Metabolic modification by probiotic lactic acid bacteria via modification of circadian rhythm

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K11039
• 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): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: プロバイオティクス / 乳酸菌 / 体内時計 / 代謝調節 / 胆汁酸

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、プロバイオティクス乳酸菌の肥満抑制の作用機序を時計遺伝子の発振変動を介したエネルギー代謝の概日リズム調整という観点から明らかにし、代謝調節機能を有する食品設計に活用することを目的とする。本年度は、プロバイオティクス乳酸菌による肥満抑制が、エネルギー代謝の概日リズム変化を介することを明らかにすることを目指し、以下を実施した。
1. C57BL/6マウスの高脂肪食誘導による体脂肪蓄積を漬物由来のLactiplantibacillus plantarum #53株が抑制することを明らかにし、論文報告した。しかしながら、肝臓・小腸での時計遺伝子発現の変化は見られなかった。そこで、漬物由来の乳酸菌分離株からbile salt hydrolase (BSH) 活性の高い乳酸菌株を再度スクリーニングし、#53株と比較して4倍程度BSH活性の高いLevilactobacillus brevisに属する1菌株を同定した。腸内細菌のin vitro培養系でも本菌株のBSH活性により脱抱合型胆汁酸が増加するか調べている。
2. ヒト結腸がん由来細胞株HT-29および Caco-2を用い、血清処理により時計遺伝子発現を同調させ、デオキシコール酸処理により未処理の細胞と比較して時計遺伝子の振幅が増強されることを示した。1.のL. brevisを腸内細菌に添加した培養液が時計遺伝子発現の振幅を増幅するか調べている。
3. 血清飢餓の後、高濃度の血清を含む培地で動物細胞を培養すると、時計遺伝子発現が同調することが報告されている。そこでヒト肝臓がん由来HepG2細胞に上記の血清処理を行なったところ、遊離脂肪酸により誘導される脂質蓄積が変動することがわかった。脱抱合型胆汁酸およびL. brevisを腸内細菌に添加した培養液が時計遺伝子の発現変動を介して、この脂質蓄積を抑制するか調べている。