食品の賞味期限を延ばすために、メーカーは製品に防腐剤を添加することがよくあります。これらの物質は、食品の腐敗の原因となる微生物を除去するように設計されています。砂糖、塩、酢、アルコールなどの伝統的な保存料には長い使用の歴史がありますが、現代の食品ラベルには、安息香酸ナトリウム、プロピオン酸カルシウム、ソルビン酸カリウムなど、より不明瞭な添加物が記載されていることがよくあります。病原体を破壊する能力があるとして広く使用されている食品保存料に関する研究では、それが有益な細菌にも影響を及ぼし、腸内マイクロバイオームのバランスにリスクをもたらす可能性があることが示されています。
細菌は、競合微生物を殺すためにバクテリオシンと呼ばれる化学物質を生成します。これらの化学物質は、食品中の潜在的に危険な病原体を殺すことにより、天然の防腐剤として機能します。ランチビオティックは、特に強力な抗菌特性を持つバクテリオシンの一種であり、食品業界で広く使用されています。
ランチビオティックは広く使用されているにもかかわらず、これらのビオチンが摂取者の腸内微生物叢にどのような影響を与えるかについてはほとんど知られていません。腸内の微生物は微妙なバランスで生きており、共生細菌は栄養素を分解し、代謝産物を生成し、そして重要なことに、病原体から防御することによって体に重要な利益をもたらします。あまりにも多くの共生細菌が抗菌食品保存料によって無差別に殺されると、日和見病原菌が引き継ぎ、大惨事を引き起こす可能性があり、その結果は最初から汚染された食品を食べるのと何ら変わりません。
シカゴ大学の科学者らによってジャーナル「ACS Chemical Biology」に発表された新しい研究では、最も一般的な種類の生物学的薬剤であるランチバイオティクスが、人間の健康を維持する病原体や腸内共生細菌に対して強力な阻害効果があることが判明した。
ナイシンは、ビールやソーセージからチーズやディップに至るまで、あらゆるものに一般的に使用される殺菌剤です。これは牛の乳腺に生息する細菌によって生成されますが、人間の腸内の微生物も同様の殺生物剤を生成します。シカゴ大学のエリック・パマー医学博士、ドナルド・F・シュタイナー医学教授の研究室の博士研究員であるジェンルン・“ジェリー”・チャン博士は、この天然に存在するビオチンが共生腸内細菌に及ぼす影響を研究したいと考えていました。
「本質的に、ナイシンは長い間私たちの食品に添加されてきた抗生物質ですが、それが私たちの腸内細菌にどのような影響を与えるかは十分に研究されていません」と張氏は言う。 「食品汚染の防止には非常に効果的かもしれませんが、私たちの体の腸内微生物にも大きな影響を与える可能性があります。」
彼と彼の同僚は、ヒトの腸内細菌ゲノムの公開データベースをマイニングし、ナイシンに非常によく似た6つの異なる腸由来ランチビオティックを生成する遺伝子を発見し、そのうち4つは新規であった。次に彼らは、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のリチャード・E・ヘクター化学教授であるウィルフレッド・A・ファン・デル・ドンク博士と協力して、これらの抗生物質のさまざまなバージョンを製造し、病原体と共生腸内細菌に対するそれらの効果をテストしました。研究者らは、ランチビオティックが異なれば効果は異なるものの、病原体や一般的な細菌を殺す点では同等の効果があることを発見しました。
張教授は、「今回の研究は、腸内共生細菌がランチビオティックの影響を受けやすく、時には病原体よりも敏感であることを初めて示した。食品中のランチビオティックの現在の含有量から判断すると、それらは私たちの腸の健康にも影響を与える可能性が高い。」と述べた。
張氏と彼のチームはまた、ランチビオティックの活性をより深く理解するために、その抗菌特性をどのようにして永久に利用できるかをより深く理解するために、その構造を研究しました。たとえば、別の研究では、パーマー研究室は、ランチビオチンを生成する微生物を含む 4 つの微生物のコンソーシアムが抗生物質耐性腸球菌からマウスを守るのに役立つことを発見しました。彼らはまた、このタイプの細菌がさまざまな条件や食事の下でどのように腸内に定着するかをよりよく理解するために、さまざまな集団におけるランドビオチン耐性遺伝子の蔓延を研究しています。
「ランチビオティックとその派生菌株は、必ずしも健康に有益であるとは限らないようです。そのため、私たちは、それらのより有益な抗菌特性を利用しながら、潜在的な悪影響を相殺する方法を探しています」とZhang氏は述べた。