【研究報告】（自然科学部門）

家族内感染に腸内常在細菌叢はどう影響を与えるか大﨑

杏林大学医学部感染症学講座
緒言

本研究では小児を含む家族内子

准教授

感染と腸内細菌叢の関係を分析するため、はヒトの胃に長期間持続感染し、敬の感染児および胃炎、消化性潰瘍、MALT リンパ腫、胃癌など消化器感染した母親または両親のいる家族を対象に糞便中に含疾患の原因菌である他、特発性血小板減少症、鉄欠乏性まれる細菌の 16S メタゲノム解析を実施した。感染児と貧血、蕁麻疹など全身性の疾患との関与も知られていの陽性および陰性の家族員の腸内細菌叢類似る。1983 年にオーストラリアの R. Warren 博士と B. J.

性や多様性の比較解析を実施して、腸内細菌叢構成との家族内感染との関連性を明らかにした。

Marshall 博士が本菌の胃からの分離培養に成功し、1994
年には国際癌研究機関（IARC）の発癌リスク一覧に本方菌がグループ 1 の発癌物質として記載されている。その法の除菌治療は胃癌予

本研究は杏林大学医学部の倫理委員会の許可を得て実防戦略として報告された。日本国内で感染している菌株施された。2010 年から 2011 年の疫学調査を実施した兵のほとんどは東アジア型と呼ばれる遺伝子タイプの菌株

庫県篠山市に在住の小児とその家族のうちで強い病原性と発癌性が指摘されているため、2013 年

感 染 児 の い る 5 家 族（表 1）18 検 体 を 対 象 と し た。

後 2014 年には IARC からより全てのの感染は、糞便抗原テスト（テストメイト ピロリ感染胃炎患者に対する除菌治療が保険適用となっている。の抗 原 EIA、 わ か も と 製 薬） お よ びの感染はその大部分特異的

16SrRNA 遺伝子によるリアルタイム PCR 法で判定した。

がおよそ 5 歳から 10 歳以下の小児期にみられると報告さの感染率

糞便 DNA は Ion 16S™ Metagenomics Kit を 使 い、は急激な減少傾向が見られている。著者らは 2010 年とPrimer set V2-4-8 および Primer set V3-6、7-9 を用いて2011 年に兵庫県篠山市で大規模な疫学調査を行った結PCR 増 幅 し た。 増 幅 産 物 を Ion PGM 次 世 代 シ ー ケ ン

果、0 才から 11 才の児童園児 1524 人を対象として感染サーで解析後、Metagenomics 16S 解析ツール（Thermo率が約 1.8％であったこと、ﬁsher 社） に て 各 シ ー ク エ ン ス の OTU（operationalれているが、日本の小児や若年者のの感染児と同居すtaxonomic unit）を決定し、細菌門から菌種レベルまでる両親は、感染児のいない家族の親と比べて有意に1）の構成比を算出した。QIIME を用いて細菌叢間の α 多の感染率が高いことなどを報告した 。さらに、の様性（Shannon index 値の比較）および β 多様性（主座遺伝子型は母親、または両親と一致する例が多く検出さの感染児の親の糞便中に含まれる

標 分 析：Principal Coordinate Analysis：PCoA） を 18れていることを報告した2）。

検体同一解析と 4 名以上の検体がある場合には各家族内の家族内感染におで比較した。

いて母子感染が優位であることは家族から分離された菌株の遺伝子型の解析結果からも明らかにしている

3, 4）

。

以上のことより日本国内では集団由来の感染や環境由来結の感染がほぼ見られなくなり、代わって家族内感染が感1.

果対象家族の対象となった家族の染伝播の主要因となっていることが明らかである。しかの感染状況の感染状況を表 1 に示の感染ルートについては糞口感染や口–口した。感染児（発端児）を含む 5 家族例の、両親、発端感染が指摘されているが、本菌の腸管内生存性や、ある児および同胞から提供された糞便を対象とした。同胞といは環境中の生存性など不明な点が多い。

発端児がともにし、1に感染している家族はなく、

大

図1崎敬子

家族の腸内細菌叢の構成–門レベル

F：父親、M：母親、C1：発端児、C2：同胞

表1

家族 1家族 2家族 3家族 4家族 5

対象家族の感染状況

陽性者

陰性者

発端児、父発端児、母発端児、母発端児、父、母発端児、父、母母、同胞同胞
父、同胞なし同胞

感染陰性の同胞 4 名、母親 5 名、父親 4 名（1 家族未提出）、発端児 5 名、計 18 検体を対象とした。
2.

感染児のいる 5 家族の腸内細菌叢の比較
感染児のいる 5 家族、18 検体の腸内細菌叢の 門 レ ベ ル の 結 果 を 図 1 に 示 し た。18 検 体 中 12 検 体が Bacteroidetes 門 が 最 優 勢 菌 と な り、 残 り 6 検 体 がFirmicutes 門が最優勢となった。
次に、18 検体の β 多様性を比較するために、主成分分析を行った。18 検体を合わせて分析することにより、

図2

家族内の腸内細菌叢構成の類似性と、家族間の多様性の5 家族の腸内細菌叢の主成分分析（菌種レベル）○：父親、母親、○：感染児、同胞比較を確認した。異なる家族間の腸内細菌叢構成を科レ
ベル、属レベル、種レベルで β 多様性解析比較を行う色）、家族 5（桃色）であった、家族 1 と 2 は家族 5 の中と、家族ごとに類似した結果が得られ、PC1（第一主成間に位置した。

分） の 比 率 は、 属＞ 科＞ 種 の 順 で、 そ れ ぞ れ 48.6％、3.

27.2％、19.8％と種レベルの検体間多様性が最も少ない

家族員の腸内細菌叢の比較結果となった。種レベルの β 多様性の 3 次元解析の結果

同一家族で 4 検体のメタゲノム解析データを得た、家を図 2 に示した。家族 1、2 および 5 は家族員ごとの距離

族 1、家族 3、家族 5 について主座標分析を行った（図 3が近い位置にプロットされ、家族 3 と家族 4 の家族員間A–C）。家族 1（図 3A）の構成はは広がった位置にプロットされた。家族員が最も近い位

親と発端児、感染陰性の同胞と母親であるが、種レベル置にプロットされているのは家族 2（黄色）、家族 1（赤の分析では、
2

感染陽性の父

感染発端児に最も近いのは家族内感染に腸内常在細菌叢はどう影響を与えるか

図4

陽性児と陰性児の腸内細菌叢の多様性比較

いところに位置した。したがって、発端児の腸内細菌叢構成は、両親や同胞とは比較的類似性が低いことが明らかとなった。
感染児と感染陰性児から分離された細菌

4.
種の比較

感染児、陰性児および成人の感染者、陰性者 の 腸 内 細 菌 叢 の 比 較 を 行 っ た。

および属細菌を示す OTU は全検体から検出されなかった。
図 1 に示した門レベルの細菌叢構成から、の感染児では Bacteroidetes 門が多い傾向が観察された。
そこで、Bacteroidetes 門と Firmicutes 門の割合を比較するために、Bacteroidetes 門/Firmicutes 門値の平均は
図3の感染児（5 名）で 3.4±2.2 次いで家族（A、家族 1、B、家族 2、C、家族3）の腸内細菌叢の類似性の比較–菌種レベル

感

染の大人（7 名）が 2.9±2.3 であったのに対して、陰性の子供（4 名）は 1.4±0.7、陰性の大人（2 名）が 0.4±0.1△：父親、○：母親、○：子供、赤およびピンク色は陽性者、青および水色は陰性者、PC1：第一主成分、PC2：第二主成分、PC3：第三主成分と陰性者において低い傾向が観察された。
感染児 5 名と陰性児 4 名の腸内細菌叢の多様性の比較として、Shannon index を示した。

感染陰性の母親であった。科レベルの解析では、感

感染陰性の同胞と最も近かった。したがって、染児は陰性児と比べて、種レベル、属レベル、科レベル感染陽性の父親との類似性は低い結果となっのいずれにおいても多様性が低い傾向が示された。

た。
次に、家族 3（図 3B）は

考

感染陽性の母親と察
腸内細菌叢の構成は個人間の差が大きいとされてお感染陰性の父親、発端児、陰性同胞の構成であったが、感染陽り、疾患など特定因子の作用を検討するにあたっては違性の母親であった。科レベルと、種レベルの両方で同じう個人をどのように評価するのかが、細菌叢比較の難し傾向が観察された。

い課題と考えられている。本研究では発端児と最も近い腸内細菌叢の構成は最後に家族 5（図 3C）は、感染と感染陽性の両親陰性者が同居している家族を対象としており、腸内細菌感染陰性の同胞の 4 名から構成され叢に与える影響因子が比較的揃った検体であることかたが、科レベルでは 4 名のプロットが離れて分布していら、感染の影響あるいは感染に対する影響を見る目的でて、種レベルでは母親と陰性の子供のプロットが最も近腸内細菌叢の比較解析を実施した。その結果、5 家族中と発端児、3大崎敬子

3 家族、11 名の細菌叢の菌種レベルの PCoA 解析においは小児期に感染し除菌されるまで持続感染する。て極めて類似した構成であることが示された（図 2）。

日本国内では家族内感染が主な原因と考えられている。

検体を採取した地域および年齢層が限定されており、ほの家族内感染に腸内細菌叢が影響を及ぼすか

ぼ同日に採取された糞便を対象としたことで、食物の影どうかを明らかにするために本研究を計画した。兵庫県

響などを除くことのできた結果であると考えられた。

篠山市で行ったコホート研究のサンプルから感染児とその家族 18 人の糞便 DNA を対象として、16S

5 家族中で類似度の高い 3 家族のなかで、発端児と最感染陰性のメタゲノム解析を実施した。PCoA 解析の結果腸内細菌母親または、感染陰性同胞であった。腸内細菌叢構成の叢の類似性が高い家族では、感染の陽性陰性に対して腸類似度が極めて高い家族内においては家族個人の腸内細内細菌叢の差が認められないものの、類似性のやや低い菌叢の類似度の高さと感染に相関性を認めら

家族内では、感染児と感染した母親の腸内細菌叢の類似れなかった。この結果から、極めて類似した腸内細菌叢性が高いという結果を得た。したがって、感染した親とを持つ親から子への類 似 性 の 高 い 細 菌 叢 を 保 有 す る こ と が、 小 児 のも近い細菌叢構成を示したのは、感染の例では、腸内細菌感染のリスク因子として家族内感染に作用する可叢は感染制御因子として働かないことが示唆された。

能性が示唆された。

次に家族内の類似性がやや劣る家族（家族3）において、感染児と最も近い細菌叢構成を示したのは、感染陽性の母親であった。したがって、

謝

本研究を遂行するにあたり助成を賜りました、公益財

家族個人間の腸内細菌叢の類似度が高くない家族内においては個人間の菌種構成の類似度の高さが団法人三島海雲記念財団ならびに関係者の皆様に深く感の謝申し上げます。

家族内感染を容易にする一つの要因である可能性が示唆

共同研究者の愛知医科大学菊地正悟教授、兵庫医科大された。今後、家族の症例数を増やして検討していく必学奥田真珠美教授、杏林大学神谷茂教授、米澤英雄講師

要性が示唆された。
今回検討した

辞に感謝致します。

感染と陰性者の腸内細菌叢比較

からは、感染陽性者は Bacteroidetes 門/Firmicutes 門値
参考文献

が高く、細菌叢の中の Bacteroidetes 門細菌の占有率が高い傾向が示されたものの有意な差を見出すことはできな

1） M. Okuda, et al.:
2） T. Osaki, et al.:
3） T. Osaki, et al.:
4） Y. Furuta, et al.:

かった。さらに症例数を加えての検討課題とされた。
要

約
慢性胃炎や胃潰瘍、および胃癌発症に関連する

4, 20, 133–138, 2015.
, 64, 67–73, 2015.
, 62, 761–765, 2013.
, 10（5）,e0127197, 2015.