尿路感染症においてマイクロバイオームはどのような役割を果たすのか
尿路感染症(UTI)は、排尿痛を引き起こす尿路の細菌感染症です。
毎年少なくとも1億5,000 万人が罹患しており、最も一般的な細菌感染症のひとつです。
通常、抗生物質で治療されますが、少なくとも25%の女性が6か月以内に再感染しています。また、尿路感染症を再発する人もいます。
腸内細菌と尿中の細菌
尿路感染症のほとんどは、泌尿器疾患や腸疾患を引き起こす可能性のあるE. coliという大腸菌によるものです。
再発性尿路感染症の女性の腸、尿、血液サンプルを対象とした小規模な研究では、このグループと再発性感染症を発症しなかったグループの両方の腸内に尿路病原性大腸菌（UPEC）が存在することが示されました。 さらに、これらの菌株は膀胱にも時折見つかっています。
尿路病原性大腸菌（UPEC）株が尿路感染症患者の腸内に豊富に存在していたという事実と、女性の尿道が短いという外陰部の状況により肛門に近接しているといった事実がUPECによる尿路の移動と定着を促進すると考えられています。
この理論は、腸からの尿路病原体による尿道の周辺領域が汚染されることにより、尿道に定着しやすくなり、続いて上行性膀胱感染が起こるということを提言しています。
また、母乳育児には乳児の尿路感染症に対する保護的な役割があり、これらの感染症における腸内微生物叢の重要性を潜在的に示しています。
メタゲノミクスからも腸と尿路のつながりの存在を示す多くの証拠が得られており、UTIを発症する前の「腸内での尿路病原菌の蔓延」が示されています。
再発性尿路感染症の原因となる微生物は抗菌薬に耐性があります。
ここでも、腎臓移植後の患者は、尿中の腸内細菌科と逆の関係にある、フェカリバクテリウム属およびロンブーシア分類群の相対的存在量が高く、それが尿路感染症のリスクを低下させていることを示しています。
これらの発見は、尿路感染症を防ぐためには腸内微生物叢を健康に保つ必要があることを示しています。
一部の研究では、再発性尿路感染症は、複雑な関係ネットワークにおけるヒトの腸内微生物叢の調節不全に関連している可能性が示されています。
再発性尿路感染症は、抗生物質の使用によって引き起こされることがよくあります。
これは、抗生物質は病原体を尿路から一掃しますが、腸内には病原体を残すためです。
これにより、生き残った細菌が再び膀胱に広がり、別の感染症が引き起こされます。
尿路感染症を繰り返す人は、有益な腸内共生生物の多様性が低いため、病原性細菌が異常増殖しやすくなります。 最も注目に値する発見は酪酸生成細菌の減少でした。これは、酪酸が抗炎症作用を持つ短鎖脂肪酸 (SCFA) であるためです。
これは健康な女性が免疫機構を介して腸から病原体を除去する能力があるため、膀胱感染症を予防するのに役立った可能性があります。
抗生物質の投与を繰り返すと、正常な腸内微生物叢が破壊され、その多様性と炎症カスケードを調節する能力が低下します。
さらに、そのような患者においては、通常、血液中に炎症が示されます。
この場合、抗生物質は尿路感染症に対する最善の対応策ではありません。
ベータラクタム系抗生物質は、他の種と比較して腸球菌の存在量を 1% 増加させることが示されています。
プロバイオティクス、糞便マイクロバイオーム移植（FMT）、および腸内マイクロバイオームの健全なバランスを回復するその他の治療方法が正解でしょう。
膣微生物叢
腸内微生物叢と同様に、膣の微生物叢も尿路微生物叢の健康に重要な役割を果たしています。
これと同様、科学者らは、膣の微生物叢が破壊されることが、再発性尿路感染症を伴う大腸菌の尿路への定着に潜在的に関連していることを示しました。
生殖年齢の女性では、L. クリスパトゥス、L. ジェンセニ、L. ガセリ、および L. イナースなどのラクトバチルス属が健康における主要な膣種を形成します。
これらの存在により、過酸化水素やバクテリオシンなどの抗菌剤の存在と相まって、膣環境が酸性になります。
多くの女性の体内には、乳酸菌以外の微生物も豊富に存在します。
ただし、これらは乳酸菌に取って代わるか、乳酸菌の数を大幅に減らす可能性があります。
これには、グラム陰性嫌気性微生物、ファーミクテス属および放線菌などがあります。このような状態は、細菌性膣症の膣内細菌叢の異常の前兆と考えられています。
興味深いことに、尿路感染症を再発する女性は健康な女性よりも膣内に大腸菌を保有していることが多く、これは膣内の乳酸菌レベルが低いことに関連しています。
L. クリスパトゥスや他の種は大腸菌の増殖を阻害する可能性があります。 したがって、細菌性膣症は大腸菌定着の危険因子なのです。
大腸菌が膣粘膜にうまく定着する能力は、尿路病原体が上行して尿道に定着し、上行性膀胱炎を引き起こす前に増殖できる貯蔵庫の役割を果たしています。
明らかな尿路病原体とは別に、尿路には一部の膣内細菌が一時的に出現します。
それでも、それらが除去される前に、それらは宿主と病原体のバランスを崩し、正常な宿主と病原体の相互作用を破壊し、その結果傷害や免疫反応の変化を引き起こします。
これは「隠れた病因(covert pathogenesis)」と呼ばれます。
これは、B 群連鎖球菌が膀胱内で大腸菌の生存を助けることで大腸菌膀胱炎を起こしやすくする仕組みである可能性があります。
細菌性膣症や尿路感染症、全身感染症の悪名高い潔癖微生物であるガードネレラ膣菌も、膀胱上皮細胞内に潜伏している大腸菌を活性化することで尿路感染症を繰り返し引き起こします。
この効果は、尿路感染症がより一般的になる閉経前後の膣環境の変化によって促進されます。
尿中のマイクロバイオーム
現在の科学的思考では、尿は本来、無菌ではありません。
その代わり、男性にも女性にも健康な尿中マイクロバイオームがあります。
無症候性細菌尿 (ASB) の有病率の高さからわかるように、尿中のマイクロバイオームも UTI 発生の鍵となります。
多くの場合、ASB は再発性尿路感染症に対する保護障壁であると考えられています。
現在の微生物学の高度な技術は、健康で無症状の人々の尿から何百もの新旧の細菌種を特定するのに役立ちました。
これらには、プロテオバクテリア、ファーミクテス、アクチノバクテリア、バクテロイデスが含まれます。
一部の科学者は、「病原性細菌の大部分はヒトの尿路常在細菌の構成要素であり、それらの病原性はそれらの相対的な存在量の不均衡によって生じる」と述べています。
実際、さらなる発見は、乳酸桿菌、連鎖球菌、およびガードネレラ、プレボテラ、バクテロイデスなどの細菌性膣症に関連する微生物など、尿中の微生物叢のほとんどが腸に由来していることを示しているようです。
尿中マイクロバイオームの多様性が低いと、細菌性病原体にさらされた場合の尿路感染症に対する感受性が高くなります。 逆に、UTI 治療が成功すると、尿中マイクロバイオームが正常に戻ります。 したがって、尿路腸内細菌叢異常は、UTIの発症に先行する可能性があります。
結論
新しい発見は、尿路感染症に対する代替治療戦略を進化させる必要性を示しています。
より優れた抗菌剤、ワクチン、腸内細菌叢の異常の修正はまだ研究中の分野です。
ある研究では、クランベリー抽出物とともに数種類の乳酸菌を投与した後に好ましい効果が示されたため、プロバイオティクスは尿路感染症の発症回数を減らすための潜在的に有用な選択肢となっています。
同様に、FMT は、腸内微生物叢の健全なバランスを回復し、抗菌薬耐性菌を排除し、代わりに有益な種または共生種を確立することにより、再発性尿路感染症の予防に役立つ可能性があります。
抗生物質を使用せずに膣内プロバイオティクスを使用して尿路感染症を予防することで期待できる利点を理解するためには、また同様の研究が必要です。
このような研究が実施されれば、持続性細菌性膣症を患う女性への膣マイクロバイオームの移植により、健康な膣内細菌叢が回復し、尿路感染症が予防されることが期待できるかもしれません。
【以下のリンクより引用】
What Role do Microbiomes Play in Urinary Tract Infections?
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