妊娠中の栄養学や腸内細菌叢に関する記事はこれまでもちょくちょく書いてきたが、母乳微生物叢に関する具体的な記事はこれが初めてだと思う。
腸も含め細菌叢は今後健康分野においてさらに大きなテーマになることが予想されるため、後学のために現在判明しているデータをまとめておきたい。
これまでヒト乳(HM)は無菌であると考えられ、過去の研究ではHMに含まれる細菌が有害である可能性に焦点が当てられ、現在のようにHMを貴重な資源と見なすことはなかった。
1960年代には、HMに細菌が存在することは衛生環境レベルが低いことの結果と考えられていた。
時を経て2003年、HM微生物学に対する関心がある研究とともに高まることになる。
8人の健康な母親のHMから内因性乳酸菌が検出され、新生児の感染症予防に役立つ安全な細菌が生息している可能性が示唆されたのだ。
その後、培養技術の進歩によってHM微生物叢の組成、多様性、変動性をより詳細に特徴づけることが可能になった。
現在、HMは「プロバイオティクス食品の原型」と考えられ、細菌、ウイルス、真菌および酵母が生息するHMマイクロバイオーム(HMM)を構成し、「生きた宇宙」であるとの認識が深まっている。
母乳育児による乳児への微生物の伝播は、主に消化管マイクロバイオームと免疫系を形成し、乳児の健康に影響を与える可能性がある。
リンクのは、HMMの起源、構成、決定要因、役割について現在知られていることの概要をまとめ、将来的な方向性を示唆することを目的とした非常に興味深いレビュー。
The hidden universe of human milk microbiome: origin, composition, determinants, role, and future perspectives
・HMMの起源
HMMの発生源は複数あり、乳腺が常在微生物群を宿すのか(粘膜界面モデル)、外来源からの微生物の一定の流入を受けるのか(一定流入モデル)、議論の余地がある。
バクテリオーム
メタタクソノミクスやメタゲノミクスなどの新しいNGS技術の導入により、多くの嫌気性菌を含む新しい細菌種が検出され、合計1300種以上となった。
何がHMバクテリオームを構成しているかを判断しようとする場合、個人間のばらつき、研究デザインを考慮しなければならないため、「中核」HMバクテリオームの定義やその存在自体については議論の余地がある。
ゲノム解析を用いた様々な研究により、ブラディリゾビウム、シュードモナス、ステノトロホモナスなど、多種多様な土壌・水関連微生物が検出されたが、試薬、溶液、キットなどに含まれる可能性もあり、DNA技術によって相対量が増幅され誤った解釈をする一因となるため、批判的に解釈する必要がある。
ウイルス
HMビロームの大部分(95%)はバクテリオファージで構成され、真核生物ウイルスやその他のウイルス粒子はそれよりも少ない割合で構成されている。
HMビロームは、他のビローム(例えば、成人の便、尿、唾液、脳脊髄液ビローム)と異なる特徴を持っている。
逆に、母子ペアのHMと乳児の便の間ではかなりの数の共有ウイルスが同定されており、母乳育児による継承を裏付けている。興味深いことに、乳児の便のウイルス群は成人の便よりもHMに近いことが指摘されている 。
マイコビオームとその他の-omes
真菌はヒトのマイクロバイオームの重要な構成要素だが、HMにおけるその存在は比較的最近の発見。
最近まで無視されてきた他の微生物もHMMに関与しおり、現在研究が進んでいるのはアーキア(古細菌)。分析したHMサンプルの8/10に古細菌のDNAが存在することが証明され、そのどれもが乳房炎にかかった女性のものではなかったことから、保護的な役割を果たしていることが示唆されている。
・HMMの決定要因
複雑なHM生態系は、母体、新生児、環境、そしてHMそのものに関連する多くの要因によって、時間とともに形成されていくようだ。
HMMの構成が極めて動的であることが、それぞれの文献の矛盾したデータの原因となっている可能性がある。さらに、HMMの決定に関与しているとされる多くの因子が密接に絡み合っていることにも注目すべき。
母体の決定要因
一部の研究者は、経膣分娩女性のHMサンプルは帝王切開を受けた女性のサンプルと比較してビフィズス菌およびラクトバチルス属のレベルが高く、細菌の多様性および濃度が高いことを示している。
しかし、この結果は確認できなかったとする他の研究もある。
また、周産期に抗生物質を投与された母親のHMサンプルでは、ラクトバチルス、ビフィドバクテリウム、ブドウ球菌、ユーバクテリウム属の存在量の減少が報告されている。
授乳期における母親の化学療法も、HMの細菌多様性の低下と関連している。
母親の食事はHMMの構成に影響を及ぼす(授乳期よりも妊娠中の方がより影響が大きいと言われている)。高繊維および高脂肪食の食事療法ならびにビタミン摂取(ビタミンCおよびビタミンB-complex) は、HMMの組成を変化させることが示されている。
また、妊娠前BMIと妊娠中の体重増加は、HMにおける細菌株(主にストレプトコッカス、ブドウ球菌、ビフィドバクテリウム)の存在量の差に反映される。
健康な女性と比較して、セリアック病の母親は乳汁中のバクテロイデス属とビフィドバクテリウム属のレベルが低い。
同様に、乳房炎はHMMにおける細菌負荷と微生物多様性の変化を決定する。
母親の出生後の心理社会的苦痛(出生後期間中の不安、ストレス、またはうつ病の症状と定義)は、分娩後3ヶ月におけるHMM多様性の低下と関連し、心理社会的苦痛が低い母親ではブドウ球菌の相対存在度が徐々に低下し、ラクトバチルス、アシネトバクター、フラボバクテリウムが平行して増加する。
新生児期の決定要因
早産の母親と比較して、満期産の母親のHMサンプルではエンテロコッカス属の数が少なく、ビフィドバクテリウム属の数が多いことがわかっている。
最近では、妊娠年齢と出生体重によるHMウイルスとマイコバイオーム組成の変化が明らかになった。
環境による決定要因
ヨーロッパ、アフリカ、アジアの集団から収集したHMサンプルの分析で、HMMの組成は地理的な関係があることが示唆された。HM代謝産物は研究場所によって大きく異なり、HM代謝産物の変動とHMMの特徴との間に関連があることが報告されている。
しかし、エチオピア、ガンビア、ガーナ、ケニア、米国、ペルー、スペイン、スウェーデンのHMサンプルの分析では、HMMは地理的に異なるものの一貫して中核となるブドウ球菌とストレプトコッカス属を含んでいることが実証された。この結果は、最近の系統的レビュー でも確認されている。
同じインド地域に住んでいるがライフスタイルが異なる(伝統的 vs 西洋的)女性のHMMを分析したところ、「農村女性」のHMサンプルは「都市女性」のものよりも多様性が高く、サブドミナント細菌系統の存在量も多いことが明らかになった。
・HMの決定要因
HMMの経時的変化を初めて記述した研究者らは、移行乳および成乳のHMにおいて、典型的な口腔内生息生物(例えば、ベイロネラ、レプトトリチア、プレボテラ属)の数が徐々に増加し、後乳にはビフィドバクテリウムの数が多くなると報告している。
しかし、HMMは経時的に一貫しているなどと、HMM組成に時間経過の影響を認めない研究者もおり一致しない。
ビロームに関しては、バクテリオファージは移行乳および成乳でも優勢であるが、移行乳のHMではポドウィルス科とミオウィルス科がより多く、成乳HMではポドウィルス科が減少し、シホウィルス科が最も多くなることが最近明らかになった。
菌類について時期の異なるHMサンプルを分析した最近の研究 で、移行乳HMではサッカロミケス・セレビシエとアスペルギルス‐グラウクスが最も多く、成乳HMではペニシリウムルーベンスとアスペルギルス‐グラウクスが優占していることが明らかになった。
また、HMオリゴ糖(HMO-プレバイオティクス)、乳脂肪酸、ホルモン、免疫細胞、抗体など、他のHM成分がHMMの組成を調節する可能性があると推測されている。特に、HMOは乳腺におけるブドウ球菌属の増殖を促進する可能性がある。
・ドナーヒトミルクとHMM
安全基準を保証するために必要な低温殺菌は、HMMを含むいくつかの栄養的および生物学的特性を不活性化する。実際、低温殺菌はほとんどの牛乳細菌を除去してしまう。
これらの「生存できない(より多くの場合、熱で不活性化された)微生物細胞(無傷または破損)または粗細胞抽出物(すなわち、核酸、細胞壁成分)」は、パラプロバイオティクスまたはゴーストプロバイオティクスとして知られている。
・HMMの役割と効果
HMMは乳児の口腔と腸の両方の微生物叢の確立に貢献する。
HMに含まれるすべての細菌が乳児の腸管に存在するわけではなく、一部の細菌のみが新生児に定着するようだ。
HMMは、抗体、免疫細胞、ラクトフェリン、β-ディフェンシンなどの防御因子をアップレギュレートし、それが母乳を通して新生児に受け継がれる可能性もある。
HMのビローム、特にバクテリオファージは乳児の腸内生態系にも寄与している可能性が高い。
HMMは、乳児の腸内細菌叢の変化や腸脳軸の働きを通して新生児の行動表現型の発達にも影響を与える可能性がある。乳児期初期にはHMが特定の微生物叢のコロニー形成を促進し、それが新生児の生物行動制御に影響を与える可能性がある。ミルク志向の乳児の腸内細菌叢は、母親のエネルギー投資をより最適に配分するために、エネルギーコストの低い行動表現型を生み出すかもしれない。
母乳育児と6週目の上気道細菌叢組成との関連を調べた研究では、母乳育児は粉ミルク育児と有意に異なる微生物組成を示した。興味深いことに、このような関連性は生後6ヶ月(一般的に離乳が始まる時期)には消失するようだ。
HMMは母親にとっても有益であり、乳腺炎などの感染症から母親を守ることができるという仮説が立てられている。
・今後の方向性
まだ多くの未解決の問題が残されている。
HMM解析(例えば、HMの収集、保存、処理、DNA抽出、配列決定)において国際的に認められた「ベストプラクティス」がないため、研究間の比較はしばしば制限される。
したがって、結果の正確さと再現性を促進するために、標準化された厳格な研究デザインが必要である。
結論
従来、無菌と考えられてきたHMには、細菌からウイルス、真菌、酵母に至るまで、多種多様な微生物が生息していることが明らかになってきた。
このような微生物の乳児への伝播は、主に新生児の消化管マイクロバイオームや免疫系の形成など、乳児の健康状態を決定するのに役立つと思われる。