型における拡大したポリグルタミンタンパク質の核内封入体
ニューロン, 19 (1997), pp.333-344
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
プライスら、2010
M.N. Price, et al.
FastTree 2--大規模アラインメントのための近似的な最尤法木
PLoS One, 5 (2010), 記事e9490
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
Qiaoら、2020年
C.M. Qiao, et al.
酪酸ナトリウムはAtg5依存性およびPI3K/Akt/mTOR関連オートファジー経路によりα-シヌクレインの分解を引き起こす
Exp. Cell Res., 387 (2020), 記事 111772
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
クアストら、2013
C. Quast, et al.
SILVAリボソームRNA遺伝子データベースプロジェクト：データ処理とウェブベースのツールの改善
ヌクレイック・アシッズ・リサーチ、41 (2013), pp.D590-D596
Google Scholar
ロートハマーら、2016
V. Rothhammer, et al.
I型インターフェロンとトリプトファンの微生物代謝産物は、アリール炭化水素受容体を介してアストロサイトの活性と中枢神経系の炎症を調節する
Nat. Med., 22 (2016), pp.586-597
CrossRefGoogle Scholar
ロートハマーら、2018
V. Rothhammer, et al.
微生物代謝産物に応答するアストロサイトのミクログリア制御
ネイチャー, 557 (2018), pp.724-728
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
ローウィンら、2017
J. Rowin, et al.
ヒト運動ニューロン疾患における腸の炎症とディスバイオーシス
Phys.Rep.、5 (2017)
グーグルスカラー
ルアノら、2014
L. Ruano, et al.
遺伝性運動失調症および痙性対麻痺の世界的疫学：有病率研究の系統的レビュー
ニューロエピデミオロジー., 42 (2014), pp.174-183
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
リューブら、2003
U. Rüb, et al.
摂食・嚥下障害における下部脳幹の病理解剖学的検査のガイドラインと嚥下障害の脊髄小脳失調症3型患者への適用
Neuropathol. Appl.Neurobiol., 29 (2003), pp.1-13
ScopusGoogle Scholarで見る
リューブら、2013
U. Rüb, et al.
ポリグルタミン脊髄小脳失調症1型、2型、3型、6型、7型の臨床的特徴、神経遺伝学、神経病理学
Prog. Neurobiol., 104 (2013), pp.38-66
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
サンプソンら、2016
T.R. Sampson, et al.
腸内細菌叢は、パーキンソン病モデルにおける運動障害と神経炎症を制御する
セル., 167 (2016), pp.1469-1480.e12
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
サヴィカら、2009
R. Savica, et al.
パーキンソン病に先行する便秘の医療記録文書：症例対照研究
神経学, 73 (2009), pp.1752-1758
ScopusGoogle Scholarで見る
シェパーヤンスら、2015年
F. Scheperjans, et al.
腸内細菌叢はパーキンソン病と臨床的な表現型に関連している
Mov. Disord., 30 (2015), pp.350-358
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
シュミットら、1998
T. Schmidt, et al.
アタキシン-3のアイソフォームがSCA3患者の患部脳内神経細胞の核に蓄積していること
脳病理、8（1998）、669-679頁
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
瀬下ら, 2011
N. Segata, et al.
メタゲノムバイオマーカーの発見と解説
ゲノムバイオロジー, 12 (2011), p. R60
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
ザイデルら、2012
K. Seidel, et al.
脊髄小脳失調症の脳内病態
アクタ・ニューロパソル, 124 (2012), pp.1-21
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
清水ほか, 2010
H. 清水ら, 2010.
マチャド・ヨーゼフ病におけるオヌフ核の関与：形態学的および免疫組織化学的研究
神経病理学会誌, 120 (2010), pp.439-448
ScopusGoogle Scholarで見る
シルバ-フェルナンデスら、2014年
A. Silva-Fernandes, et al.
17-DMAGの慢性的な治療は、マチャド-ジョセフ病の新しいモデルマウスにおけるバランスと協調性を改善する
ニューロセラピューティクス., 11 (2014), pp.433-449
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
シン（Singh）ら、2021年
A. Singh, et al.
神経変性疾患と腸-脳間相互作用
J. Clin. Invest., 131 (2021)
グーグルスカラー
シットラーら、2018
A. シットラー（Sittler）ら.
マチャド・ヨーゼフ病患者の死後脳におけるオートファジーのデレギュレーション
ニューロパソロジー, 38 (2018), pp.113-124
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
スヴェンソンら、2015
E. スヴェンソン、他。
膣切開とその後のパーキンソン病リスク
Ann. Neurol., 78 (2015), pp.522-529
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
滝山ら、1993
Y. 滝山ら、1993
Machado-Joseph病の遺伝子はヒト染色体14qにマップされる
Nat. Genet., 4 (1993), pp.300-304
ScopusGoogle Scholarで見る
タンカら、2018
A. Tanca, et al.
非肥満性糖尿病マウスの腸内細菌叢において、クロストリジウムの酪酸生合成酵素が著しく枯渇していること
mSphere., 3 (2018年)
Google Scholar
テイシェイラ-カストロら、2015年
A. Teixeira-Castro, et al.
セロトニン作動性シグナルは、マチャド・ヨーゼフ病の動物モデルにおいて、アタキシン3の凝集と神経毒性を抑制する
Brain., 138 (2015), pp.3221-3237
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
ヴァレリ・アンド・エンドレス、2021
F. ヴァレリ、K.エンドレス
宿主の生物学的性別がその腸内細菌叢をどのように形成するか
Front. Neuroendocrinol., 61 (2021), Article 100912
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
ベジェトら、2019
E. ベジェト、他。
神経変性疾患における性および性ホルモンの役割
Endocr. Rev., 41 (2019), pp.273-319.
グーグル・スカラー
ヴォグトら, 2017
N.M. Vogt, et al.
アルツハイマー病における腸内細菌叢の変化
Sci. Rep., 7 (2017), p. 13537
Google Scholar
ワンら、2020年
B. Wang, et al.
高脂肪食は腸内細菌叢の生物多様性と栄養差によるエネルギー消費量を増加させる
ニュートリエンツ, 12 (2020), p.3197
CrossRefGoogle Scholar
ワッサーら、2020
C.I. Wasser, et al.
ハンチントン病における腸内細菌の異常：腸内細菌叢、認知パフォーマンス、臨床転帰の関連性
ブレインコミュニケーションズ、2（2020）
Google Scholar
ウォッチンら、2021
M. Watchon, et al.
酪酸ナトリウムによる治療は、オートファジーの誘導によりマチャド・ジョセフ病の治療効果を発揮する
bioRxiv. (2021), 10.1101/2021.04.30.442119
Google Scholar
山田ら, 2001
M. 山田ら、2001
Machado-Joseph病における大脳皮質と自律神経核の関与
神経病理学会誌, 101 (2001), pp.140-144
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
ヤンら、2020
F. Yang, et al.
食事と腸内AhR発現が糞便マイクロバイオームとメタボロームプロファイルに与える影響
Microb. セルファクトリー, 19 (2020), p.219
CrossRefGoogle Scholar
Yehら、2005年
T.H. Yeh, et al.
マチャド・ヨーゼフ病における自律神経機能障害
Arch. Neurol., 62 (2005), pp.630-636
CrossRefView in ScopusGoogle Scholar
Zhangら、2022年
Y. Zhang, et al.
酪酸ナトリウムはPC12細胞のPGC-1α発現をエピジェネティックに制御し、オートファジーの活性化によってロテノン誘発の毒性を減弱させる
ブレイン・レジデンス, 1776 (2022), Article 147749
PDFを見る記事を見るScopusGoogle Scholarで見る
Zhuangら、2018年
Z.Q. Zhuang, et al.
アルツハイマー病患者における腸内細菌叢の変化
J. Alzheimers Dis., 63 (2018), pp.1337-1346
CrossRefView in ScopusGoogleスカラー
引用元: (0)
1
これらの著者はこの仕事に等しく貢献した。

© 2023 The Authors. 発行：エルゼビア株式会社
Elsevierロゴとワードマーク
ScienceDirectについて
リモートアクセス
ショッピングカート
広告掲載
お問い合わせ・サポート
ご利用条件
個人情報保護方針
当社は、サービスの提供および強化、ならびにコンテンツや広告のカスタマイズのためにクッキーを使用しています。閲覧を継続することで、Cookieの使用に同意したものとみなされます。

Copyright © 2023 Elsevier B.V.またはそのライセンサー、コントリビューター。ScienceDirect® はElsevier B.V.の登録商標です。

RELXグループホームページ
フィードバック

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？