人類腸道中存在着無數「腸道菌」，雖然種類和數量無定論，但據說有500～1000種，數量多達40萬億甚至100萬億，其重量加在一起據說有1～2公斤。這些細菌可以產生多種人類自身無法合成的物質，對維持我們的身體健康有很大的作用，但另一方面，如果細菌失衡，會導致多種疾病。
現在認爲腸道菌是對健康而言的一個重要關鍵詞。我們經常會聽到「調理腸道環境」的說法。最近有研究發現了與糖尿病等生活習慣病相關的肥胖和高血糖有關的腸道菌，但並不知道這些細菌是透過怎樣的機制使健康惡化的。目前，日本國内很多研究機構都在挑戰解開這一謎團。
日本理化學研究所（以下簡稱「理研」）與大學的研究人員合作，在該領域取得了很多研究成果，2023年1月18日理研宣佈，發現某些會產生對健康有不良影響的反式脂肪酸的腸道菌會加劇肥胖。如果能清除這種細菌，肥胖和高血糖的病徵就會得到改善，人們有望根據這一發現開發出新的冶癒方法。
攝取高脂肪食物後，腸道菌會產生過多的不良脂質（反式脂肪酸），導致肥胖和高血糖加劇的機制概念圖（圖片由理研提供）
重點關注從肥胖小鼠腸道分離出來的細菌
發佈此次研究成果的是理研生命醫科學研究中心粘膜系統研究負責人大野博司、特別研究員竹内直志（現爲客座研究員）等組成的研究團隊。大野一直在理研研究腸道菌在生活習慣病中的作用。
位於橫濱鶴見區的理研生命醫科學研究中心（圖片由理研生命醫科學研究中心提供）
據研究團隊介紹，腸道菌會代謝膳食的部分成分，生成低分子化合物，因此腸道菌與飲食起因的健康問題和疾病密切相關。例如，肉類等食物中含有的磷脂在被腸道菌代謝後會被吸收進活體內，轉化爲加劇動脈硬化的物質。
大野等人認爲，關注腸道菌產生的物質，就可以找到將肥胖和高血糖與腸道菌聯繫起來的新機制。爲此，他們把重點放在了從肥胖和高血糖實驗小鼠活體內分離出來的名爲「Fusimonas intestini」 （FI）的細菌。調查了肥胖糖尿病患者和健康人各34人的大便，發現患者攜帶FI菌的比率比健康人高出約2倍，並且攜帶者活體內FI菌的數量與空腹時血糖值和肥胖度（BMI）呈相關關係。
此外，研究團隊還進行了一項實驗，對無菌狀態僅攜帶大腸桿菌、和同時攜帶FI菌和大腸桿菌的兩組小鼠，分別投餵正常飲食和高脂肪飲食。結果顯示，與僅攜帶大腸桿菌的小鼠相比，同時攜帶FI菌的小鼠被餵食高脂肪食物後，體重和脂肪重量明顯增加，血液膽固醇水平變得更差，血糖值也有惡化的傾向。
與沒有FI菌的小鼠相比，腸道菌中有FI菌的小鼠内髒脂肪的重量出現增加（圖片由理研提供）
研究團隊進一步調查了攜帶較多FI菌的小鼠，發現其活體內一種名爲「反油酸」的反式脂肪酸含量增加。此前研究已知，反式脂肪酸會使低密度脂蛋白膽固醇，也就是壞膽固醇升高，對血管等產生不良影響。
大野等人還進行了一系列其他實驗，根據這一系列實驗的分析結果，明確了以下機制：「如果大量攝取高脂飲食，腸道菌的FI菌就會產生不良脂質作爲代謝物。這會對腸道的功能（腸道屏障功能）產生不良影響，並加劇肥胖和高血糖等代謝性疾病。」
還有牙周病和多發性硬化症惡化機制的論文
大野等人在發佈此次研究成果之前，還發現了腸道菌會加劇牙周病和多發性硬化症。2021年，該研究團隊與理研的客座骨幹研究員山崎和久教授（新潟大學名譽教授）等人透過共同研究，闡明瞭肥胖會引發腸道菌變化導致牙周病加重的機制，並於同年6月在美國的微生物學會雜誌上發表了相關論文。
牙周病是由細菌傳染引起的發炎性疾病，隨着病情的隊形變換，後期會導致支撐牙齒的骨質溶解。據說30歲以上的成年人中約有80%都患有牙周病。這是與飲食生活有關的生活習慣病之一，是一種不容輕視的牙齒疾病。日本臨牀牙周病學會的資料顯示，人的口腔内有400～700種細菌，每毫克牙菌斑中就有大約10億個細菌。
山崎和大野等人的研究團隊着眼於肥胖會導致牙周病趨於惡化這一事實，開展研究，希望能揭示其内在終極因數。實驗中，他們首先將被餵食高脂肪食物而變得肥胖的小鼠的腸道菌移植到普通小鼠活體內。結果發現，普通小鼠的牙周病也容易加重。由此明確了腸道菌的變化與牙周病惡化有關的事實。
研究團隊還發現，肥胖小鼠的腸道菌羣中的「嘌呤代謝」（嘌呤被分解爲尿酸）也非常活躍，從而導致尿酸值擧升，使牙周組織的發炎加重。這項研究首次表明腸道菌與牙齒疾病有關，2021年相關論文發表時引起了關注。
除此之外，大野還明確了腸道菌會促進多發性硬化症（一種自體免疫性中樞神經系統發炎）的發病和病情加劇，並於2020年在英國科學雜誌《自然》上發表了相關論文。雖然多發性硬化症的發病終極因數還不完全清楚，但這項研究揭示了特定腸道菌對免疫機制產生不良影響的重要機制。
特定腸道菌的互利共生使中樞神經系統發炎加重的概念圖（圖片由理研生命醫學研究中心提供）
多家研究機構發現腸道菌與疾病和健康之間的關係
理研很早就把腸道菌及腸道菌羣與各種疾病之間的關係列爲重點研究物件，並且在8年多前就已明確，與健康維持和疾病有密切關係的免疫系統和腸道菌羣相互支援又相互制約。細菌與免疫之間的關係是維持健康、預防和冶癒疾病的重要因素。透過資料公開和研究合作，這些成果對很多大學的相關研究都產生了影響。
最近的一個研究成果事例就是，與理研合作的大阪大學制作並公開了日本人腸道菌的詳細基因體序列資料庫。其中還有一些有趣的發現，例如還包含了海苔、納豆等日本料理特有的遺傳基因資訊等。這一研究成果有助於將來闡明日本人的腸道菌與飲食、疾病的關係。
在此之前的2020年，理研的一個研究團隊製作了腸道菌模式的資料庫。他們收集了約2萬人的糞便樣本並進行分析，這一大規模研究的結果表明，根據性別、年齡、生活習慣等的不同，日本人的腸道菌可分爲9種類型，其中還包含地域差異，即使喫同樣的東西，腸道菌也會因調味品和生活習慣的差異而有所不同。
還有近幾年發表的研究成果。名古屋大學的一個研究團隊發現，腸道菌的增減可能與巴金森氏症的進展有關。大阪大學和東京工業大學的共同研究團隊則確定了幾種與大腸癌發病相關的腸道菌。
京都大學的研究團隊發現，腸道菌產生的代謝物有助於預防糖尿病和抑制病徵的作用。雖然在發表的時候還沒有確定是哪種細菌，但這推動了其他研究機構進行相關研究。今後如果此類研究取得新的進展，或許能爲解決減量日本的國民病——糖尿病這一醫療課題做出巨大貢獻。
腸道菌羣與免疫系統之間的雙向控制機制（圖片由理研提供）
研究負責人大野博司於1983年畢業於千葉大學醫學部。在積累臨牀經驗後，還學習了藥理學、免疫學、分子生物學，並在德國科隆大學掌握了製作基因缺失的基因剔除小鼠的先進技術。從理研設立「免疫與過敏科學綜合研究中心」時代就開始研究腸道菌，至今已有約20年。
大野博司（圖片由理研生命醫科學研究中心提供）
大野運用自己積累的知識和實驗技能，親自帶領年輕研究人員發表了很多成果。他根據自己的經驗表示「我們已經知道，各種疾病會使腸道菌的構成偏差正常範圍，但很少能明確這與疾病的發病和病情有什麼因果關係。爲了闡明這種關係的詳細機制，利用小鼠等動物進行實驗是必不可少的。我們已明確了能抑制I型糖尿病發病的腸道菌等，希望今後進一步推進研究，有朝一日或許能人爲地操作腸道菌，來預防和冶癒各種疾病」。
厚生勞動省和學會也推薦「調理腸道環境」
腸道菌中包含會對人體健康產生不良影響的有害菌，也有維持健康不可或缺的益生菌，還有處於兩者之間的中性菌。衆多研究讓人們逐漸明白有害菌和益生菌是如何影響人體的，並且很多人也知道了調理腸道環境的重要性，其目的是減量腸道内有害菌增加益生菌。
日本厚生勞動省也透過「e-健康網」等給出了良好的飲食生活和生活習慣的建議，希望幫助人們促進腸道環境。不論是臨牀還是基礎領域，各種學會和與生活習慣病有關的財團、協會也對腸道菌的研究和調理腸道環境非常關注。2019年6月日本還成立了「腸道菌學會」。
根據城西大學藥學部清水純教授在「e-健康網」上對「腸道菌與健康」的解釋，腸道菌中最多的是中性菌，其次是益生菌，有害菌則是少數。雖然是少數，但會因爲以脂質爲中心的飲食和不規則的生活，以及壓力和便祕等增加。雙歧桿菌和乳酸菌等有益菌會產生乳酸和醋酸等，透過使腸道内呈酸性來抑制有害菌的繁殖。此外還能使腸道蠕動變得活躍，形成能預防食物中毒菌和病原菌傳染，並抑制致癌物質產生的腸道環境。
人類與腸道中數不清的細菌共生。這種伴侶關係透過各種研究逐漸被梳理清楚。清水教授在「e-健康網」的解說中最後強調：「腸道菌與人類共存，充分了解它們的狀態並與它們友好相處，這對於打造健康的身體非常重要。」
厚生勞動省「e-健康網」的截屏（圖片由厚生勞動省提供）
日文：內城喜貴（科學記者）
原載於JST Science Portal 網站
翻譯：JST客觀日本編輯部
