原発性硬化性胆管炎(Primary sclerosing cholangitis : PSC)は肝内外の胆管に炎症が生じ, 胆管の線維性狭窄をきたす進行性の炎症疾患であり, 最終的に肝不全に至る。複合的な要因が病態の形成に寄与すると考えられるが, 近年腸内細菌叢の関与が注目されている。PSCは高率に潰瘍性大腸炎(Ulcerative Colitis : UC)を主とする炎症性腸疾患を合併し, メタゲノム解析技術を用いた腸内細菌叢の網羅的解析の結果, PSC(+UC)患者群において健常人と比較して腸内細菌叢の構成が異なることが報告されている。さらにメトロニダゾールなどの抗菌治療により胆道系酵素の低下が認められることからも病態への腸内細菌の関与が示唆される。
同意を取得した当院に通院中の腸管病変を合併したPSC患者10名について, 糞便中の腸内細菌の16S rRNAを用いたメタゲノム解析を行い, UC患者および健常人コントロール(HC)と比較検討した。PSC患者において健常人コントロールと比較して有意に腸内細菌叢の多様性が低く, またUniFrac解析の結果, PSC患者の糞便中の腸内細菌はUC, 健常人と比較して類似度が異なる集団に属していた。さらに構成する各腸内細菌の解析の結果, PSC患者においてProteobacteria(Phylum), 中でもEnterobacteriaceae(Family)が優位に増加していた。次に腸内細菌叢と免疫細胞との相互作用を明らかにするために, 患者由来糞便微生物を無菌マウスに移入しヒトフローラ化マウスを作製し各臓器における免疫細胞の解析を行った。PSC患者由来の糞便微生物を移植マウス(PSCマウス)においてHCマウス, UCマウスと比較して肝臓におけるTh17細胞が増加しており, さらに本マウスは他のマウスと比較して3,5-diethoxycarbonyl-1,4-dihydrocollidine(DDC)惹起胆管障害の増悪を認めた。以上の結果より, PSC特異的腸内細菌が腸管内外における免疫応答を直接誘導し肝臓内病態に寄与する可能性が示唆された。
Intestinal epithelium serves as barrier for intestinal bacterial invasion, and its disruption is implicated in bacterial translocation and inflammatory diseases via gut-liver axis, epitomized by complication of primary sclerosing cholangitis with ulcerative colitis (PSC/UC).
Underlying mechanism of bacterial translocation in gut-liver diseases remains elusive. Here, we demonstrate that Klebsiella pneumonia (KP) disrupts intestinal epithelial barriers, allowing other bacterial species to invade into mucosa and to induce gut-liver inflammatory conditions in PSC. We obtained fecal samples from 10 PSC/UC, 4 nonPSC/UC and 10 healthy controls (HCs). Metagenomic analyses with OTU and Shannon's index revealed a decreased diversity of the microbiota in PSC/UC and nonPSC/UC as compared with HCs. The microbiota of PSC/UC showed a distinct taxonomic trend with a higher prevalence of Enterobacteriaceae family, suggestive of the presence of intestinal dysbiosis in PSC/UC. Next, we generated gnotobiotic mice inoculated with fecal samples from individuals with PSC/UC (PSCUC mice). In contrast to HC or nonPSC/UC-derived gnotobiotic mice, PSCUC mice exhibited higher Th17 immune priming in the liver with a high susceptibility to the 3,5-dicarbethoxy-1,4-dihydrocollidine (DDC) induced hepatobiliary inflammation. Our results suggest that PSC-specific microbiota contribute to the pathogenesis by direct induction of immune responses both in the intestine and the liver.
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