24時間の絶食と腸内細菌が放射線後の小腸再生を促進

24時間の絶食で増える腸内細菌

テキサス大学MDアンダーソンがんセンターの前臨床研究で、24時間の絶食によって小腸内の細菌「Akkermansia muciniphila（AKK）」が増え、放射線で傷ついた腸の再生を助ける仕組みが明らかになりました。絶食とAKKの両方がそろうと、腸の細胞が損傷に備え、放射線照射後の回復に関わる細胞集団が増えました。

小腸は放射線に弱く、腹部のがんに対する治療で粘膜が損傷すると、吐き気や下痢、感染症などが起きることがあります。重い場合には命に関わる合併症につながり、放射線治療で投与できる量を制限する要因にもなります。

今回の研究は、絶食が腸の回復を助けるという先行する前臨床研究を踏まえ、その仕組みにAKKが関わることを示しました。研究はヘレン・ピウニカ＝ワームズ氏とクナル・ライ氏が共同で主導し、成果は米科学アカデミー紀要に掲載されました。

AKKと代謝物が細胞の修復準備を整える

絶食中に増えたAKKは、プロピオン酸という小分子を作ります。プロピオン酸は絶食に伴うほかの代謝変化とともに、DNAを巻きつける構造であるヒストンに化学的な目印を加え、遺伝子の働き方を変えます。

こうした変化によって、腸の細胞では組織再生に関わる遺伝子が働きやすくなります。絶食中には修復プログラムを持つ腸細胞が増え、放射線による損傷後に増殖して、傷ついた粘膜の再生に寄与しました。

AKKは腸内の粘液を栄養源として利用し、その分解で得た成分を発酵させて、酢酸やプロピオン酸を生み出します。こうした代謝物は、腸内細菌と宿主の間の情報伝達に関わります。AKKは粘液の分解を通じてほかの細菌にも栄養を渡し、粘膜バリアの維持に関わる一方、食物繊維が不足した実験条件などでは粘液層が薄くなることも報告されています。

AKKを除くと絶食の効果が失われる

研究チームが腸内からAKKを選択的に取り除くと、絶食による再生効果は同じようには現れませんでした。AKKを戻した場合も、効果が回復したのは絶食と組み合わせたときでした。

この結果は、絶食だけ、あるいはAKKだけでは研究で観察された反応を再現できず、両者が必要だったことを示しています。絶食による代謝の変化と細菌の働きが合わさり、放射線を受ける前に腸細胞の状態を変えます。

がん治療への応用に向けた次の研究

今回の成果は前臨床段階のもので、同じ仕組みが人でも働くか、患者の放射線治療の結果を安全に改善できるかは、今後の研究課題です。研究チームは、腹部への放射線治療を受ける患者を対象とした臨床試験につながる可能性を挙げています。

骨髄など、細胞分裂が盛んでがん治療の影響を受けるほかの組織にも、この修復経路を応用できるかが検討課題です。絶食ががん患者にとって実行しやすいとは限らないため、細菌そのものや細菌が作る代謝物を利用する方法も候補として示されています。

研究は米国国立衛生研究所内の国立がん研究所と、テキサス州がん予防研究所の支援を受けました。