大うつ病性障害および高レベルの炎症を有する患者におけるLactobacillus Plantarum PS128

1. 背景 大うつ病性障害 (MDD) は、影響を受けた患者に顕著な障害を伴う、複雑で長期にわたる病気です。 これは、特に中年層において、世界的な疾病負担の主な原因の 1 つでした (GBD Lancet 2016; 388:1603-58)。 また、過敏性腸症候群、心血管疾患、および癌の患者によくみられる合併症でもあります (Musselman et al. 1998; Spiegel et al. 2003; Whitehead et al. 2002)。 うつ病とその併存疾患の原因となるメカニズムは明らかではありませんが、炎症過程が関与している可能性があります。 メタアナリシスによると、うつ病患者は C 反応性タンパク質 (CRP)、インターロイキン-1 (IL-1)、インターロイキン-6 (IL-6)、腫瘍壊死因子 (TNF) などの炎症マーカーのレベルが高いことが示されています。 )-α (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009)。 微生物叢 - 腸 - 脳軸は、MDD患者の炎症性サイトカインの増加を説明するかもしれません. 蓄積されたデータは、腸内微生物叢がおそらく免疫、神経、および内分泌経路を介して CNS と通信でき、それによって脳の機能と行動に影響を与えることを示しています (Cryan et al. 2012; Forsythe et al. 2016; Rogers et al. 2016)。 プロバイオティクスは、十分な量を摂取すると健康上の利点を発揮する生きた生物として定義され、腸内微生物叢、脳神経化学、HPA 軸、および炎症に影響を与える可能性があり、向精神薬の新しいクラスである可能性があります (Dinan et al. 2013)。

1.1 微生物叢 - 腸 - 脳軸 下部消化管には約 100 兆個の微生物が含まれており、そのほとんどは細菌です。 微生物叢は、集合的に 330 万を超える非冗長遺伝子をコードしており、ヒト宿主ゲノムによってコードされる数の 150 倍を超えています (Qin et al. 2010)。 多くの微生物遺伝子産物は、宿主の代謝と健康に重要な影響を及ぼします。

腸内微生物叢と脳の間のコミュニケーションを支持する多くの研究がありました. 無菌（GF）動物を用いた研究は、微生物叢と脳の関係を示す良いモデルです。 正常な腸内微生物叢を持つ特定病原体フリー (SPF) マウスと比較して、GF マウスは運動活動の増加と不安行動の減少を示します。 線条体におけるドーパミン作動性およびセロトニン作動性神経伝達物質のターンオーバーの増加が、GF マウスで観察されました (Diaz Heijtz et al. 2011)。 さらに、GF マウスは、拘束刺激に応答して、SPF マウスよりも高い副腎皮質刺激ホルモン (ACTH) およびコルチコステロンの上昇を示しました (Sudo et al. 2004)。 これは、腸内微生物叢がストレスに対する宿主の反応に影響を与える可能性があることを示唆しています。

いくつかの研究は、腸内微生物叢の操作が宿主の精神生理学の提示に影響を与える可能性があることを示しています。 たとえば、高脂肪食 (HFD) の摂取は、微生物の多様性の変化 (Daniel et al. 2014) およびシナプス可塑性の低下 (Liu et al. 2015) と関連しています。 HFD は不安様行動も増加させました (Sharma et al. 2013)。 HFD微生物叢を与えられた成体雄C57BL / 6マウスは、対照食の微生物叢を与えられたマウスと比較して、探索的、認知的、および常同行動において有意かつ選択的な破壊を示しました。 体重に有意差は認められなかった。 HFDグループと通常の食事グループとの間の腸内微生物叢の組成の違いが注目されました(Bruce-Keller et al. 2015)。

抗生物質の投与は、腸内微生物叢の組成に影響を与え、宿主の精神生理学を変化させるもう 1 つの方法です。 非吸収性抗菌薬の経口投与は、マウスの腸内微生物叢の組成を一時的に変化させ、探索行動と BDNF mRNA の海馬発現を増加させましたが、腹腔内投与は行動に影響を与えませんでした (Bercik et al. 2011)。 抗生物質への曝露の増加は、人口調査でうつ病と不安のリスクと関連していました (Lurie et al. 2015)。 したがって、プロバイオティクスの投与は、腸内微生物叢の環境と組成を変化させ、宿主に対するその生理学的影響を観察する直接的な方法である可能性があります。

1.2 動物研究におけるプロバイオティクスの投与 動物研究は、プロバイオティクスが不安や抑うつの精神生理学的マーカーに影響を与えることを示しています。 デボンネット等。ナイーブラットの3日目または14日目の水泳行動に対するビフィドバクテリアインファンティス治療の有意な効果は見つかりませんでした。 しかし、ビフィドバクテリア インファンティスの治療は、炎症誘発性免疫応答を弱め、トリプトファンを上昇させ、このプロバイオティクスが抗うつ特性を持っている可能性を示唆しています (Desbonnet et al. 2008)。 次の研究では、研究動物として母性分離 (MS) ラットを使用しました。 彼らは、対照群と比較して、MS ラットが水泳行動を減少させ、強制水泳試験 (FST) で不動性を増加させ、脳内のノルアドレナリン (NA) 含有量を減少させ、末梢の IL-6 放出および扁桃体副腎皮質刺激ホルモン放出因子 (CRF) mRNA レベルを増強したことを発見しました。ラット (Desbonnet et al. 2010)。 ビフィドバクテリア インファンティス治療は、免疫応答の正常化、行動障害の逆転、および脳幹の基礎 NA 濃度の回復をもたらしました。 これらの変化は、シタロプラム群で観察されたものと同等であり、プロバイオティクスの利点の一部が抗うつ効果に類似していることを示唆しています (Desbonnet et al. 2010)。 Liu らは、Lactobacillus plantarum PS128 (PS128) が GF マウスの不安様行動を改善できるが、うつ病様行動を改善できず、線条体のセロトニンとドーパミンの両方のレベルを有意に増加させたが、前頭前皮質と海馬では増加させなかったことを発見した (Liu WH et al. al. 2016)。 ただし、MSモデルでは、PS128はうつ病のような行動を大幅に減少させましたが、不安のような行動は減少させませんでした. PS128 は、ナイーブ マウスの不安様行動を有意に減少させましたが、うつ病様行動は減少させませんでした。 また、MS マウスの炎症性サイトカイン IL-6 レベルを低下させ、抗炎症性サイトカイン IL-10 レベルを上昇させました (Liu YW et al. 2016)。 PS128 は MS マウスの精神生理学に対してナイーブ マウスよりも明白な効果があり、プロバイオティクスの投与は、より高いストレスに苦しむ人々の行動、神経化学、および HPA の修正に対してより強力な効果を有する可能性があることを示唆しています。

1.3 MDD 患者の微生物叢の組成 腸内微生物叢の組成は動物実験で炎症、神経化学、および行動を変化させるため、いくつかのヒト研究では、MDD 患者と健常対照者の腸内微生物叢を比較しました。 ナセリバフロエイ 他うつ病の参加者37人と非うつ病の参加者18人の腸内微生物叢の組成を比較しました。 その結果、うつ病の参加者では、ラクノスピラ科が過小評価されているのに対し、バクテロイデス目は過剰表示されていました。 低い分類学的レベルでは、Oscillibacter と Alistipes はうつ病と関連していました (Naseribafrouei et al. 2014)。 Jiangらは、29人のアクティブなMDD（A-MDD）、17人の反応したMDD（R-MDD）、および30人の健康なコントロール（HC）を募集し、それらの腸内微生物叢を比較しました. 彼らは、A-MDD 対 HC グループでは糞便細菌のアルファ多様性が増加したが、R-MDD 対 HC グループでは増加しなかったことを発見した。 Bacteroidetes、Proteobacteria、Actinobacteria は有意に増加しましたが、Firmicutes は HC 群と比較して A-MDD および R-MDD 群で有意に減少しました。 MDD グループでは、腸内細菌科とアリスチペス菌のレベルが上昇しましたが、フェカリバクテリウムのレベルは低下しました (Jiang et al. 2015)。 MDD患者と健常対照者との間の腸内微生物叢の組成の違いだけでなく、MDD患者からの糞便サンプルをマウスに移植すると、レシピエントマウスにうつ病のような行動を誘発する可能性があります。 レシピエントマウスの腸内微生物叢の組成は、ヒト宿主のものと同様でした (Zheng et al. 2016)。 この研究は、腸内微生物叢がうつ病のような行動の発生に因果関係を持っている可能性があることを支持しています.

1.4 人間の研究における気分に対するプロバイオティクスの影響 うつ病患者と非うつ病患者の間の腸内微生物叢の分布の違いに加えて、いくつかの人間研究では、プロバイオティクスが気分に有益な効果をもたらす可能性があることが示されています。 ベントン等。プロバイオティクス（ラクトバチルス・カゼイを含む）ミルクを3週間使用した健康な参加者と、プロバイオティクスを含まないミルクを使用した参加者との間で、気分状態のプロファイルによって測定された気分の変化に有意差がないことを示しました. しかし、彼らは、ベースラインで気分が落ち込んでいた人々が、プロバイオティクスを含む牛乳を使用した後に気分が良くなったことを発見しました (Benton et al. 2007)。 モハマディ等。また、参加者はプロバイオティクス ヨーグルト (Lactobacillus acidophilus LA5 および Bifidobacterium lactis BB12 を含む) またはプロバイオティクス カプセル (Actobacillus カゼイ、L. アシドフィルス、L. ラムノサス、L. ブルガリカス、.B. ブレーベ、B. ロンガム、S. 好熱菌を含む) を使用していることも示しました。 6 週間の GHQ およびうつ病不安およびストレス スケールで測定された気分の有意な改善がありましたが、従来のヨーグルトを使用した人はこれらの測定値に有意な変化がありませんでした. これら 3 つのグループ間で、コルチゾールや ACTH などの HPA 軸指標に違いはありませんでした (Mohammadi et al. 2016)。 参加者が健康なボランティアであった Messaoudi の研究では、プロバイオティクス (L. helveticus R0052 と B. longum R0175 を含む) の投与が参加者の気分症状を改善できることが示されました。プラセボを使用した (Messaoudi et al. 2011)。 通常の一時的な悲しい気分の変化に対する認知反応性の高まりは、うつ病に対する脆弱性の確立されたマーカーであり、介入の重要なターゲットと見なされています (Kruijt et al. 2013)。 スティーンベルゲン等。多種プロバイオティクスを4週間投与した後、現在の気分障害のない参加者では、全体的な認知反応性が大幅に低下しました。 うつ病でない参加者を使用したため、BDI と BAI は介入後に有意に変化しませんでした (Steenbergen et al. 2015)。 気分症状におけるプロバイオティクスの有効性は、健康なボランティアだけでなく、臨床被験者でも示されています. 慢性疲労症候群の患者において、Rao等。 Lactobacillus casei を 2 か月間投与すると、プラセボと比較して BAI は改善されますが、BDI は改善されないことがわかりました。 同時に、糞便中の乳酸桿菌とビフィズス菌は、2 か月の L. カゼイ介入後に増加しました (Rao et al. 2009)。 Akkasheh等。ラクトバチルス・アシドフィルム、ラクトバチルス・カセイ、ビフィドバクテリウム・ビフィダムを含む複数種のプロバイオティクス、またはプラセボをMDD患者に8週間与えました. 彼らは、複数種のプロバイオティクスが大うつ病性障害患者の BDI スコアを大幅に低下させる可能性があることを発見しました (Akkasheh et al. 2016) が、どのプロバイオティクス株が有益な効果を発揮するかは明らかではありません。

1.5 うつ病における小児期の外傷、炎症、および腸透過性 動物実験では、母体の分離、IL-6 レベルの上昇、および抑うつ様行動の増加 (FST における不動時間の増加) などの初期のストレスが (Liu YW et al. 2016) . 最近のメタアナリシスの 1 つでは、小児期のトラウマが成人期の炎症誘発状態に寄与することが示されました (Baumeister et al. 2016)。 さらに、子供時代のトラウマも抑うつ障害のリスクを高めました (Norman et al. 2012)。 メタアナリシスでは、MDD 患者の血清炎症性サイトカインが上昇していることが示されています (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009)。 MDD 患者の全身性炎症に寄与する可能性のあるメカニズムの 1 つは、腸の透過性の増加 (リーキーガット) による細菌の移動です。 図 2 は、小児期の外傷、腸の透過性、炎症、およびうつ病の関係を示しています。

すべての微生物は、微生物関連分子パターン (MAMP) または病原体関連分子パターン (PAMP) を持っています。 腸から漏出する微生物は、MAMP および Toll 様受容体 (TLR) などのパターン認識受容体を活性化します。 IL-6、TNF-αなどの炎症性サイトカインは、一連のシグナル伝達の後に細胞から放出されます。

プロバイオティクスは腸の透過性に影響を与える可能性があります。 HFD 由来の腸内微生物叢は、腸の透過性、全身性炎症、および脳炎症を増加させました (Bruce-Keller et al. 2015)。 ある試験管内研究では、Lactobacillus rhamnosus GG が NF-κB の阻害を通じて腸バリア機能障害と炎症を改善することが示されました (Donato et al. 2010)。 Lactobacillus farciminis の投与は、部分拘束ラットの腸の透過性と炎症を緩和する可能性があります (Ait-Belgnaoui et al. 2012)。

MDD 患者の腸透過性が増加しているという証拠は、Maes の研究によって明らかにされました。 Maes et al は、グラム陰性腸内細菌の LPS に対する血清 IgM および IgA の中央値が、正常なボランティアよりも MDD 患者で有意に大きいことを発見し、腸透過性の増加がグラム陰性微生物叢の転座の増加をもたらすことを示唆している (Maes et al. al. 2008; Maes et al. 2012)。 アルコール依存症の患者では、放射性プローブ 51Cr-EDTA によって測定された腸透過性が高い患者は、正常な腸透過性を持つ患者よりもうつ病と不安のスコアが高かった. 微生物叢の構成と活動は、腸透過性が増加した患者で変化しました (Leclercq et al. 2014)。

1.6 現在の研究の理論的根拠 PS128 は、私たちの共同 PI (Tsai YC) によって伝統的な発酵食品である fu-tsai で発見され、そのゲノム構造は完成しており、その潜在的な免疫調節効果が示されています。 (Chao et al. 2009)。 Lactobacillus plantarum は、一般的に安全であると認められています (GRAS)。 PS128 は、MS マウスで IL-6 レベルを低下させ、IL-10 レベルを上昇させ、うつ病様行動の改善を伴うことができます (Liu YW et al. 2016)。 現在の研究では、腸内微生物叢の組成、腸の透過性と炎症、TLR 発現、血清サイトカイン レベル、MDD 患者の抑うつ症状など、精神生理学に対する PS128 の影響を調査したいと考えています。

メタアナリシスでは、MDD 患者は炎症性サイトカインが高いことが示されていますが (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009)、MDD 患者のサブグループのみがより高いレベルの炎症を示しています。 たとえば、hs-CRP > 3 mg/l の高炎症の定義 (Pearson et al. 2003) によると、高炎症患者の割合は MDD 患者で 24% (Rapaport et al. 2016) であり、45% でした。治療抵抗性うつ病患者の割合 (Raison et al. 2011)。 ベースラインの炎症レベルは、治療反応に影響を与える可能性があります。 たとえば、ベースラインの炎症が高い患者は、ベースラインの炎症が低い患者と比較して、インフリキシマブ (腫瘍壊死因子拮抗薬) (Raison et al. 2013) およびオメガ-3 脂肪酸 (Rapaport et al. 2016) に対する治療反応が良好でした。 Raison の研究では、うつ病の症状に対するインフリキシマブの効果は、ベースラインで炎症レベルが低い人ではプラセボよりも悪かった (Raison et al. 2013)。 したがって、PS128介入研究にMDDと炎症レベルの高い患者を募集します。

PS128は（1）腸内微生物叢の組成を変化させることができると仮定しています。 （２）糞便ゾヌリンレベルによって測定される腸透過性、および糞便カルプロテクチンレベルによって測定される炎症を改善する。 (3) 循環系への病原体の移行を減少させます。これは、TLR 発現の減少によって実証されます。(4) IL-6 と TNF-α、および hs-CRP を減少させ、IL-10 レベルを上昇させます。 炎症レベルの改善が抑うつ症状にも有益な効果をもたらすことを願っています.