～健康診断マーカーや新規プレ・プロバイオティクスの開発に期待～

藤田医科大学 消化器内科学、医科プレ・プロバイオティクス学の廣岡 芳樹教授、栃尾　巧教授らの研究グループは、胆汁酸代謝物であるイソアロリトコール酸（IsoalloLCA）とプレバイオティクスの関係の一部を解明しました。IsoalloLCAは、腸内細菌の中でも、5α-reductase（5AR）遺伝子を持つバクテロイデス門に分類される腸内細菌により生成され、健康長寿のヒトの腸内にて多く存在していることが知られています。しかしながら、腸内細菌のもつ５AR遺伝子を正確に検出する方法は報告されていませんでした。ケストースは、１分子のブドウ糖と２分子の果糖からなるプレバイオティクスでアレルギーの改善や生活習慣病のインスリン抵抗性の改善など体にとって様々な良い効果を発揮することが知られています。一方、IsoalloLCAの生成・代謝にどのような影響を及ぼすのかは全くわかっていませんでした。
今回の研究において、腸内細菌叢より5AR遺伝子を特異的に検出する方法を検討し、５AR遺伝子の検出が可能となりました。また、ケストースを１２週間摂取したヒトではプラセボ群に比べ腸内での5AR遺伝子のレベルが上昇していました。この結果は、腸内細菌のもつヒトの体に有用な効果を示す機能性遺伝子をターゲットとすることで特定のプレバイオティクスを選択できる可能性を示唆しているものと推察されます。本研究成果は国際誌「Journal of Nutritional Science and Vitaminology」（2022年68巻5号/オンライン版10月31日公開）に掲載されました。今後、様々なプレバイオティクス・プロバイオティクスを用いて腸内細菌のもつ機能性遺伝子をターゲットとしたヒトに対する様々な効果を解明できる可能性が示唆されました。


研究成果のポイント

• IsoalloLCAを代謝する腸内細菌のもつ5AR遺伝子を正確に検出できることを明らかにしました。
• 5AR遺伝子のレベルはケストースをはじめとするプレバイオティクスの摂取により上昇することが明らかとなりました。
• 腸内細菌の持つ特定の機能性遺伝子をターゲットとし、様々なプレ・プロバイオティクスの効果を検証できる研究につながる可能性が期待されます。

背景
IsoalloLCAは胆汁酸より代謝される生体成分の一つであり健康長寿のヒトでは増加しているなどの報告がなされています。5AR遺伝子の検出とヒトにおける変化を調べることはヒトの健康をモニタリングする新たな方法の開発につながる可能性が示唆され、学術的価値のみならず社会的意義も大きな研究です。一方、この成分はバクテロイデス門に分類される特定の腸内細菌の持つ5AR遺伝子により生成されることがデータ上では知られていましたが、ヒトの腸内細菌由来DNAから5AR遺伝子を正確に検出し、また、プレバイオティクス・プロバイオティクスなどにより5AR遺伝子レベルが変化するかについては報告されていませんでした。
今回の研究は、腸内細菌の持つ5AR遺伝子を特定し、ヒトにおいて有用性が報告されているプレバイオティクス「ケストース」を摂取することにより５AR遺伝子レベルに変化があるかを調べた研究であり、将来的にはヒトの体にとって有用なプレ・プロバイオティクスの選択が可能となる技術につながる可能性があります。


研究手法・研究成果
本研究では、糖尿病予備群患者を対象とし、12週間の摂取試験を実施。ケストース摂取群（n=20）とプラセボ群（n=16）の腸内細菌叢における5AR遺伝子レベルを摂取前と摂取後に比較検討しました。その結果、ケストース摂取群では5AR遺伝子レベルが有意に上昇し（p=0.015）、プラセボ群では上昇せず（p=0.379）、ケストース摂取はヒト腸内細菌叢における5AR遺伝子レベルを上昇させることが示されました。
これらの結果から、ヒトの腸内細菌が有する5AR遺伝子が検出できること、また、ケストースのようなヒトに対する明確な有用性が報告されているプレバイオティクスを摂取することで5AR遺伝子レベルを向上させることが可能であることが示唆されました。この結果は、腸内細菌の5AR遺伝子がヒトの健康指標となる可能性があること、また、有用なプレ・プロバイオティクスの効果をスクリーニングする場合のターゲット遺伝子になる可能性が考えられ、将来的にはヒトにより有用なプレ・プロバイオティクスの開発につながることが期待されます。


今後の展開
本研究により、腸内細菌叢における5AR遺伝子の機能の一部が明らかになりました。今後、健康指標のマーカーとして利用したり、様々な有用プレ・プロバイオティクスの開発の指標として利用できることが期待されます。


文献情報
●論文タイトル
1-Kestose Supplementation Increases Levels of a 5α-Reductase Gene, a Key Isoallolithocholic Acid Biosynthetic Gene, in the Intestinal Microbiota（1-ケストース補給による腸内細菌叢のイソアロリトコール酸生合成の鍵となる5α-リダクターゼ遺伝子のレベル上昇）

●著者
藤井　匡1、中野　真宏2、篠原　裕枝2、石川　大仁3、安竹　良礼3、渡辺 彩子4、舩坂　好平4、廣岡 芳樹 4、栃尾　巧 1, 4

●所属
1 物産フードサイエンス株式会社　研究開発センター
2 新小山市民病院 予防医学センター
3 株式会社ヘルスケアシステムズ
4 藤田医科大学消化器内科学講座

●掲載誌
Journal of Nutritional Science and Vitaminology

●掲載日
68巻5号／オンライン版10月31日公開

●DOI
10.3177/jnsv.68.446