腸内細菌の改変によるグルコシノレートの生体調節機能増強を意図した基盤解析

• Project/Area Number: 22K11721
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: 渡辺 純 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (10374729)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 腸内細菌 / グルコシノレート / イソチオシアネート / 代謝変換 / 抗炎症 / 乳酸菌 / 生体調節機能

Outline of Research at the Start

本研究では、種々の食品素材やプロバイオティクス乳酸菌を材料に、腸内細菌のin vitro培養系と培養細胞による評価系を用いてグルコシノレートの生体調節機能を高める腸内細菌叢に改変しうる素材を選抜する。さらに、これらがグルコシノレートの抗メタボリックシンドローム作用および抗炎症作用を増強するかを動物モデルを用いて明らかにする。本研究の遂行により、腸内細菌叢の改変により食品の生体調節機能を積極的に向上させる技術基盤の構築が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、①in vitro培養系を用いて腸内細菌によるグルコシノレートの代謝変換の修飾を介してその生体調節機能を向上しうる食品素材・プロバイオティクスを選抜し、②選抜した食品素材・プロバイオティクスがグルコシノレートの抗メタボリックシンドローム・抗炎症性を向上しうるか明らかにすることを目的としている。本年度は①および②について、以下を実施した。
種々の分離源由来の乳酸菌株について、消化管内環境生残性とブロッコリー粉末をグルコシノレート源とした際のイソチオシアネート(ITC)変換能を指標に、Leuconostoc mesenteroides、Lacticasebacillus paracasei、Latilactobacillus sp.それぞれ1菌株を選抜した。ヒトと消化管構造が類似するブタの糞便を腸内細菌源としてin vitro培養し、選抜した乳酸菌がブロッコリーグルコシノレートからのITC変換を促進するか調べた。腸内細菌単独ではITCへの変換は観察されず、選抜株の中で低pH耐性が高いLatilactobacillus sp.株を添加してもITC産生は増加しなかった。この要因としてLatilactobacillus sp.株が腸内細菌との共培養により何らかの損傷を受けている可能性が示唆された。今後、この要因を明らかにするとともに、他の分離株を腸内細菌のin vitro培養系に添加してITC変換能を評価する予定である。②については、生じたITCによる消化管における抗炎症作用を意図し、Caco-2細胞をリポ多糖で処理した際の細胞死の抑制作用でまず評価することとした。リポ多糖の処理による細胞死が、乳酸菌による変換で生じたITCにより抑制されることを示した。今後、①により得られた乳酸菌株と腸内細菌の培養上清の細胞死抑制作用を調べる予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ITC変換能を有する乳酸菌株を複数取得した。これらのうち1菌株を腸内細菌と共培養したが、ITC変換の促進は見られなかった。乳酸菌のITC変換能が共培養により消失するという予期せぬ結果が得られ、進捗はやや遅れているものと考える。しかし、他の分離株と腸内細菌の共培養を行うとともに、ITC変換能が共培養により消失するのか検討中であり、変換により生じるITCの消化管での抗炎症作用がin vitroで可能となっている。今後、計画に従い研究を進めることで、計画を達成できると考えている。

Strategy for Future Research Activity

Latilactobacillus sp.株以外の分離株と腸内細菌の共培養を行うとともに、Latilactobacillus sp.株のITC変換能が共培養により消失する原因を検討する予定である。また、必要に応じて乳酸菌株の選抜をさらに行う。また、腸内細菌叢を変化させることが知られている難消化性オリゴ糖をはじめとするプレバイオティクスを乳酸菌分離株とともに培養系に添加し、腸内細菌の改変によりITC変換能が向上するか検討する。有望な乳酸菌株・食品素材について、まずin vitro培養上清を培養細胞系で抗炎症性を評価し、さらに動物モデルを用いて評価する。