胆汁酸に誘導される結腸の代謝変化は腸内細菌科細菌の増殖を促進し、クローン病における腸内菌共生バランスの失調と関連する

SCIENCE SIGNALING
17 Dec 2024 Vol 17, Issue 867
[DOI: 10.1126/scisignal.adl1786]

Ravi Holani^{1, 2, †}, Haggai Bar-Yoseph^{3, 4, †}, Zakhar Krekhno^{1, 2}, Antonio Serapio-Palacios^{1, 2}, Kyung-Mee Moon^{1, 5}, Richard G. Stacey¹, Katherine A. Donald^{1, 2}, Wanyin Deng^{1, 2}, Brian Bressler⁶, Armando A. Magaña⁷, Leonard J. Foster^{1, 5}, Michael G. Atser^{7, 8}, James D. Johnson^{7, 8}, Barton Brett Finlay^{1, 2, 5, *}

1. ¹ Michael Smith Laboratories, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada.
2. ² Department of Microbiology and Immunology, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada.
3. ³ Department of Gastroenterology, Rambam Health Care Campus, Haifa, Israel.
4. ⁴ Rappaport Faculty of Medicine, Technion - Israel Institute of Technology, Haifa, Israel.
5. ⁵ Biochemistry and Molecular Biology Department, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada.
6. ⁶ Division of Gastroenterology, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada.
7. ⁷ Life Sciences Institute, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada.
8. ⁸ Department of Cellular and Physiological Sciences, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada.
9. ^* Corresponding author. Email: bfinlay@interchange.ubc.ca
10. ^† These authors contributed equally to this work.

Editor's summary

クローン病は、微生物叢のアンバランスと結腸内の胆汁酸の増加に関連している。Holaniらは、クローン病患者において高頻度で増加していて病原性の可能性のある細菌群である腸内細菌科細菌の腸内定着に胆汁酸が関連するかどうかを調べた。胆汁酸は、ヒト結腸上皮細胞でミトコンドリア呼吸を減少させ、マウス小腸で酸素に依存した腸内細菌科細菌の腸内定着を促進した。クローン病患者から採取した検体の解析では、腸内細菌科細菌の存在量は、胆汁酸の増加およびミトコンドリア機能に関連する転写産物の減少と関連した。このように胆汁酸は、利用可能な酸素量を増加させることによって、腸内細菌科細菌の定着を促進する。—Annalisa M. VanHook

要約

胆汁酸（BA）は、炎症性腸疾患（IBD）においてしばしば大きな比率を占める腸内細菌科に属する細菌など、病原性の可能性のある共生生物の増殖に影響する。BAは、通常は回腸で再吸収されて再利用されるが、クローン病（CD）患者など、IBDを有する患者の結腸管腔内では高頻度で増加している。本稿でわれわれは、BAが腸内細菌科細菌の腸内定着に及ぼす影響を調べた。そして、回腸内でBAを再吸収するトランスポーターの減少を伴うCD患者の結腸粘膜において、腸内細菌科細菌の存在量が増加していることを明らかにした。このような腸内細菌科の定着の増加は、回腸末端切除を受けた患者の結腸では、未切除の患者に比べて大きかったことから、われわれは、BAが腸内細菌科細菌の腸内定着を促進するという仮説を立てた。ヒト結腸上皮細胞株にBAを曝露すると、ミトコンドリア呼吸が減少し、利用可能な酸素量が増加し、腸内細菌科に属するいくつかの菌種の上皮付着性が高まった。公開されているヒトデータセットでは、粘膜中の腸内細菌科細菌はミトコンドリア機能に関連する遺伝子の発現と負の関連を示した。マウスモデルでは、腸内の利用可能なBA量が増加すると、細菌呼吸に依存する形で大腸菌（Escherichia coli）の腸内定着が促進された。まとめると、これらの知見は、BAが結腸内のミトコンドリア呼吸を減少させ、これが腸内細菌科細菌の定着を促進する利用可能酸素量の増加をもたらすことを示している。このように宿主と共生生物の相互作用の促進役としてBAが同定されたことは、複数の腸疾患にとって重要となる可能性がある。