ビスフェノールA（BPA）暴露と子供肥満の潜在的関連性：選択された微生物群（タクソン）のバイオマーカーの変化： 「環境性肥満原因仮説」立証
ビスフェノールA（BPA）の暴露とその子供の肥満との潜在的な関連性は明らか：微生物群（タクソン）のバイオマーカーが、微生物コミュニティの内部多様性、つまりアルファ多様性に重要な影響を与えた
以下、ChatGPTにて翻訳、まとめ、引用使用
異物質（xenobiotic）暴露とは、人間や他の生物が自然には存在しない、または通常の環境では見られない化学物質にさらされることを指します。これらの化学物質は、医薬品、農薬、工業化学物質、環境汚染物質など、人間の活動によって作られたり、自然界に放出されるものが含まれます。異物質は体内に入ると、解毒や代謝の過程で分解され、しばしば無害な物質に変換されますが、中には体内に蓄積したり、毒性を示したりするものもあります。これらの化学物質の暴露は、短期的または長期的な健康影響を引き起こす可能性があり、そのため、公衆衛生や環境保護の観点から注目されています。
「環境性肥満原因仮説」（environmental obesogen hypothesis）は、特定の化学物質が人間や動物の体内でホルモン様作用を引き起こし、体重増加や肥満を促進する可能性があるという考え方です。この仮説によると、これらの化学物質（肥満原因物質と呼ばれる）は、脂肪組織の形成、食欲調節、代謝プロセスに影響を及ぼし、肥満や関連する代謝疾患のリスクを高めることがあります。肥満原因物質は、プラスチック製品、農薬、食品添加物、化粧品など、日常生活で広く使用されているさまざまな製品に含まれている可能性があります。ビスフェノールA（BPA）は、この仮説でよく引き合いに出される典型的な例であり、エストロゲン様活性を持ち、動物研究で肥満を促進することが示されています。この仮説は、現代社会における肥満の増加を単に過食や運動不足といった行動の変化だけでなく、環境因子も重要な役割を果たしていると指摘し、環境保護や公衆衛生政策において化学物質の管理と規制を強化する必要性を強調しています。
「selected BPA-cultured taxa biomarker」とは、ビスフェノールA（BPA）に曝露された環境下で培養され、選択された微生物群（タクソン）のバイオマーカーを指します。これは、BPAに対する耐性や適応能力を示す特定の微生物種または群を識別するために使用される指標です。「selected BPA-cultured taxa biomarker」は、BPA耐性微生物群の中から選ばれた特定の種や属を指し、これらが示すバイオマーカーを通じて、腸内細菌叢の多様性や健康への影響を評価することが可能になります。
「選択されたBPA培養タクソンバイオマーカーはアルファ多様性に有意な影響を示した」という文は、ビスフェノールA（BPA）に曝露された後に特定された微生物群（タクソン）のバイオマーカーが、微生物コミュニティの内部多様性、つまりアルファ多様性に重要な影響を与えたことを意味します。アルファ多様性は、ある特定の環境またはサンプル内の種の多様性と豊かさを評価する指標で、種の数（豊富さ）とそれら種の均等性（均一性）の両方を考慮に入れます。
カルチュロミクス（Culturomics）とメタゲノミクス（Metagenomics）
### カルチュロミクス
カルチュロミクスは、さまざまな培養条件を用いて微生物を培養することに基づく手法です。このアプローチの目的は、通常の培養方法では育成が困難な微生物を含む、可能な限り多くの微生物種を同定し、分離することにあります。カルチュロミクスは、以下のような特徴を持っています：
- 多様な培地と培養条件（好気性、嫌気性、特定の栄養素を含むなど）を使用して、広範囲の微生物を培養します。
- 微生物の生理学的特性、耐性、栄養要求を明らかにし、未知の微生物を発見する可能性があります。
- 少数派のタクソンや、従来のメタゲノミクスでは検出が困難な非培養性の微生物を同定することができます。
### メタゲノミクス
メタゲノミクスは、特定の環境サンプルから抽出された全ての遺伝物質を直接解析することに基づく手法です。これにより、培養することなく微生物コミュニティの遺伝的構成を調査することができます。メタゲノミクスの特徴は以下の通りです：
- 微生物群集全体の遺伝的多様性を非培養的に分析し、特定の環境内で存在する微生物の相対的な豊富さを推定します。
- 微生物が持つ遺伝子のセットから、その機能や代謝経路を推測することが可能です。
- 新種の微生物や未記載の遺伝子を発見することがありますが、全ての微生物を同定することはできません。
### カルチュロミクスとメタゲノミクスの組み合わせ
これら二つのアプローチを組み合わせることで、微生物群集に関するより包括的な理解を得ることができます。カルチュロミクスは、特定の微生物を分離し、その培養条件や生理学的特性を詳細に研究することができます。一方、メタゲノミクスは、培養に依存しない全体的な微生物群集の遺伝的構成と機能を提供します。結果として、これらの手法を組み合わせることで、微生物群集の多様性、構造、機能に関するより深い洞察を得ることが可能になり、新しいバイオマーカーや治療法の開発、環境保全、健康管理への応用が期待されます。
**アルファ多様性指標**
アルファ多様性、またはα多様性とも呼ばれる、は局所的なスケールで異なる場所や生息地内の種の平均的な多様性を指します。これは微生物生態学や生物多様性研究における基本的な概念です。アルファ多様性指標は、特定の環境内の種の多様性を定量化するために使用されます。これらの指標は、与えられたコミュニティ内の種の豊かさと均等性に関する洞察を提供します。
微生物コミュニティ内の種の多様性を評価するために、さまざまなタイプのアルファ多様性指標が利用されます。これらの指標には、存在する異なる種の数を測定する豊かさ推定器や、種間で個体がどれだけ均等に分布しているかを評価する均等性推定器が含まれます。
要約すると、アルファ多様性指標は、特定の生息地や場所内の種の多様性を定量化することにより、微生物コミュニティの構成と構造を理解する上で重要な役割を果たします。
引用文献：
[1] https://www.cd-genomics.com/microbioseq/the-use-and-types-of-alpha-diversity-metrics-in-microbial-ngs.html
[2] https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.02407/full [3] https://youtube.com/watch?v=tucm8y5xi88[4] https://evolution.unibas.ch/walser/bacteria_community_analysis/2015-02-10_MBM_tutorial_combined.pdf[5] https://docs.cosmosid.com/docs/alpha-diversity
Lopez-Moreno, Ana, Klara Cerk, Lourdes Rodrigo, Antonio Suarez, Margarita AguileraとAlicia Ruiz-Rodriguez. 「Bisphenol A exposure affects specific gut taxa and drives microbiota d ynamics in childhood obesity」. mSystems, 2024年3月1日, e0095723. https://doi.org/10.1128/msystems.00957-23 .
累積的な異物質の暴露は、環境および人間の健康に影響を与え、現在はワンヘルスアプローチの下で評価されています。ビスフェノールA（BPA）の暴露とその子供の肥満との潜在的な関連性は、過去数十年間で並行して増加しており、特に注意が必要です。これは、出生前または幼少期に立ち、生涯にわたって併発症や非伝染性疾患を引き起こす可能性があります。合成化学物質の自然界への蓄積は、「環境性肥満原因仮説」を支持しており、BPAなどが該当します。このエストロゲン擬態性異物質は、内分泌撹乱および肥満原因効果を示し、まだ十分に解明されていない腸内細菌叢の不均衡を伴います。この研究は、直接のBPA暴露によって分離および選択された特定の細菌叢タクソンを調査し、全体的な子供の細菌叢コミュニティおよびダイナミクスに対するその役割を明らかにし、特定の肥満異常叢に向かって進むことを目的としています。複数の暴露条件の後に培養を通じて得られた合計333種のBPA耐性分離種が、グローバルな微生物コミュニティとの役割および相互作用について評価されました。
選択されたBPA培養タクソンバイオマーカーは、アルファ多様性に有意な影響を示しました。具体的には、ClostridiumとRomboutsiaが肯定的に関連しており、細菌叢コミュニティの豊かさを促進している一方で、Intestinibacter、Escherichia-Shigella、Bifidobacterium、およびLactobacillusは否定的に関連していました。微生物コミュニティダイナミクスおよびネットワーク分析は、研究グループによって異なる結果を示しました。
正常体重の子供のグループは、過体重および肥満グループと比較して、より豊かで構造化され、connected taxa networkを示し、これは異物質に対してより回復力のあるコミュニティを表す可能性があります。この意味で、BPA培養された属で生成されたサブネットワーク分析は、タクソンの接続性とより多様な潜在的なBPA分解能力との間の相関を示しました。
序文要約
初期の生活での環境化学物質の累積暴露は、生涯の健康にとって重要であり、病気のリスクに対して70%–90%が環境要因によると推定されている。
10年以上前に導入されたエクスポゾームは、個人の生活に影響を与えるすべての環境要因を包含し、正確なバイオモニタリングを難しくしている。
胎児期や幼児期を含む初期の生活でのエクスポゾームの影響は、成人期の慢性疾患に重要な意味を持つ可能性がある。
生物学の基本原則として、表現型は個々の遺伝子と環境との間の永続的な相互作用によって決定される。
環境汚染物質は、過去数十年間で全世界の健康問題となっている代謝障害の増加と関連している。
特に、成人期の代謝障害につながる可能性のある、世界的に増加傾向にある子供の肥満に注目が集まっている。
肥満は、2型糖尿病、高血圧、心血管疾患、がんの進行、非アルコール性脂肪肝疾患など多くの併発症や慢性状態と関連している。
過剰なカロリー摂取と運動不足が主要因であるが、微生物叢の相互作用など人間のデータ統合が肥満原因表現型を決定する上で決定的であることが広く示されている。
アジポジェネシスとエネルギーバランスを妨げる異物質化学物質への暴露も重要な役割を果たす可能性がある。
合成化学物質の増加が肥満率の上昇と関連しており、「環境性肥満原因仮説」を支持している。
初期の生活での内分泌攪乱化合物の累積暴露には、肥満原因効果が示されているため、特別な注意が必要である。
BPAは人間の血清、尿、唾液、髪、組織、血中で検出され、その累積存在と全身的リスクを示している。
BPA暴露は微生物叢に影響を与えることが確認されており、腸内細菌叢がBPAへの個人的な反応において重要な役割を果たす可能性がある。
腸内細菌叢の研究方法には多様な手法があり、それぞれに利点と限界がある。
この研究は、BPAに耐性のある種を分離し、正常体重（NW）、過体重（OW）、肥満（O）群から異なるタクソンバイオマーカーを選択し、BPA、腸内細菌叢の不均衡、肥満原因表現型との関係だけでなく、BPA暴露に関連する潜在的なタクソンまたはコンソーシアムバイオマーカーの特定を目指した。
Discussion要約
異物質への累積暴露と肥満は、世界で最も死亡と障害の原因となる慢性非伝染性疾患の主要なリスク要因として関連している。
子供の肥満の発生要因とメカニズムを理解する努力が、この世界的な健康問題に対処するために強く推奨されている。
最近の証拠は、健康状態の維持における腸内細菌叢の重要な役割を強調しており、微生物の不均衡が特定の疾患につながる可能性がある。
人間は、農薬、抗生物質、パラベン、フタル酸塩、ビスフェノールなど、多数の異物質にさらされている。
異物質の腸内細菌叢への影響と、最終的に人間の健康に影響を与えるためのドライバー、関連バイオマーカー、潜在的バイオツールを発見するには、より包括的で統合的なオミクスアプローチが必要。
カルチュロミクスとメタゲノミクスに基づくアプローチは、微生物群集の理解を深めるために組み合わせることができる。
カルチュロミクスは、メタゲノミクスアプローチで過小評価される可能性のある少数派のタクソンを検出できる。
BPAへの3日間の暴露は、サンプルから差異タクソンを分離するのに十分であった。
BPA耐性株の特定とその腸内細菌叢および肥満への影響に関連する潜在的バイオマーカーとしての選定。
この研究は、BPAへの暴露と肥満表現型に関連する潜在的な培養微生物バイオマーカーを初めて提案した。
統合されたカルチュロミクスとオミクスデータは、肥満に対する潜在的かつバイオテクノロジー的バイオマーカーの理解と提供を向上させる。
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