要旨
ヘリコバクター・ピロリ（Hp）は、世界で最も一般的な感染症の1つであり、その原因となっている。 発展途上国では人口の50％を超える有病率であり，北欧や北米では成人の約3分の1がコロニー形成されている。 慢性胃炎、消化性潰瘍、萎縮性胃炎、胃がん、粘膜関連リンパ組織リンパ腫（MALT）の主要な病原体と考えられている。 Hpのコロニー形成は、胃の微生物叢の構成を変化させ、胃の疾患の発症を促進する可能性がある。 現在、Hpの治療において新たな問題となっているのが、抗菌薬耐性菌の増加である。 そこで、この問題を克服するためのアジュバント（補助剤）の探索が非常に有効であり、プロバイオティクスの投与は有効な選択肢のひとつとなり得る。 本総説の目的は、Hpのコロニー形成に伴う胃内細菌叢の変化、作用機序、およびこの感染症の治療におけるプロバイオティクスの役割の可能性について述べることである
1. はじめに
ヘリコバクター・ピロリ（Hp）は、プロテオバクテリア門に属するグラム陰性、らせん状の鞭毛細菌で、胃の厳しい酸環境下で強い生存能力を有している。 Hpは、世界で最も広く蔓延している感染症の一つであり、その感染者数は世界的に見ても非常に多くなっています。 南欧、東欧、南米、アジアなどでは、人口の50％を超える人々が感染しています。 社会経済的地位の低さ、教育水準の低さ、不衛生な環境などが主な危険因子とされています。 注目すべきは、北ヨーロッパと北アメリカでは成人の約 3 分の 1 がコロニー化していることです。
Hp が胃の微生物叢の組成を変化させ、その結果生じる変化が Hp 関連疾患の発症に関与しているという最近のいくつかの証拠が注目されています。
Hp の定着は、慢性胃炎、消化性潰瘍、萎縮性胃炎、胃腺がん、粘膜関連リンパ組織リンパ腫 (MALT) を引き起こす可能性があります。 Hp胃炎は症状や病期にかかわらず感染症であると考えられ、除菌治療が強く推奨されている . しかし、抗生物質耐性菌の急速な出現は、世界で最も重要な公衆衛生問題の1つとなっており、そのため、Hp感染症の治療の選択肢はこのジレンマに直面している 。
宿主の微生物環境に対するプロバイオティクスの有益な特性は、消化管病原体と競合する能力、IgA分泌の増加、サイトカインmRNA発現および分泌の調節、ムチン、バクテリオシン、および乳酸生産の刺激、ならびに微生物叢成長の調節を含む、消化微生物叢および腸の免疫系に対する潜在的影響と関連付けることができる(Modification of Microbiotics on the host microbial environments, the Probiotics on the digestive microflora and gut immune system)。
このレビューの目的は、Hp感染時の胃内細菌叢組成の変化の概要を説明し、次にHpによる腸内細菌の異常増殖と根絶におけるプロバイオティクスの潜在的役割を評価することである。 Hpと胃内細菌叢の組成に関するデータ、およびHp感染症の治療と抗菌薬治療の副作用を防ぐためのプロバイオティクスの有効性に関する臨床研究エビデンスの批判的評価が行われた。 検索は英語のフル原稿に限定した。
2. Helicobacter pyloriと胃内細菌叢組成
胃は常に無菌の臓器と考えられてきた。 長い間、胃内腔の低pHと蠕動運動が、この臓器の細菌の生存と安定した微生物コロニー形成に不利な環境を作ることに貢献していると考えられていたのは、驚くには当たらない。 しかし、1983年、MarshallとWarrenによるHpの発見を契機に、胃の感染症に関する研究が進展し、胃の微小生態環境に関する理解が飛躍的に進んだ。 その際、微生物の検出技術の向上は極めて重要であった。 特に、従来の培地では増殖しにくい、特殊な環境条件が必要、細菌の増殖速度が遅い、他の細菌やその分泌基質との相互作用があるなど、まだ「培養不可能」とされている細菌が大量に存在するため、初期の分析は培養法を用いて行われた。 これらの要因を総合すると、複雑な胃内細菌群集の不完全かつ限定的な表現となり、健常者と比較してHp患者の胃内細菌叢の構成が類似していることが不適切に示される可能性がある。 逆に、胃内細菌叢の詳細な研究を可能にする最新の分子技術は、Hp陽性者と健常者の間の細菌叢組成の有意な差を浮き彫りにしている。 この技術は、すべての細菌に存在し、同じ系統の微生物で類似している9つの可変領域を含むリボソーム遺伝子16S rRNAの配列決定で構成されています。 技術的には、ゲノム解析によって異なる細菌種を認識することができるため、微生物の生命力を評価することが困難であった。 この欠点を避けるためには、DNAの代わりに細菌のRNAを用いることが望ましい。
現在、健常者の胃の微生物叢は、主にFirmicutes、Bacteroidetes、Proteobacteria、Actinobacteriaからなることが分かっている。 最も多く存在するのはStreptococcus属で、次いでVeillonella属、Prevotella属、Fusobacterium属、Rothia属と続く。 胃液と生検の分析から、胃の微生物相の密度は胃腸管の他の部分よりも低く、101-103 CFU/ml 程度であることが示唆されている
胃における細菌の存在は、胃の内腔（pH1-2）から胃腺から活発に分泌される粘液で覆われた粘膜表面（pH6-7）へ徐々にpHシフトすることによって可能となった。 このpH勾配により、微生物の増殖を可能にする異なる環境が形成され、胃粘膜表面はよりホスピタリティの高い領域となっている。 Hpの胃粘膜への定着は、粘膜層の破壊と胃液のアルカリ化によってこの胃の生息環境を変化させる。
Hp陽性者では、分子解析によって細菌の多様性が全体的に減少し、植物門レベルでの絶対有病率はProteobacteria、それにFirmicutes、Bacteroidetes、Actinobacteriaと続いた。 属別では，最も多く検出されたHpを除くと，Streptococcusが2番目に多く検出された。 Anderssonらによる興味深い研究では、Hp陽性者と健常者の両方から採取した試料を評価し、Hpの存在によって微生物の多様性が減少することが示された。 健康な人の胃の微生物が262種類と豊富で多様であるのに対し、Hp陽性者では33種類しか見つからず、この違いが浮き彫りになった。 その結果、健常者の胃は他のグループと比較して最も多様な細菌を含んでいることがわかった。 興味深いことに、PPI群では、薬物使用による低胃酸状態にもかかわらず、健常者と同様の微生物相の特徴を示した。 健常者とHp関連疾患との比較では、微生物の多様性に有意差が認められた。Hp胃炎とHp関連萎縮性胃炎との比較では、興味深いデータが得られた。 実際，これら2つの病態の間に有意差は認められなかったことから，Hpサブグループの患者では，低クロルヒドリアと比較して，胃内細菌叢の組成の変化を誘導する上で細菌の役割が優れている可能性が示唆された .
Hp感染による胃内細菌叢の変化は，細菌の内在性特性に関連している可能性がある． 実際、Hpはオキシダーゼ、カタラーゼ、ウレアーゼ活性を備えている。 ウレアーゼは尿素をアンモニアと炭酸水素に変換する金属酵素で、胃のpHを局所的に上昇させ、胃内腔に安全に通過する役割を担っている。 Hpの鞭毛は、pH勾配によって粘液層を通過することを可能にし、胃粘膜への浸潤を可能にする。 そして、Hpはアドヘシン（HopQ、HopP、HopS）を放出し、胃の上皮細胞に受容体特異的に密着し、CagAとVacAという病原因子を発現して細胞毒性活性を発揮するようになる。 粘膜の損傷は、多形核細胞やその他の免疫細胞を引き寄せ、サイトカインやその他の炎症性物質を産生することによって胃の損傷を助長する可能性がある。
3 ヘリコバクター・ピロリの除菌とプロバイオティクスの投与
Maastricht V Consensus Reportによると、プロトンポンプ阻害剤（PPI）＋アモキシシリン（AMX）＋クラリスロマイシン（CLR）という3剤併用療法が、CLR低耐性地域における第一選択の経験的治療とされています。 CLR耐性が高い地域では，人口の15％をギリギリと考え，PPI＋AMC＋メトロニダゾール（MTZ）＋CLRの非ビスマス4剤併用療法が推奨される。 また，CLR-MTZの二重耐性が高い地域では，ビスマス4剤併用療法を第一選択薬として推奨する。 消化性潰瘍、MALTリンパ腫、鉄欠乏性貧血、特発性血小板減少性紫斑病、ビタミンB12欠乏症などの疾患において、Hp除菌の有用性が証明されている。 抗生物質耐性は、世界のいくつかの地域で40〜50％に達しているCLR耐性株の増加によって示されるように、治療の失敗の推定値を増加させている。
文献データ（表1）に基づいて、抗生物質療法に関連するいくつかのプロバイオティクスは、Hp根絶率を改善し、さらに、吐き気、嘔吐、下痢、腹痛、鼓腸、味覚障害などの抗菌療法による有害な副作用を低減できることが明らかになった。
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O: omeprazole; P: pantoprazole; E: esomeprazole; C: clarithromycin; A: amoxicillin; L: levofloxacin; T: tinidazole.
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Hp感染治療および抗菌療法の副作用予防におけるLactobacillus strain投与の役割も十分に立証されています。 これらのプロバイオティクスの補充は、Hpの増殖率やHpのコロニー形成を直接的に減少させることができる。 Ojettiらによる前向き無作為化比較試験では，レボフロキサシンをベースとした二次治療にプロバイオティクス（L. reuteri 1×108 CFU tid，14日間）を追加することにより，抗生物質治療単独と比較してさらに20％の除菌率が得られ，その後下痢や吐き気などの症状も一貫して軽減された . Armuzziらは、無症状のHp陽性被験者120人を、抗Hp3剤併用療法（PPI 40mg bid、CLR 500mg bid、tinidazole 500mg bid）を行うグループと、同じ抗生物質療法にLactobacillus GG含有プロバイオティクス（生菌数6×109）を14日間、2回に分けて無作為抽出し、治療した。 解析の結果、プロバイオティクス投与群では、味覚障害（）、腹部膨満感（）、下痢（）が有意に減少し、胃腸症状の改善が確認されました。 一方、菌消失率には有意差は認められなかった（第1群対第2群、PP：80.7％対80％、）。 また、乳酸菌やその培養上清を含む飲むタイプのサプリメントを提供することでも、優れた結果が得られるという。
ビフィズス菌投与の有用性については、Chitapanaruxらにより、標準3剤併用療法に加え、B. longumを用いたプラセボ対照二重盲検試験で解析が行われました。 その結果、Hp菌消失率（PP: 28/30, 93.33% vs. PP: 22/30, 73.33%, ）と下痢回数減少（25% vs. 3.23%, ）に有意な有益性が認められ、吐き気（18.75 vs. 12.90%）、味覚障害（15.63% vs. 12.90%）、上腹部痛（6.25 vs. 3.23% ）は有意差がなかったという。 しかし、病理組織学的に証明されたHp陽性患者76名を対象としたYaşarらの先行研究では、標準的な3剤併用療法にBifidobacterium DN-173含有ヨーグルトを14日間追加したところ、抗生物質単独療法の53％に対し、66％の除菌率が得られたといいます。 特に酵母プロバイオティクスであるSaccharomyces boulardiiは、除菌療法の副作用軽減に有効であった。 Songらは，CLRとAMXをベースとした3剤併用療法にこのプロバイオティクスを4週間追加したところ，プロバイオティクス非添加の場合の80％に対し，85.4％の除菌率を達成したと報告している。 後者では消化器系の副作用、特に下痢が多くみられた() 。 Szajewskaらによる11のRCT（2200名、うち小児330名）を含むメタアナリシスでは、S. boulardiiはHpの除菌率を有意に上昇させたが、目標値以下であったと報告されている。 しかし，このプロバイオティクスは副作用，特に下痢と吐き気を有意に減少させた． Duらの試験では，Lactobacillus acidophilus，Streptococcus faecalis，Bacillus subtilisを含む多菌種プロバイオティクスを抗生物質治療前に2週間，または別のグループには除菌治療後に2週間投与した． 両群とも3剤併用療法よりも高い除菌効果を示したが（81.6％，82.4％ vs. 61.5％），副作用の発現率には統計的有意差はみられなかった。 Wangらによる10試験（1469名）を含むメタアナリシスでは、LactobacillusとBifidobacterium株を含む化合物を用いたプロバイオティクス添加により、Hpの除菌率と抗菌薬治療の副作用の発生率がともに有意に改善されることが示されている。 さらに、プロバイオティクス添加の利点は、プロバイオティクスに対するビスマスの阻害活性により失敗する可能性があるビスマス含有療法にもかかわらず、試験で使用された除菌療法の種類に関係なく実証された。 さらに、Mcfarlandらによるメタアナリシスでは、マルチストレイン・プロバイオティクスがHp除菌の補助療法として、また除菌による副作用の予防に有用であることを確認したが、すべての混合物が同等の効果を持つわけではないと結論づけた。 最後にLauらは、アジアと非アジアの成人および小児のHp感染症の治療において、Lactobacillus、Bifidobacterium、Saccharomyces、およびプロバイオティクス混合物の有用性を確認した
現時点で、小児のHp感染症の治療にプロバイオティクスを用いることは明確ではない。 Wangらによるメタアナリシスでは、小児のサブグループ解析では、菌消失率や望ましくない副作用の軽減にプロバイオティクスの有効性は認められなかった …。 Pacificoらは、これらの患者におけるプロバイオティクスの使用について、その有効性に賛否両論があることを指摘している。 異種の抗生物質とプロバイオティクス療法からなる7つの試験では、プロバイオティクス補充による根絶率の一般的な利点が示されたが、その結果は2つのみで統計的に有意であり、したがって小児における3剤併用療法でのプロバイオティクス使用を支持する納得できる証拠は存在しないと結論付けている … さらに、2015年には、ラテンアメリカの専門家グループのコンセンサスで、その時点では、この領域でのプロバイオティクスの投与を推奨する十分なエビデンスがないことが述べられています . しかし、他のエビデンスでは、S. boulardiiやL. caseiの単独またはマルチストレイン（L. acidophilus + B. bifidum, B. mesentericus + C. butyricum + S. bifidum）といったいくつかのプロバイオティクスが提案されています。 faecalis)は、小児患者におけるHpの治療および除菌療法による副作用の予防に有用であり、その使用を推奨する。
Hp感染に対するこれらのプロバイオティクスの有益な効果は、プロバイオティクス種に依存し得る固有の性質に関連し得る（図1）。 乳酸菌は、以下の特性を有することが示されている：（1）抗菌物質の生産、バクテリオシンとして、リボソームによって合成され、乳酸菌を含むいくつかの細菌によって分泌される。 これらの物質は抗菌活性を有し、Hpなどの他の微生物種に対する重要な武器となる。 バクテリオシンの中には、ナイシン、ペディオシン、アシドシン、ラクチンのように、複雑な消化管生態系のホメオスタシスに貢献するものもある。 2）乳酸や揮発性酸の産生を誘導し、胃の酸性環境でも生存できる能力があり、Hpの成長を抑制する効果があるとされている。 L. salivariusのサプリメントの効果は、マウスモデル研究で証明されており、その効果は、病原体のウレアーゼ活性を妨害する細菌によって生成される大量の乳酸と関連している。 さらに、in vitroでは、L. salivariusは局所的なサイトカイン分泌を調節することにより胃の炎症を抑えることができ、特に好中球の動員や粘膜炎症に直接関係するIL-8は、おそらくCagA病原因子の分泌抑制への反応であると考えられる。 3）胃や十二指腸細胞に接着し、病原体に対して競合作用を発揮すること。 向井らは、L. reuteriのJCM 1081とTM105の2株が、特定の膜糖脂質と結合することにより、Hpの接着部位を占め、この病原体の胃へのコロニー形成を阻害することを見いだした。
同様の作用機序は、他のプロバイオティクスでも記述されています。 ビフィドバクテリウム株は、Hpの増殖を抑制する抗菌性物質を産生することができるため、除菌率を向上させることができる . 興味深いことに、Yuらによるマウスを用いた研究では、B. longum, L. acidophilus, E. faecalisを含むプロバイオティクス混合物が、IL-8, TNF-α, G-CSF, GM-CSFなどのサイトカイン分泌を阻害することにより炎症反応を抑え、Hp胃炎を改善させることが示唆された . また、S. boulardiiはノイラミニダーゼ活性を持ち、Hpの接着標的である細胞表面のα（2-3）結合シアル酸の発現を選択的に低下させることにより、胃や十二指腸の細胞へのHp接着を抑制することができる。 結論
我々のレビューは、いくつかのプロバイオティクス株がHpの根絶率を向上させ、抗菌治療の副作用を防ぐことができることを強調しており、おそらくこれらの微生物がHpに対して直接作用し、健康な微生物相を回復させることができるためであると思われる。 イタリアでは、このレビューで紹介した研究に基づくと、抗菌薬療法に加えてプロバイオティクスを使用する場合の平均コストは、患者1人当たり治療1日当たり約2ユーロである。 私たちは、このコストは、抗生物質治療による副作用の軽減と、二次治療の必要性を減少させる除菌率の向上によって広く正当化されると考えています。 したがって，プロバイオティクスの投与は，特にHpの除菌がうまくいかなかった場合の補助的な治療法として考えることができる。 しかし、すべてのプロバイオティクスが同様に有用であるとは限らず、おそらく治癒効果は菌株に依存する。 特に最新の除菌スケジュールを用いた場合、Hp感染におけるプロバイオティクスの役割をより深く理解するための追加研究が必要である。
現在、抗菌療法中の異なるプロバイオティクス種の有益な効果を直接比較した研究やメタ解析はほとんどない。 しかし、利用可能なデータとMaastricht V Consensus Reportの声明「Certain probiotics may have a beneficial effect on Hp eradication」によると、Lactobacillus、Bifidobacterium、Saccharomyces株の使用が推奨される。 しかし、胃疾患の発症における様々な細菌の役割を説明することができるため、Hp除菌療法前後の胃内細菌叢の構成状態に合わせて、プロバイオティクスを用いた試験をさらに行うべきであると考える。
利益相反
著者らは利益相反がないことを宣言する。
著者らの貢献
Giovanni BrunoとGiulia Roccoは全著者の意見を取り入れながら原稿を起草した。 Piera Zaccariは原稿を批判的に修正した。 また、Barbara Porowska、Maria Teresa Mascellino、Carola Severiが科学的指導を行った。