微生物学：ニコチンを分解する細菌がマウスの喫煙関連肝疾患の進行を抑える
Nature
ニコチンを分解できる腸内細菌が特定されたことを報告する論文が、Nature に掲載される。今回の研究でマウスモデルを用いた実験が行われ、この腸内細菌が、喫煙に関連した脂肪性肝疾患の進行を防ぐことも明らかになった。これらの知見は、一部の喫煙関連疾患の進行を抑制する方法を探究する道筋が開ける可能性を示唆している。
世界保健機関によって説明されているように、喫煙が、世界における予防可能な死亡の主因になっている。喫煙をやめることは、平均余命を延ばす最も効果的な方法だが、ニコチンの強い中毒性と禁断症状のために実践することが容易でない。喫煙は、多くの疾患（例えば、非アルコール性脂肪性肝疾患）に関連しており、肝硬変や肝細胞がんを引き起こすこともある。こうした疾患と喫煙の関連が生じる基盤となる機構は、今も解明されていない。
この研究で、Frank Gonzalezたちは、喫煙者（30人）と非喫煙者（30人）から集めた糞便検体と血清検体を調べて、ニコチン曝露後に高濃度のニコチンが腸内に蓄積することを見出した。同様の結果は、ニコチン曝露のマウスモデルでも観察され、マウスにおいて、ニコチンの蓄積が非アルコール性脂肪性肝疾患の発症リスクが高いことに関連することが分かった。また、（微生物が全く存在しない）無菌マウスとあらかじめ定められた腸内微生物相が形成されたマウスを比較したところ、無菌マウスのニコチン濃度の方が高く、特定の腸内細菌がニコチン濃度を調節できるかもしれないことが明らかになった。Gonzalezたちは、マウスの腸内微生物相のスクリーニングを行って、ニコチン分解酵素遺伝子を持つことが知られている菌株を探した。その結果、Bacteroides xylanisolvensという細菌が、ニコチン曝露を受けたマウスの腸内ニコチン濃度を低下させ、非アルコール性脂肪性肝疾患の重症度を軽減することが判明した。
B. xylanisolvensは、ヒトの腸内にも自然に存在するが、この腸内微生物相がニコチンを分解し、ヒトの喫煙関連疾患を予防する能力については、さらなる研究によって明らかにする必要があるとGonzalezたちは述べている。
A gut bacterium capable of breaking down nicotine is identified in a Nature paper. The bacterium is also shown to protect against smoking-related fatty liver disease progression in a mouse model. The findings suggest a possible avenue for investigation to reduce the progression of some tobacco smoking-associated diseases.
Tobacco smoking is the leading cause of preventable death in the world, as described by the World Health Organization. Quitting smoking is the most effective way to extend life expectancy, but it is not easy to do because of the powerful addictive properties and withdrawal symptoms of nicotine. Smoking is associated with many diseases, including non-alcoholic fatty liver disease, which can lead to liver scarring and cancer. The underlying mechanisms between smoking and this disease remain unclear.
Frank Gonzalez and colleagues tested human stool and serum samples from 30 smokers and 30 non-smokers and found that high levels of nicotine accumulate in the gut following nicotine exposure. Similar results were observed in mouse models of nicotine exposure, and this accumulation was found to be associated with increased risk for developing non-alcoholic fatty liver disease in mice. Comparisons between germ-free mice (free of all microorganisms) and those with pre-specified gut microbiota revealed that nicotine levels were higher in germ-free mice, suggesting that specific gut bacteria might be able to regulate nicotine levels. The authors screened the microbiota of the mice in search of strains known to carry nicotine-degrading enzyme genes, and identified that the bacterium Bacteroides xylanisolvens reduced gut nicotine concentrations in mice exposed to nicotine, and reduced the severity of non-alcoholic fatty liver disease in these mice.
B. xylanisolvens is also found naturally in the human gut, but further research is required to understand the capacity of the gut microbiota to break down nicotine and prevent smoking-associated diseases in humans, the authors suggest.
doi: 10.1038/s41586-022-05299-4
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