Ioannis Alexandros Charitos , Marica Colella, Domenico Maria, Carretta, Luigi Santacroce |
要約 |
| 背景: 本レビューでは、予防医学および一般的な健康増進の分野における新たなフロンティアとして、腸内細菌叢の研究とプロバイオティクスの利用（特にヒトを対象としたもの）を取り上げる。腸内細菌叢におけるプロバイオティクスの有益な作用や機能は、科学、医学、製薬の各分野においてますます関心を集めている。食事やプロバイオティクスが腸内細菌叢を変化させ得ることは既に知られているが、その介入方法や適切なタイミングについては、さらなる詳細な研究が必要とされている。しかし、ヒトにおける身体活動、腸内細菌叢、そしてプロバイオティクスの相互関係、とりわけ身体運動とプロバイオティクスの間の特定のメカニズムについては、依然として不明な点が多い。 |
| 考察:本研究では、身体運動が微生物叢の組成を変化させ得るか否か、またどのように変化させるか、そしてプロバイオティクスがその過程をどのように促進し得るかを明らかにしようと試みた。そのため、微生物叢の変化については、多様性と組成の双方の観点から検討を行った。 |
| 結論: 検討対象となった研究では、実施のタイミングや介入の種類、さらにはプロバイオティクスの利用といった点において、極めて多岐にわたる身体運動が提案されています。 |
| 目次（クリックして記事にアクセスできます） |
| 1. はじめに |
| 2. プロバイオティクスの機能 |
| 3. プロバイオティクスのための食品マトリックス |
| 4. 宿主の健康に対するプロバイオティクスの影響 |
| 5. 身体活動時における腸-脳軸 |
| 6. 身体活動と腸内細菌叢の変容 |
| 7. 運動とプロバイオティクス・サプリメント |
| 8. 結論 |
| 本文 |
| 1.はじめに |
| 世界保健機関（WHO）は、プロバイオティクスを「適切な量を摂取した際に、ヒトに健康上の利益をもたらす生きた微生物」と定義しています。ラクトバチルス・カゼイ（Lacticaseibacillus casei）、ラクトプランチバチルス・プランタルム（Lactoplantibacillus plantarum）、ラクトバチルス・ブルガリックス（Lactobacillus bulgaricus）、ラクトバチルス・アシドフィルス（Lactobacillus acidophilus）、ビフィドバクテリウム・ロンガム（Bifidobacterium longum）、ビフィドバクテリウム・インファンティス（Bifidobacterium infantis）、ストレプトコッカス・サーモフィルス（Streptococcus thermophilus）、および大腸菌（E. coli）株など、いくつかの菌種が、免疫調節や腸管バリア機能に関与していることが示されています（1,2）。これらの菌種は、過敏性腸症候群や抗生物質関連下痢症といった特定の疾患の治療を目的として製品化されています。この治療法の主な概念は、健康増進や腸内細菌叢の調節において「有益な」微生物叢が担う生理的機能を模倣する手段を提供することにあります（3）。プレバイオティクスの摂取は、プロバイオティクスの効果を高めることができます。プレバイオティクスとは、ガラクトオリゴ糖やイヌリンなどの難消化性オリゴ糖を含む栄養素と定義されています。プレバイオティクスとプロバイオティクスを組み合わせたものは、シンバイオティクスと呼ばれます（4）。腸内細菌叢はこれらの食物繊維を選択的に発酵させて短鎖脂肪酸を産生し、宿主の健康に好ましい影響をもたらします。腸内細菌叢は、代謝、免疫、および調節機能を担う細菌群によって構成されています。腸内細菌叢と生体の健康との関係は相互依存的なものであり、その恒常性が変化すると、悪影響や疾患を引き起こす可能性があります（5,6）。 |
| 同時に、生活環境やその他の環境要因も腸内細菌叢の変化を引き起こし得ます。腸内細菌叢の恒常性バランスと身体の健康との間にあるこうした「悪循環」を背景に、そのバランスの維持に役立つ食品の探索が進められています（7）。 |
| 腸内細菌叢の構造と環境を理解することは、その健全な状態を促進し得る食品を評価する上で不可欠な段階です。腸内細菌叢は、消化管内のどの部位を基準とするかによって異なります（8）。 |
| 研究により、微生物叢は極めて高い多様性を有することが示されており、2,172種が同定されました。そのうち93.5%はシュードモナス門（Pseudomonadota）、バシラス門（Bacillota）、アクチノマイセス門（Actinomycetota）、およびバクテロイデス門（Bacteroidota）に属し、その多くは偏性嫌気性菌でした（7）。 |
| これらの中で、通常、微生物叢の大部分を占める門はバクテロイデス門（Bacteroidota）とバシラス門（Bacillota）であり、アクチノマイセス門（Actinomycetota）、シュードモナス門（Pseudomonadota）、およびベルコミクロビウム門（Verrucomicrobia）は通常、二次的な存在にとどまります。微生物の数や種類は消化管の部位によって異なり、その分布はpH、酸素、栄養素の利用可能性、消化管内の流速、および分泌される酵素によって決定されます（9）。例えば、細菌濃度は胃では比較的低い（10 CFU/g）ですが、回腸では（1 × 10⁷）CFU/g、結腸では（1 × 10¹²）CFU/gへと段階的に増加します。胃および小腸上部における微生物濃度は、消化管内の過酷な環境条件のため、（1 × 10⁴）CFU/mL未満となっています。一方、小腸下部および結腸における細菌密度は（1 × 10¹¹）～（1 × 10¹²）CFU/mLの範囲にあり、これらの部位が最も多くの微生物を保持しています（10,11）。 |
| 現代の生活様式と相まって、一般の人々の健康は、本人も気づかないうちに損なわれている可能性があります。抗生物質の過剰摂取や日常的なストレスは、腸内細菌叢のバランスの乱れ（ディスバイオシス）を助長する重要な要因となります。腸内細菌叢の恒常性は生体の正常な機能と密接に関わっているため、その乱れは様々な疾患や健康上の問題を引き起こす恐れがあります。プロバイオティクスは、腸内の恒常性維持において重要な役割を果たします。健康的な食事や生活習慣と組み合わせてプロバイオティクスを摂取することは、こうした問題の根本的な解決に寄与し得ます。しかし、プロバイオティクスが腸内細菌叢に対して有益な作用を発揮するためには、消化管内の過酷な環境を生き延び、腸管上皮に付着・定着する必要があります。in vitro（試験管内）法は、消化管内での消化過程で生じる変化を研究・理解するための有用なツールです。これらは迅速かつ経済的な手法であり、特定の食品基質に固定化されたプロバイオティクス菌が、消化管を通過する際に生存できるかどうかを予測することを可能にします。 |
| 2. プロバイオティクスの機能 |
| 前述の通り、プロバイオティクスは「適切な量を摂取した際に、宿主に健康上の利益をもたらす生きた微生物」と定義されています。これらは、腸内細菌叢のバランスを改善する効果を通じて消費者の健康に寄与する、生きた微生物を含む食品サプリメントです。これらはGRAS（Generally Recognized as Safe：一般に安全と認められる）とみなされており、すなわち、摂取しても安全であると一般的に認められています。プロバイオティクスには、自然環境から分離された、主に乳酸菌（ラクトコッカス属、ラクトバチルス属、ストレプトコッカス属、エンテロコッカス属など）やビフィズス菌といった生きた微生物が含まれます（14）。 |
| 最も一般的なプロバイオティクスは、ラクトバチルス科およびビフィドバクテリウム属、バチルス属に属する細菌です。したがって、ラクトバチルス属、エンテロコッカス属、ペディオコッカス属、ストレプトコッカス属、ロイコノストック属など、そのほとんどは乳酸菌群に属します。これらはヒト腸内細菌叢の重要な生理学的構成要素であり、主要な代謝産物として乳酸を産生します（15,16）。 |
| すなわち、これらはヘキソース（六炭糖）を乳酸に変換することでpHを低下させ、酸性環境を作り出すことができます。ラクトバチルス科（Lactobacillaceae）の細菌は、桿菌のグラム陽性菌であり、通性嫌気性または微好気性の性質を持ちます。酸や胆汁に対する高い耐性、腸管表面への付着能、低pH下での生存能力、そして抗菌活性といった特徴を備えていることから、プロバイオティクスとして選定されています（15）。 |
| ビフィドバクテリウム属（Bifidobacterium）は、グラム陽性、非運動性、嫌気性の細菌を含みます。これらはヒトの消化管や膣に生息しています。胆汁酸塩に対して効果的な耐性を示すことから、プロバイオティクスとして選定されています。ラクトコッカス属（Lactococcus）には、発酵製品の製造に用いられるグラム陽性乳酸菌が含まれます。食品担体の物理化学的特性は、胃を通過する際のプロバイオティクスの増殖や生存に影響を及ぼします（17）。 |
| 代謝の観点から見ると、乳酸菌はグルコース、フルクトース、ラクトース、ガラクトースといった様々な炭素源から、多量の乳酸やその他の代謝産物を産生します。グルコース代謝に関しては、ホモ型（ホモ発酵型）とヘテロ型（ヘテロ発酵型）に分類されます。ホモ型は乳酸のみを産生するのに対し、ヘテロ型はエタノール、酢酸、二酸化炭素など、他にも多くの代謝産物を産生します。また、乳酸菌はバクテリオシン、細胞外多糖、酵素といった二次代謝産物を産生することもあります。これらは、発酵食品の品質向上や保存性の改善に寄与し得ます（18）。 |
| プロバイオティクスを強化した食品とは、十分な量の生きた微生物（すなわち、1食分あたり少なくとも10⁹個のコロニー形成単位［CFU］）を含む製品と定義されます。それらは、宿主の健康に有益な効果をもたらすように腸内微生物叢を変化させる能力を有していなければなりません（19,20）。 |
| 3. プロバイオティクスのための食品マトリックス |
| プロバイオティクス菌株は生きた微生物であり、その生存と増殖には特定の条件を必要とします。摂取によって体に有益な効果をもたらすためには、適切な方法で摂取することが不可欠です。不適切な方法での摂取や、誤った処理・保管を行った場合、微生物が死滅し、腸内で機能しなくなる可能性があります。したがって、摂取時にプロバイオティクスが生存し続けるためには、適切な担体（キャリア）に含まれている必要があります（21）。食品のどのような物理化学的要因がプロバイオティクスを保護する環境となるのかを特定することが重要です。これらの要因（酸性度、タンパク質組成など）の特性は、プロバイオティクスの生存という、最も重要かつ決定的な点に寄与するものである必要があります。生存は、抗菌性、酸や酵素への耐性、上皮への付着能といった他の特性に優先する、最も重要な要素です（22）。 |
| 主な目的は、プロバイオティクスの生存を確保することにあります。プロバイオティクスの生存は、製品の製造・貯蔵の初期段階や保存条件、さらには消化管を通過するまでの間に製品に含まれる他の微生物や成分との相互作用によって脅かされる可能性があります。脂肪の含有量や性質、タンパク質の種類、pH、糖分などは、プロバイオティクス菌の生存に影響を及ぼす極めて重要な要因であると考えられています。こうした変数を理解することは、食品が微生物をより効果的に保持できるよう、それらの条件を最適化する手法の探求につながっています。食品はプロバイオティクスの担体（キャリア）として利用されます。食品の物理化学的なマトリックスは、消化管を通過する際のプロバイオティクスの増殖や生存に影響を及ぼします。プロバイオティクスを保護する食品の最も重要なメカニズムの一つは、好ましいpH環境を提供し、それによって安定性を確保することにあります。 |
| 4. 宿主の健康に対するプロバイオティクスの影響 |
| プロバイオティクス製品の摂取は、人体に数多くの有益な効果をもたらす可能性があります。プロバイオティクスは、その抗菌作用により、腸管疾患やその他の疾患への対処、血清コレステロール値の低下、および免疫系の活性化に寄与します。さらに、プロバイオティクスの摂取は有益な微生物の増殖を促進し、潜在的に有害な細菌を抑制するとともに、生体の防御機能を強化します（23）。いくつかの研究において、ヨーグルトの本来のスターター（種菌）であるストレプトコッカス・サーモフィルス（Streptococcus thermophilus）やラクトバチルス・デルブルエッキ・亜種・ブルガリクス（Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus）は、ロタウイルス感染時の免疫系強化や糞便中酵素に対して影響を及ぼさなかったことが示唆されています。これらの結果について論じている科学論文の多くは、ラクトバチルス・アシドフィルス（L. acidophilus）やビフィドバクテリウム属（Bifidobacterium）の菌株を用いた研究に言及しています。Fuller（1989）は、プロバイオティクス細菌の有益な効果や治療への応用についていくつか挙げています（24,25）。とりわけ、プロバイオティクスの摂取は、腸内微生物叢の正常な環境の維持に寄与し、乳糖不耐症を軽減し、抗がん作用を示すことが示唆されています。治療への応用に関しては、プロバイオティクスは、泌尿生殖器感染症の予防、便秘の緩和、ならびに高コレステロール血症や骨粗鬆症の予防に寄与する可能性があります（26）。 |
| 腸内微生物叢と宿主の健康との間のバランスの乱れ（ディスバイオシス）は、クローン病や潰瘍性大腸炎を引き起こす可能性があります。この乱れは、腸内における炎症促進性サイトカインと抗炎症性サイトカインのバランスを変化させるよう腸内細菌に作用し、主に腸管の疾患や障害に対する素因を形成する結果となります（27）。 |
| したがって、ディスバイオシス（腸内細菌叢のバランスの乱れ）は肥満の一因となっている可能性があります。こうした背景から、この状態を改善・管理できるプロバイオティクスの特定に対する関心が高まっています。肥満の原因は多岐にわたりますが、それに対抗しうるプロバイオティクスを見つけるためには、肥満が引き起こされるメカニズムを解明することが重要です。主要な要因の一つとして、脂質プロファイル（血中脂質の状態）の異常、すなわち脂質異常症が挙げられます。そのため、脂肪細胞内への脂質蓄積を抑制できるプロバイオティクス菌株を見出すことは、プロバイオティクスの摂取を通じた肥満治療への貢献という点で、有望な成果をもたらす可能性があります（28）。 |
| 高コレステロール血症は、心血管疾患、メタボリックシンドローム、および2型糖尿病の重要な発症要因です。その治療にはスタチン系薬剤が一般的に用いられていますが、頭痛、下痢、便秘といった副作用を伴うことがあります。こうした副作用の存在から、高コレステロール血症への対処として機能性食品を選択する患者が増えています。プロバイオティクスは、心血管疾患の低減に寄与することが広く示されています（29）。プロバイオティクスが生体に及ぼす作用の中で特に注目されているものの一つに、腸-脳軸への関与があります。腸-脳軸とは、腸管神経系（ENS）と中枢神経系（CNS）との間のつながりおよび双方向的な情報伝達を指します。この軸は、代謝の恒常性維持に不可欠であるだけでなく、情動や気分、さらには高次認知機能全般にも影響を及ぼす、複雑な双方向性の経路です（30）。 |
| これは、中枢神経系、自律神経系（ANS）、脳、脊髄、および視床下部-下垂体-副腎（HPAA）系が関与する複雑なシステムです。腸-脳軸は、中枢神経系と腸管神経系との間の双方向的な関係および相互依存性を示すものです。身体活動中において、この相互作用を理解すること、そして健全な腸内細菌叢が身体の神経系にどのような影響を及ぼし、また逆に神経系が腸内細菌叢にどのような影響を与えるのかを理解することは重要です（31）。 |
| 最後に、プロバイオティクスが腸管感染症を制御する能力は、その抗菌作用に由来します。ビフィズス菌やラクトバチルス科（Lactobacillaceae）に属する菌などのプロバイオティクス細菌は抗菌作用を有しており、特にラクトバチルス・アシドフィルス（L. acidophilus）やビフィドバクテリウム・ビフィダム（B. bifidum）といった菌種は、食中毒の原因となる病原菌に対して増殖抑制作用を示します（32）。研究によれば、ラクトバチルス・ラムノサス（Lactobacillus rhamnosus） GG（ATCC 53103）は、糞便中の酵素活性を低下させ、小児における抗生物質関連下痢症を軽減し、さらに免疫応答の調節に寄与する働きがあることが示されています。長時間の身体運動後にアスリートが感染症を発症する要因として、腸管内病原菌の増殖が関与している可能性があります。しかしながら本事例においては、競技中および競技後を通じて、消化管レベルでの感染や炎症といった問題は報告されていません（33）。 |
| 5. 身体活動時における腸-脳軸 |
| 運動は腸内細菌叢の多様性に好影響を及ぼし、タンパク質摂取量やクレアチンキナーゼ値と正の相関を示します。アスリートでは、バクテロイデス門（Bacteroidota）の割合が低く、バシラス門（Bacillota）の割合が高いことが認められています（34）。 |
| これは、アスリートが単に腸内細菌叢だけでなく、生体内のユビオシス（善玉菌優位の健全な菌叢バランス）を促進するような生活様式を実践しているためです。計画的なトレーニングに伴う血圧低下や組織の低酸素状態といった生体内の変化が、腸内細菌叢の変化をもたらします（35）。 |
| 実際、アスリートは炎症マーカーが低く、代謝マーカーも良好です。運動は、慢性炎症の抑制を介して疾患の罹患率低下に関連していると考えられています。したがって、運動によってビフィドバクテリウム属（Bifidobacterium spp.）、アッカーマンシア属（Akkermansia spp.）、およびラクトバチルス科（Lactobacillaceae）の細菌は増加しますが、シュードモナス門（Pseudomonadota phylum）、ツリシバクター属（Turicibacter genus）、およびリケネラ科（Rikenellaceae family）の細菌は増加しません（36）。 |
| 一方、過度な運動は生理的ストレスや、免疫防御機能における可逆的な変化を引き起こします。こうした変化は、T細胞およびB細胞の数と機能、ナチュラルキラー（NK）細胞の活性、好中球の機能、唾液中IgA濃度、ならびに顆粒球の酸化能に関連しています。また、ストレスホルモン、炎症促進性および抗炎症性サイトカイン、そして活性酸素種（ROS）の放出も増加させます（37）。 |
| 実際、コルチゾール分泌の亢進は、微細な反復性筋損傷やエネルギーの過剰摂取・不足と相まって、免疫調節機能に悪影響を及ぼします。免疫系の機能変化は、腸粘膜にも悪影響を与えます。したがって、こうした状態は、腸内細菌叢における重度のディスバイオシス（菌叢バランスの乱れ）を招くだけでなく、腸-脳軸のみならず、腸-肝、腸-肺、腸-口腔といった他の軸を含めた全身的な調節不全を引き起こす可能性があります。これは、パフォーマンスの低下を招く倦怠感の一因となるだけでなく、さらなる病理学的障害や疾患の原因ともなります（32）。 |
| このように、数多くのメカニズムや何百もの物質・神経伝達物質を介して、これら2つの複雑なシステム間の関係は絶えず変化しており、プラスとマイナスの両方の影響を及ぼし得ます。急性のストレス（身体的および／または精神的）は結腸の透過性を高め、インターフェロン・ガンマ（IFN-γ）の過剰産生を招く可能性があります。では、運動はどのようにして腸内細菌叢の構成を変化させるのでしょうか？いくつかの研究により、腸と筋骨格系の間には腸-筋軸（GMA）と呼ばれる双方向の相互作用が存在し、それが腸・脳軸（GBA）とも相互に関与していることが示唆されています。この軸の存在は、筋骨格系の収縮がマイオカインの放出を介して抗炎症作用をもたらすという証拠に基づいています。マイオカインは、運動や身体活動中に、全身の代謝に関与する重要なインクレチンであるグルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）の分泌を媒介する上で重要な役割を果たしているようです。例えば、インターロイキン-6は、回腸のL細胞によるグルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）の分泌に関与しています。この軸の存在を示すさらなる証拠として、腸内細菌叢による短鎖脂肪酸の産生が挙げられます。短鎖脂肪酸は筋細胞のミトコンドリアにおける代謝エネルギーの媒介物質であり、グルコース代謝の調節に部分的に寄与しています。さらに、短鎖脂肪酸は腸管L細胞上の特定のGタンパク質共役受容体（GPR41およびGPR43）に作用し、グルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）の分泌を促進します。短鎖脂肪酸を産生する細菌は複数存在しますが、代表的なものとしては、酢酸（酪酸に変換可能）を産生するビフィズス菌（アクチノマイセス門）や、プロピオン酸（酢酸に変換可能）を産生するアッカーマンシア属（ベルコミクロビウム門）が挙げられます。酢酸と酪酸はいずれも筋肉における脂肪の酸化を促進し、筋線維の酸化状態を変化させます。したがって、酢酸と酪酸は代謝の柔軟性に影響を及ぼし、エネルギー源として脂質や炭水化物を利用する能力を高めます。また、酪酸はヒストン脱アセチル化酵素を阻害することで、筋タンパク質を異化から保護し、加齢に伴う筋肉量の減少を防ぎます。さらに、身体運動によって細菌叢が短鎖脂肪酸を利用しやすくなることも報告されています。これらの知見や選定された研究で得られたデータは、筋肉と腸を結ぶ腸-筋軸が実際に存在し、それが部分的に腸・脳軸によって制御されていることを示唆しています。 |
| しかし、これがどのような機序で生じるのかについては、まだ明確に解明されていません（41）。前述した不快な心理状態による悪影響は、中枢神経系と腸管神経系の間に強い依存関係や相互のつながりがあることを示しています。その逆の経路、すなわち身体の腸内細菌叢の健全な状態が、プロバイオティクス細菌を介して脳に適切なシグナルを送り、潜在的な疾患に影響を及ぼし得るという点に注目する価値がある（30）。さらに、カテコールアミン（アドレナリンやノルアドレナリン）の血中濃度が高い状態はリンパ球の活性化が亢進する時期と一致する一方、運動後のコルチゾール濃度が高い時期はリンパ球数の減少と関連していることも観察されています。免疫能には個人差があり、それは年齢、栄養状態、回復状況、運動能力、ストレッサーの有無に加え、トレーニングとは無関係な要因や個人のストレス耐性などにも左右されます（42）。こうした多様な要因が、アスリートによって疾患に対する脆弱性が異なる理由を説明しています。全体的な負荷（強度および作業量）を適切に管理する戦略がプログラムに組み込まれていれば、多くのアスリートは高負荷のトレーニングを行うことが可能であるはずです。米国スポーツ医学会（ACSM）は、アスリートやコーチに対し、ストレスに関連する疾患のリスクが高まる時期について十分に注意を払うよう推奨しています（43,44）。 |
| 身体活動や定期的な運動には免疫調節作用があり、座りがちな生活様式と比較して、免疫機能を高め、感染症のリスクを低減させます。対照的に、長時間にわたる急激な運動や、強度の高いトレーニングを繰り返した後は、一時的に感染症のリスクが高まります（図1）（33）。 |
 |
| 図1. 身体活動と腸内細菌叢との関連に関する仮説を示す図 |
| 結論として、身体活動が免疫系に及ぼす影響は、運動やトレーニングの様式や強度に大きく依存することが示されています。また、腸内細菌叢は、骨格筋を含む身体の離れた複数の臓器における病態生理に影響を及ぼし得ます。実際、腸-筋軸は、筋タンパク質の蓄積や筋機能を制御する役割を担っています。免疫系はこれらの過程において根本的な役割を果たしており、腸内細菌叢の構成から影響を受けると同時に、その微生物群集の形成にも寄与しています（45,46）。 |
| 6. 身体活動と腸内細菌叢の変容 |
| 一般的に、身体活動や過度な運動は、腸内細菌叢の構成を変化させる（33）。これらの結果には、座りがちな生活習慣や食事内容といった他の要因が影響を及ぼした可能性もありますが、データ収集期間中に食事や気分の変化は報告されていません。しかし、身体活動と腸内細菌叢との相互作用をより深く理解するためには、健康な集団および疾患を有する集団を対象とし、多職種連携チームによる計画的なトレーニングプログラムを用いたさらなる研究が必要です。 |
| ある臨床研究において、65歳以上の健康な非活動的な高齢女性を対象に、運動介入が腸内細菌叢の構成に及ぼす影響が調査されました。この研究では、食事内容や栄養補助食品の摂取に変更を加えることなく、毎日行う12週間の早歩きプログラムが、バクテロイデス（Bacteroides）属の相対存在量を増加させるとともに、心肺持久力の向上にも寄与することが示されました。先行研究では、運動が動物において、健康増進に寄与するビフィズス菌（Bifidobacterium）や乳酸菌（Lactobacillus）の構成を良好に変化させる一方、免疫機能障害や過敏性腸症候群に関連するツリシバクター（Turicibacter）属の構成には悪影響を及ぼすことが既に示されています。別の動物実験（マウス）でも、6週間のトレッドミル走行プログラムによってバクテロイデス（Bacteroides）属の存在量が増加したことが報告されています。総じて、有酸素運動は健康な高齢女性の腸内細菌叢を変化させ得ると言えます。したがって、他の研究も踏まえると、健全な腸内細菌叢を維持することは、様々な疾患に対する予防因子となり得ると考えられます。有酸素運動が微生物構成を変化させるメカニズムとしては、結腸内での通過時間の変化と、それに伴う腸管内腔のpH変化が関与している可能性があります。具体的には、通過時間が長くなると腸内細菌叢の多様性が低下しますが、これは結腸近位部から遠位部への移動に伴うpHの上昇と一致しています。また、別の無作為化クロスオーバー試験では、62歳から76歳の日本人高齢男性33名を対象に、レジスタンス運動が高齢者の腸内細菌叢をどのように変化させるか、そしてその変化が心血管代謝関連の表現型と関連しているかどうかが評価されました。個人間の腸内細菌叢の変化を比較したところ、短期間の運動プログラムは微生物叢の多様性や構成に大きな影響を及ぼさないことが明らかになりましたが、わずかな変化であっても心血管代謝リスク因子の低下と関連していることが示されました。さらに、予備的な解析により、介入期間中にメタゲノム機能の一部に変化が生じたことも示唆されました。これらの知見は、腸内細菌叢の実際の機能および推定される機能を浮き彫りにし、微生物叢が心血管代謝の健康維持における媒介役であることを示唆しています。運動と腸内細菌叢との関係を解明し、心血管代謝疾患の予防におけるマイクロバイオームの有益な役割を明らかにするためには、今後、大規模かつ長期的な研究が必要です（49）。なお、これらの変化は、心肺持久力の向上が見られない状況下で生じたものでした。これらの知見により、持続的な有酸素運動に対する腸内細菌叢の応答メカニズムや、それが高強度競技に取り組むアスリートにどのような意味を持ち得るかについての理解が深まりました。具体的には、バクテロイデス（Bacteroides）属やオシロスピラ（Oscillospira）属の増加、およびクロストリジウム（Clostridium）サブクラスXIVaやクロストリディオイデス・ディフィシル（Clostrioides difficile）の減少が認められました。バクテロイデス（Bacteroides）属については、宿主や腸内環境に応じて有益にも有害にもなり得るという、相反する役割を持つことが知られています。一方、オシロスピラ（Oscillospira）属は、痩せ型の代謝特性と正の相関を示しました。クローン病や非アルコール性脂肪肝炎（NASH）の患者では、その相対量が減少していることが示されています。これらの結果は、オシロスピラ（Oscillospira）属が宿主の健康、特に心血管代謝の健康に有益な役割を果たしている可能性を示唆しています。ヒトにおける感染性下痢の主な原因菌であるクロストリディオイデス・ディフィシル（Clostrioides difficile）に関しては、身体運動が同菌による毒素産生を抑制し得ることが示されました。さらに、介入期間中、腸内細菌叢における本菌の減少は、最大酸素摂取量の増加、ならびに心臓足首血管指数（CAVI）および糖化ヘモグロビン（HbA1c）の低下と関連していました。最後に、最も増加した細菌種はロゼブリア・ホミニス（Roseburia hominis）およびスブドリグラヌルム（Subdoligranulum）属の細菌であり、これらはいずれも酪酸産生菌です。酪酸は短鎖脂肪酸の一種であり、腸内環境の調節、炎症や酸化ストレスの抑制、上皮バリア機能の強化、内臓知覚過敏の緩和において重要な役割を果たします。 |
| ある症例報告では、無支援での大西洋横断を完遂した4名の熟練アスリートを対象に、長時間かつ高強度の運動が腸内細菌叢に及ぼす影響が観察されました。その結果、高強度運動は熟練アスリートにおいて、細菌叢の多様性や酪酸産生菌種の増殖を促進し、特定の機能を持つ遺伝子の代謝能に好ましい影響を与えることが確認されました。これらの変化は、食事の構成要素（食材の種類など）は異なるものの、エネルギー量、主要栄養素、食物繊維量については同等に保たれた条件下で評価されました。横断中、ドレア・ロンカテナ（Dorea longicatena）、ローズブリア ホミニス（Roseburia hominis）、およびスブドリグラヌルム（Subdoligranulum）属は増加した一方、バクテロイデス・ファインゴルディ（Bacteroides finegoldii）は減少しました。また、シュードモナス（Pseudomonadota）門、ベイロネラ（Veillonella）属、ストレプトコッカス（Streptococcus）属のレベルが上昇し、アロプレボテラ（Alloprevotella）属やスブドリグラヌルム（Subdoligranulum）属のレベルは低下しました。腸内代謝を改善し、インスリン感受性と正の相関を示すドレア・ロンカテナ（Dorea longicatena）も増加しました。さらに、ある研究では、フェカリバクテリウム（Faecalibacterium）属などの酪酸産生菌属が最も大きく増加しました。加えて、ベイヨネラ（Veillonella）属の増加も認められ、同菌が乳酸回路に関与していることも示されました。これらの結果はすべて、身体活動が（非常に多様な様式ではあるものの）健全な腸内細菌叢（ユーバイオシス）の形成に影響を及ぼし、場合によっては（クロストリジウム属など）病原性細菌のレベルを低下させることを示しています。高強度の身体活動において、アスリートのパフォーマンス向上に寄与しうる菌種が増加した点は興味深い事実です。複数の論文で変動が報告された微生物種は多岐にわたり、その変化の様相も一様ではありません。最後に、別の症例報告では、32歳の男性ウルトラマラソンランナーを対象に、激しい運動が腸内細菌叢に及ぼす影響が調査されました。腸内細菌叢の制御は、ヒトの健康維持や治療において重要な意義を持ちます。本研究は、高強度運動介入後の腸内細菌叢の変化として、これまでのヒトを対象とした文献の中で最も急速かつ一貫した変化を実証しました。こうした腸内細菌叢の変化は、健康に対する運動の重要性を改めて浮き彫りにしています。分類学的な豊かさ（アルファ多様性）は健全な腸内細菌叢の指標と見なされることが多いですが、本事例では、レースに向けた19週間のトレーニング後にこの多様性が低下しました。これは、酪酸産生に関与する有益な細菌種（例：フェカリバクテリウム属、ベースラインからレース前までに40%増加）の増殖と、それに伴う重要度の低い微生物の減少、および*ベイヨネラ（Veillonella）属の増加によるものと考えられます。近年の研究では、ベイヨネラ（Veillonella）属が乳酸サイクルに関与していることが示唆されています。また、競技後には他にも、病原性種を含むヘモフィルス（Haemophilus）属やストレプトコッカス（Streptococcus）属の出現といった動態の変化も観察されました。腸内病原菌の増殖は、長時間の身体運動後にアスリートが感染症を発症する一因となっている可能性があります。しかし本事例においては、競技中および競技後を通じて、消化管レベルでの感染や炎症といった問題は報告されていません（51）。 |
| 7. 運動とプロバイオティクス・サプリメント |
| 近年、健康やトレーニング、ひいては競技パフォーマンスを最適化するためにプロバイオティクス・サプリメントを利用するプロアスリートが増えており、科学界でもその点に関心が寄せられています。前述の通り、プロバイオティクス・サプリメントには多くの細菌（特に乳酸菌）が含まれており、これらは消化管内に定着した後、摂取者の健康に一連の有益な効果をもたらします。しかし、特定の集団であるアスリート（特にトップレベルのアスリート）に対する効果を検証する科学的研究は、動物実験や一般集団に見られる様々な病態を対象とした研究に比べて、著しく遅れているのが現状です（52）。アスリートは、食事、身体活動、さらには彼らが直面する多種多様なストレス要因や刺激など、幅広い要素が複雑に相互作用する環境に置かれているため、トレーニングや競技活動の最中に調査を行うことは往々にして困難です。いずれにせよ、トレーニング、生活習慣、食習慣をうまく管理・両立させることは、トップレベルのアスリートにとって大きな課題です。彼らは競技活動に加え、社会生活や家庭生活、仕事、遠征など、多岐にわたる活動を抱えているからです（53）。 |
| したがって、競技で高いパフォーマンスを発揮するためには、アスリートは自身の健康状態を良好に保つことを最優先すべきです。そのための手段として、プロバイオティクス（善玉菌）を含むサプリメントの利用も挙げられます。アスリートがこれらを摂取する主な目的は腸内環境を整えることにあります。なぜなら、たとえ軽度の不調であっても、トレーニングや競技成績に悪影響を及ぼしかねないからです（54）。 免疫学的な観点から見ると、呼吸器系と消化器系は、生体の防御機構を担い、粘膜の恒常性を維持する上で主要な役割を果たしています。呼吸器（特に中咽頭）や消化器の粘膜表面に備わったこれらの防御機構は、一般的な病原性微生物の侵入や攻撃からアスリートの体を守る重要な役割を担っています（55）。 しかし、激しい運動や長時間の運動（あるいはその両方）を行うと、多くの場合、粘膜の健全性が損なわれ、吐き気、鼓腸（お腹の張り）、疝痛（さしこむような腹痛）、下痢、さらには消化管出血といった不快な症状が引き起こされることがあります。そのため、スポーツ医学の専門家たちは、激しいトレーニングや運動中にアスリートの呼吸器系や消化器系が弱まるリスクを可能な限り低減させるべく、様々な栄養サプリメントの活用を含む栄養管理策の導入に努めてきました（56,57）。 |
| アスリートの身体、とりわけ上気道や消化管の防御機能を強化するという文脈においてこそ、プロバイオティクス・サプリメントの活用が重要な役割を果たします。実際、過去10年間でプロバイオティクスの利用や、その作用機序および有効性に関する研究は増加の一途をたどっています。長距離ランナー、特にマラソンランナーが行うような、ほぼ連日にわたる激しい運動やトレーニングは、多くの場合、上気道感染症の発症率上昇と関連しています。同時に、ランナーの間では消化器系の不調も極めて頻繁に見られます（52）。 |
| L.ラムノサスGGサプリメントの有効性を検証するため、対照群を設けた無作為化盲検試験が、計141名のマラソンランナーを対象に実施されました。このサプリメントは3ヶ月間にわたり摂取され、その後、選手たちはマラソンレースに出場しました。その結果、介入群と対照群（プラセボ群）の間で、上気道感染症の発生や健康な日数の合計について、統計的に有意な差は認められませんでした。また、消化器系の症状（イベント）の発生数についても統計的な差は見られませんでした。しかし、プロバイオティクス・サプリメントを摂取した選手は、対照群と比較して、トレーニング中に生じた消化器系の不調からの回復が統計的に有意に早いことが示されました（回復期間の平均は2.9日対4.3日）。選手権大会に出場する選手にとって、たとえ1日でも多くトレーニングできることは大きな利点となるため、プロバイオティクス・サプリメントが選手の健康にもたらすこの効果は、重要な意義を持つと言えます。 |
| 別の臨床研究として、アスリート（男女の持久系競技者）の免疫応答の変化に対するラクトバチルス・サリバリウスによるプロバイオティクス・サプリメントの有効性を検証した、無作為化二重盲検対照試験が挙げられます。計66名のアスリートが参加し、介入群は当該プロバイオティクス（2 × 10¹⁰ CFU）を16週間にわたり毎日摂取しました。その結果、以下の評価項目において、2つの群間に統計的に有意な差は認められませんでした：a) 上気道感染症の発生数・重症度・持続期間、b) 白血球・好中球・単球・リンパ球の数、c) 唾液中のIgA濃度、d) 唾液中のリゾチーム濃度。したがって、このプロバイオティクス・サプリメントは、持久系アスリートに対して統計的に有意な利益や利点をもたらさないものと考えられます（59）。 |
| 別の研究では、4週間にわたる激しいトレーニングを行うアスリートを対象に、ラクトバチルス・ラムノサスとラクトバチルス・パラカゼイという微生物を組み合わせたプロバイオティクス・サプリメントの摂取が、酸化ストレスに及ぼす有効性が検討されました。具体的には、介入群にはこれら2種類の微生物を1:1の比率（1日あたり約1×10⁹ CFU）で含むサプリメントが投与され、対照群にはサプリメントが投与されませんでした。評価項目としては、特定のサプリメント摂取の直前および直後における一連の代謝産物や抗酸化因子の血漿中濃度が測定されたほか、研究開始前と終了後にはアスリートの糞便分析も行われました。計24名のボランティア（介入群12名、対照群12名）が参加したこの研究の主な結果として、以下のことが示されました。a) アスリートの激しい運動やトレーニングにより酸化ストレスが誘発されたこと、b) 特定のプロバイオティクス微生物の組み合わせを摂取したことで抗酸化物質の血漿中濃度が上昇し、それらが酸化ラジカルを中和したこと、そして、ラクトバチルス・ラムノサスとラクトバチルス・パラカゼイの組み合わせが介入群のアスリートに対して強力な抗酸化作用を示したこと（60）。 |
| 当該レビューで報告されたデータによれば、身体活動は腸内細菌叢を変化させうる要因であると考えられますが、前述の限界を考慮すると、現時点でこれを断定することはできません。もし新たなエビデンスによってこの仮説が裏付けられれば、特定の運動様式を実践することで、例えば高齢者における一部の疾患を予防したり、アスリートやスポーツ選手のパフォーマンスを向上させたりしうる腸内細菌叢を形成できる可能性があります（図2）。 |
 |
| 図2. 本図は、不均衡な身体活動、腸内細菌叢、およびプロバイオティクスの間の関連性に関する仮説をまとめたものである。 |
| 8. 結論 |
| 本レビューは、健康な個人においても身体活動が腸内細菌叢の構成を変化させ得る要因として有効であることを裏付ける文献を調査し、プロバイオティクスがいかにして腸内細菌叢の健全なバランス（ユビオシス）の維持に寄与し得るかを検討することを目的とした。その結果、身体運動は腸内細菌叢の構成に影響を及ぼし得ること、またその逆も同様であることが示唆された。特に、運動の強度や持続時間といった変数が、有意な変化をもたらす鍵となる可能性がある。さらに、参加者の健康に好影響をもたらす「有益な」細菌叢が形成されることは有望な兆候であり、プロバイオティクスの摂取は、良好な腸内細菌叢の維持と身体パフォーマンスの向上という双方の目標を達成するための重要な要素となり得る。 |
| 参考文献（本文中の文献No.は原論文の文献No.と一致していますので、下記の論文名をクリックして、原論文に記載されている文献を参考にしてください） |
| この文献は、Sports Med Health Sci. 2025 Apr 11;8(1):43–49.に掲載されたProbiotics, gut microbiota and physical activity: A close relationship.を日本語に訳したものです。タイトルをクリックして原文を読むことが出来ます。 |