Elucidation of the profile of high H2-producing microbiota in the colon and contribution of the microbiota to suppressed oxidative stress

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H03036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Eating habits
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Nishimura Naomichi 静岡大学, 農学部, 教授 (10341679)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 亮 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (70443926)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 水素 / 大腸発酵 / 難消化性糖質 / 腸内細菌

Outline of Final Research Achievements

Molecular hydrogen (H2) produced by colonic fermentation alleviates oxidative stress involved in the development of diseases. In the present study, we elucidated the chemical characteristics of non-digestible saccharides and the microbiota, which that enable high H2 production, and examined the effect of high H2 production on in vivo redox balance. We demonstrated that non-digestible saccharides with a low degree of polymerization constituted of monosaccharides except for glucose, enhance colonic H2 production. Also, we determined that the composition of microbiota affects net H2 production and that the transplantation of high H2-producing microbiota caused high H2 production. Finally, we elucidated that high H2 production in the colon led to alleviation of in vivo oxidative stress through the regeneration of α-tocopherol.

Free Research Field

栄養化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腸内細菌による大腸発酵で生成した水素は疾病発症に関わる酸化ストレスを軽減する。本研究では、大腸で高水素生成を可能にする難消化性糖質の化学特性および腸内細菌叢を解明し、高水素生成が生体内レドックスバランスに与える影響を調べた。その結果、グルコース以外の構成糖からなる重合度の低い難消化性糖質で水素生成が高まることが判明した。また、水素を高める腸内細菌叢が存在し、これを移植すると水素生成が一層亢進することがわかった。また、水素生成を高めれば、α-トコフェロールの再生を促進することで生体の酸化ストレスを軽減することがわかった。これは酸化ストレスを起因とするさまざまな疾病予防に寄与する知見と考えられる。