12週間の複合運動介入が高齢者の腸内微生物叢に及ぼす影響

胃腸（GI）管とそこに生息し繁殖する微生物は、かつては食物の消化だけを機能とする器官の一部にすぎないと考えられていました。 しかし、過去 10 年間で、胃腸管に存在する微生物が食物を消化するだけではないことを示す証拠が増えてきました。 それらは、免疫機能などの多くの宿主の生理学的システムを形成し、健康的な老化プロセスに貢献する能力を持っています。 さらに、それらは、急性（例えば、急性呼吸器感染症、食中毒）および慢性（例えば、炎症性腸疾患、喘息、うつ病、代謝性疾患）の両方の性質のいくつかの疾患の病態生理学に関与している可能性がある。 宿主の健康に対するこの影響の鍵となるのは、腸内微生物群集の構成と機能的活動です。 これらの特性は両方とも、年齢、食事、ストレス、薬などの要因の影響を受けます。 したがって、腸内マイクロバイオームは改変可能であり、健康と幸福の多くの側面に有益にも有害にも影響を与える可能性があります。

腸内微生物叢の多様性と組成は生涯を通じて変化します。 初期のコロニー形成は出生時に始まり、宿主の生涯を通じて進化し(Larrosa、2016)、2～3歳頃に初期成熟に達し、その後成人期まで比較的安定した状態を保ちます。 宿主が老化し始めると、腸内細菌叢の組成と活動が変化します（Kundu et al., 2017）。 腸内微生物叢の老化は、多様性の低下、回復力の低下（Claesson et al.、2012）、および個人間の変動が大きい（Claesson et al.、2011、2012; The Human Microbiome Project Consortium、2012）という特徴があります。 宿主の健康にとって特に興味深いのは、ビフィズス菌 (Biagi et al., 2010; Gueimonde et al., 2010; Hopkins, 2001; Salazar et al., 2013) および乳酸菌 (Kim & Benayoun, 2020) の量の減少です。病原菌の増加。 これらの変化は、腸内細菌叢の組成の不均衡（腸内細菌叢の異常と呼ばれる）をもたらし、不健康な老化と関連しています。

味覚の変化（Doty et al., 1984）、唾液分泌の減少（Salazar et al., 2017）、咀嚼力の低下（Choi & Lee, 2016; Newton et al., 1993）、全体としてはより単調な食事の摂取につながる可能性があります（Rinninella et al., 2019）。 これに、食欲の低下による栄養素とエネルギーの摂取量の減少（「老化による食欲不振」と呼ばれる現象）（Landi et al., 2016）、腸の生理機能の変化（腸の運動性の低下）（Lovat, 1996）、抗生物質治療 (Bartosch et al., 2004; Iizumi et al., 2017; Pérez-Cobas et al., 2013)、NSAID の摂取 (Mäkivuokko et al., 2010)、ポリファーマシー (Ticinesi et al., 2017)、免疫系の弱体化（Nagpal et al., 2018）や生活環境（Haran et al., 2018）は、最終的に微生物叢のアンバランスにつながり、腸内細菌叢の異常を引き起こします。

腸内細菌異常症では、微生物を介した多くの変化が宿主の健康に影響を与える可能性があります。 たとえば、病原性細菌は腸の関門を妨害する可能性があり、細菌性リポ多糖類（LPS）などのその副産物が全身循環に入り、慢性炎症を引き起こす可能性があります（清水、2018）。 これに、加齢とともに起こる持続的な慢性低悪性度炎症（「炎症」として知られる）や老化過程で起こる免疫老化が加わり、炎症状態が増大し、肥満などのいくつかの疾患/状態の一因となる可能性があります（Ley 1型糖尿病（Wen et al., 2008）、2型糖尿病（Larsen et al., 2010）、炎症性腸疾患（IBD）（Frank et al., 2007）、虚弱（Claesson et al., 2007） 、インスリン抵抗性（Cani et al.、2007）、心血管疾患（CVD）（Wang et al.、2011; W. Zhu et al.、2016）、喘息（Arrieta et al.、2015）、結腸直腸がん（Sobhani et al., 2011）、ストレス関連障害（Burokas et al., 2017）、認知症（Cattaneo et al., 2017）、高血圧（Yan et al., 2017）、アルツハイマー病（Vogt et al., 2017） ., 2017）、パーキンソン病（Santos et al., 2019）および関節リウマチ（Kishikawa et al., 2020）。 さらに、この厳しく制御された生態系の混乱は、エネルギー代謝、栄養素の吸収、食欲の調節、免疫システム、および短鎖脂肪酸 (SCFA) やビタミンなどのいくつかの重要な代謝産物の合成に影響を与えます。 したがって、腸内マイクロバイオームを「より若く」、腸内細菌叢のバランスを崩し、腸内細菌叢のバランスを崩しやすい状態に変える介入は、高齢者においては老化を成功させる一環として望ましい。

博士課程研究プログラムの一部を構成する現在のプロジェクトでは、運動/身体活動 (PA) が高齢者の腸内マイクロバイオームの構成と機能的活動にプラスの影響を与えることができるかどうかに興味を持っています。 比較的新しい研究分野ではありますが、いくつかの研究では、PAと運動が、微生物組成と若年層の機能活性の両方の観点から腸内微生物叢の変化と関連していることが示されています。 たとえば、Barton et al., (2017) は、プロのラグビー選手の腸内細菌叢の組成を、座りっぱなしの対照者と比較し、彼らの細菌叢が明らかに異なることを検証しました。 運動選手は、座りがちな対照と比較して、微生物の多様性が高く、SCFA産生細菌の数が多く、健康関連経路の量が増加していました。 Bressa et al. (2017) も同様の結論に達し、活動的な閉経前の女性は、座りがちな女性と比べて微生物叢の組成が異なることを発見しました。 より具体的には、健康な女性は、フェカリバクテリウム・プラウスニツィ、ローズブリア・ホミニス、アッカーマンシア・ムシニフィラなどの健康増進細菌種をより多く保有していた。 さらに、微生物の多様性と座りがちな行動との間には逆相関があり、いくつかの細菌集団では体脂肪、年齢、筋肉量、身体活動との間に相関関係があることも発見した。 これらの以前の研究は、身体活動が健康に関連する腸内細菌叢と関連していることを示していますが、交絡因子としての食事の影響を制御した研究はありませんでした。 実際、身体的に活動的な人々は、非活動的または座りっぱなしの人に比べて健康的な食事をする傾向があり、これが結果に影響を与える可能性があります。 しかし、Allen et al., (2018)は、6週間の持久運動トレーニングは、食事とは無関係に、痩せている被験者では腸内微生物叢の変化を誘発できたが、肥満の被験者では変化を誘発できなかったことを実証し、運動/PAが実際に腸内細菌叢の変化を誘発できることを示唆している。腸内微生物叢の構成そのもの。 以前の研究では、運動によりSCFAとそれを生成する細菌の濃度を増加させることができました。 しかし、運動によって引き起こされる腸内細菌叢の変化は、参加者が座りっぱなしのライフスタイルに戻った6週間の休薬期間後にベースラインに戻った。 これらの発見は、腸内細菌叢で起こる有益な変化を維持または改善するには、運動の継続が必要である可能性があることを示唆しています。

現在、高齢者を対象に実施された研究に焦点を当てているが、腸内微生物叢に対する運動/PAまたは座りっぱなしの行動の影響についてはほとんど知られておらず、これまでに9件の出版物しかなく、そのうち3件の介入研究のうち2件はアジアで実施された(Taniguchi et al., 2018) ; F. Zhong et al., 2020）および米国で1件（Erlandson et al., 2021）、スウェーデンで実施された6件の観察研究（Fart et al., 2020）、米国（Langsetmo et al., 2019; Q .Zhu et al., 2020)、イスラエル (Magzal et al., 2022)、アイルランド (X. Zhong et al.、2021）およびスロバキア（Šoltys et al.、2021）。 介入研究の期間は 5 (Taniguchi et al., 2018)、8 (F. Zhong et al.、2020)および24週間(Erlandson et al.、2021)。 これに加えて、12週間の期間を有する非ランダム化介入研究もあった(Morita et al., 2019)。 最近発表された、高齢者の腸内マイクロバイオームに対する運動とPAの影響に関する系統的レビュー（Ramos et al., 2022）は、このテーマで実施された人体研究の結果を要約することを目的としており、私たちの研究グループによって作成されました。 PAは、健康に関連する細菌の量を増やし、有害な細菌の量を減らすことができ、より活動的な高齢者は、非活動的な人に比べて、より多くの健康に関連する細菌を含む良好な腸内細菌叢組成を持つ傾向があることがわかりました。 しかし、研究間の方法論的な相違により、どの分類群がPA/運動に最も反応する/最も関連しているかについてのコンセンサスを見つけるのは困難でした。 その体系的レビューで収集された情報に基づいて、この分野での将来の研究に関していくつかの推奨事項が作成されました。たとえば、西洋人集団でより多くの観察研究を行う必要性（出版物の大部分がアジア人集団であるため）、高度な観察研究を行う必要性などです。高齢者のいくつかの重要な交絡因子（食事や体組成など）を制御し、さまざまな種類の運動を組み込むことにより、質の高い運動介入研究を実施します。 もう一つの方法は、高齢者の腸内マイクロバイオームに対する座りっぱなしの行動の影響を評価することです。非活動的な人々は、活動的な人々と比較した場合、腸内マイクロバイオームの組成が異なることが以前に示されているためです。

私たちの研究グループは現在、身体的に活動的な高齢者と身体的に活動的ではない地域在住の高齢者の腸内マイクロバイオーム構成を比較することを目的とした観察研究を実施しています。 私たちは、英国の高齢者 100 人のサンプルの腸内マイクロバイオームに運動/PA が有益な効果をもたらすかどうかを調査し、体組成、心肺機能、身体機能と特定の細菌分類群との間に関連性があるかどうかを評価したいと考えています。