腸内環境のエース「短鎖脂肪酸」をいかに増やすか、運動処方の開発

• Project/Area Number: 21K17521
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Aino University
• Principal Investigator: 森田 恵美子 藍野大学, 医療保健学部, 准教授 (90465659)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 腸内細菌叢 / 短鎖脂肪酸 / 速歩 / 有酸素運動 / 身体活動量

Outline of Research at the Start

健康増進において、腸内環境を整えることが疾病予防に繋がることが明らかとなっており、近年腸内細菌叢と身体活動量との関係を検証する研究が進んでいる。身体活動量の増加は、腸内細菌叢の組成を変化させるが、ヒトにおいて腸内環境を左右する短鎖脂肪酸を増やすことができるかが、今後疾病予防の観点より重要となる。本研究では、身体活動量と腸内細菌叢の組成および短鎖脂肪酸に着目し、３か月間の運動介入を通して、腸内環境を改善させる効果的な身体活動量を検証することで、日頃の身体活動量の見直しを提案することを目的とする。本研究により、身体活動量の増加が腸内環境を整え、しいては疾病予防の助けになることを期待する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、腸内環境に対する運動効果を、腸内細菌および短鎖脂肪酸量に着目し実験を行っている。2022年度は、3か月間の介入実験を2回実施した。研究内容の詳細は以下の通りである。まず対象者10名を各々募集し、Study1として、若年者の日頃の身体活動量や運動機能と、腸内環境との関連を検証するために、対象者の糞便より腸内細菌および短鎖脂肪酸量を分析した。さらに腸内環境に影響を与える因子である、身体特性（BMI、筋肉量、体脂肪量）、筋力、栄養摂取量、身体活動量、心肺持久力、ストレス状況を評価した。Study2として、運動効果を検証するために、3か月間のランダム化比較試験を実施した。対象者を運動の種類によって2群（速歩群、非速歩群）に分け、運動介入前後の腸内細菌の組成、短鎖脂肪酸量の変化について検証した。
結果としては、まず3か月間の運動の実施状況に関しては、毎日、歩行状況（歩数、歩行時間、速歩時間）を歩行強度計にて計測し確認したところ、対象者全員が運動を遂行することができており、さらに速歩群の対象者においては、おおむねが目標とした5Mets以上の速歩を実施することができた。また、運動介入前後の腸内細菌叢の組成および短鎖脂肪酸量の変化については、現在解析中ではあるが、対象者全員においては、運動介入前後で変化は認められており、運動前よりも後の方が、短鎖脂肪酸量の増加が認められた。しかし、その根拠として挙げられる、短鎖脂肪酸を産生する腸内細菌の変化との関連性は現在解析中であり、新たな知見はまだ示されていない。
今後は、以前に実施した同様の実験結果とともに、分析していく予定としている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究の進捗に関しては順調である。理由としては、対象者の年齢を2021年度に修正を加え若年者としたことにより、コロナの影響を受け対象者募集に難渋した2021年度と比較し、予定通り、20名の対象者を獲得し、3か月間の介入試験を2回実施できたためである。なお、運動負荷量に関して、2021年度の実験後に修正をいれるよう検討したが、若年者において3Metsの歩行は速歩とは言えない速さであるため、申請当初の5Metsに戻し実施することに再度変更し、問題なく実験を終えることができた。
なお、実験遂行自体は順調ではあるが、腸内細菌および短鎖脂肪酸の分析は、外部委託しており、長期納入で結果がでるのが遅いこと、また新たな分析を依頼する予定であるため、その結果の納入時期次第では、全体的な結果をまとめる時期に影響が出てくる可能性はある。

Strategy for Future Research Activity

短鎖脂肪酸の変化をもたらした根拠を探るべく、腸内細菌の新たな分析（腸内細菌叢の多様性）を予定している。そのために、予算の関係上、今後新たな対象者を募集して4回目の介入試験を実施するのは不可能であるため、これまでの実験によるデータをまとめ、運動の効果と腸内細菌叢、短鎖脂肪酸、腸内細菌の多様性について、多角的な視点より考察し、論文作成、投稿をしていく予定である。