この研究は、アメリカ、インドの研究機関の研究論文です。

掲載誌：Frontiers in Pharmacology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

なぜ腸とミトコンドリアを一緒に見るのか

私たちの消化管には100兆を超える微生物がすみついていると著者らは述べています。ヒト自身の遺伝子が約2万3000個とされる一方、腸内細菌の集団がもつ遺伝子は300万個以上にのぼるため、微生物の遺伝子がつくり出す代謝産物がヒトの健康に影響しうると論文は指摘します。微生物の数や種類は消化管の場所によって異なり、酸素が少ない大腸では酸素を嫌う細菌が多く、上部の小腸では比較的少ないとされます。この微生物のバランスが崩れた状態は「ディスバイオーシス（腸内細菌の乱れ）」と呼ばれます。

一方、細胞の中にあるミトコンドリアは、エネルギーをつくるだけでなく、酸化と還元の状態の調節、カルシウムの出入り、細胞の計画的な死、免疫の初期シグナルにも関わる小器官です。この総説の目的は、腸内細菌の乱れと、アルツハイマー病・パーキンソン病・網膜の変性といった病気のあいだを、ミトコンドリアの機能低下という共通の仕組みでつなぐ見方を整理することにあります。著者らはこれを「微生物相－ミトコンドリア－神経細胞の軸」という枠組みとして提示し、あわせてミトコンドリアを標的にした新しい治療の方向性を論じています。

どのように文献を集めたか

この論文は新しい実験を行ったものではなく、既存の研究を読み解いて全体像を描く「ナラティブレビュー（物語的総説）」です。著者らはPubMed、Scopus、Web of Science、Google Scholarの四つのデータベースを使い、2025年1月までに公表された論文を対象に検索しました。検索語には「腸内細菌」「腸内細菌の乱れ」「微生物相－腸－脳軸」「ミトコンドリア機能不全」「マイトファジー」「酸化ストレス」「アルツハイマー病」「パーキンソン病」「網膜疾患」「加齢性マクラ変性」「糖尿病網膜症」などに加え、MitoQやコエンザイムQ10、ニコチンアミドリボシド、ウロリチンA、プロバイオティクスといった介入手段の名前も組み合わせたと記されています。

選ぶ際には、査読を受けた原著論文、系統的レビュー、メタ解析、ランダム化比較試験、メンデルランダム化研究などを優先し、英語以外の論文、学会抄録、論説、重複、記載が不十分な研究は除外しました。関連論文の引用文献も手作業でたどったとされています。

総説が報告している主な内容

著者らがまず整理するのは、腸内細菌がつくる物質とミトコンドリアの関係です。食物繊維などが発酵されてできる短鎖脂肪酸（酪酸・プロピオン酸・酢酸）のうち、酪酸は大腸の細胞のエネルギー源となり、AMPKやPGC-1αという経路を通じてミトコンドリアの呼吸や新生を支えると報告されています。腸内細菌の乱れによってFaecalibacterium、Roseburia、Eubacteriumなど酪酸をつくる菌が減ると、呼吸鎖の働きとATP産生が損なわれると論文は述べます。逆向きに働く物質としては、グラム陰性菌の外膜成分であるリポ多糖（LPS）が挙げられ、腸の壁の透過性が上がって血流に入ると、TLR4とNF-κBの経路を介して電子伝達系の抑制、ミトコンドリア膜電位の低下、活性酸素の増加、ミトコンドリアDNAの損傷、神経の炎症につながるとされています。食事中のコリンやカルニチンから微生物が作るTMAOも、呼吸鎖の活性低下や血管内皮の機能障害、NLRP3インフラマソームの活性化と関連づけられています。

こうした負荷が重なると、ミトコンドリアの融合と分裂のバランス（MFN1/2、OPA1、DRP1が関わる）が崩れて断片化が起こり、傷んだミトコンドリアを選んで分解する「マイトファジー」もうまく働かなくなると論文は説明します。とくにPINK1とParkinによるマイトファジーの不足は、欠陥のあるミトコンドリアの蓄積と活性酸素の過剰産生を招き、アルツハイマー病やパーキンソン病、網膜の変性で神経細胞の障害が進む要因として挙げられています。神経細胞は代謝要求が高く再生能力が低く脂質が多いため、こうした酸化的な傷みを受けやすいという点も指摘されています。

病気ごとの知見も紹介されています。アルツハイマー病では、ヒトのアミロイド前駆体タンパクを発現させたマウスで腸内細菌の構成が野生型と明確に異なり、広域抗菌薬の長期投与がアミロイドβの蓄積を減らしたという報告が挙げられる一方、著者らは同じことがヒトで起きるかは不明だと明記しています。患者を対象とした研究では、脳脊髄液中の微生物由来代謝産物がリン酸化タウなどの指標と相関したこと、脳アミロイド沈着のある人で腸内細菌の構成が異なり、IL-6やIL-1βといった炎症性サイトカインが高くEscherichia/Shigellaの量と正の相関を示したことが紹介されます。パーキンソン病については、健常者に比べて患者では酪酸をつくる菌が少なく便中の短鎖脂肪酸濃度も低いこと、LPS産生に関わる遺伝子の発現が増えていることが報告されています。α-シヌクレインを過剰に発現するマウスでは、患者由来の便の微生物を移植した場合に対照者由来より症状が強く出たという実験結果も挙げられています。

目の病気では、加齢性マクラ変性において網膜色素上皮細胞がミトコンドリアを非常に多く含むために酸化的な傷みを受けやすく、患者では短鎖脂肪酸をつくる菌の減少と炎症性の菌の増加がみられたと報告されています。糖尿病網膜症では高血糖による活性酸素の増加やNF-κB・NLRP3を介した炎症が血液網膜関門を壊すとされ、腸の側ではLPSの増加や短鎖脂肪酸の減少が関与し、AkkermansiaやBifidobacteriumは腸の壁を保つ側に働くと記されています。網膜色素変性症は遺伝子の変異が引き金ですが、ミトコンドリアの不調が進行を加速させる要因として位置づけられ、腸内細菌との直接の関係は臨床レベルでは証明されていないと著者らは断っています。中心性漿液性網脈絡膜症についても、腸内細菌との直接の関連を示す臨床的証拠は現時点でないと明記されています。環境要因としては、460〜480ナノメートルの青色光がメラトニン産生を抑えて体内時計を乱し、眼の組織で活性酸素を生じさせる点が取り上げられています。

この総説が示す意味

著者らの整理によれば、脳の病気と目の病気は現れ方がまったく違っても、酸化ストレス、慢性的な神経の炎症、呼吸の障害、マイトファジーの不具合、代謝の乱れといったミトコンドリアをめぐる共通の道筋を分かち合っています。腸内細菌の乱れは、代謝産物や炎症、免疫のシグナルを介してこの道筋に入り込む入口のひとつとして位置づけられます。

同時にこの論文は、動物実験で得られた機構的な知見と、ヒトの集団研究で得られた結果のあいだに差があることを繰り返し述べています。ヒトの研究では菌の種類ごとの増減にばらつきがあり、病期や地域、服薬、解析方法の違いが反映されている可能性が指摘され、因果関係はまだ確立していないとされています。腸と神経・網膜を別々の話として見るのではなく、ミトコンドリアという共通の接点から眺め直す視点を提示したことが、この総説の意味だといえます。

著者：Puneet Kumar Samaiya（Department of Pharmacy, Shri G.S.Institute of Technology & Science）、Akshat Agrawal（Department of Pharmacy, Shri G.S.Institute of Technology & Science）、Shrija Kesharwani（Department of Pharmacy, Shri G.S.Institute of Technology & Science）、Rini Sathe（Department of Pharmacy, Shri G.S.Institute of Technology & Science）、Santosh Kumar Prajapati（Department of Neurosurgery Brain and Spine, University of South Florida）、Shreyasi Majumdar（Department of Pharmaceutical Technology, School of Health and Medical Sciences, Adamas University）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Puneet Kumar Samaiya, Akshat Agrawal, Shrija Kesharwani, et al. Microbiota-mitochondria axis in neurodegenerative disorders and retinal dysfunction: mechanisms and emerging therapeutic opportunities. Frontiers in Pharmacology 2026-09-01. DOI: 10.3389/fphar.2026.1889898. 原著ライセンス：CC BY.