2020 Fiscal Year Research-status Report
Interaction mechanisms between dietary habit and sleep/wake patterns deciphering through gut microbiota
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19K14023
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
小川 雪乃 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門, 研究員 (10624405)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 睡眠 / 腸内細菌叢 / 腸管内メタボローム / 睡眠不足 / 食習慣 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食習慣の乱れは、睡眠の不調を招き、腸内環境を乱す。また、腸内環境の主要な構成要素である腸内細菌叢の組成変化は、脳機能に影響をもたらすことが明らかになっている。そこで、脳機能の一つである睡眠が腸内細菌叢からの影響を受けている可能性に着目し、腸内細菌叢と睡眠覚醒制御機構の相互関係を明らかにすることを目指している。昨年度は、抗菌作用の異なる抗生物質4種（アンピシリン、バンコマイシン、ネオマイシン、メトロニダゾール）を持続飲水投与することで腸内細菌叢を除去したマウス群において、睡眠覚醒に顕著な影響が出ることを明らかにした。本年度は、腸内細菌叢除去マウスの盲腸内容物のメタボローム解析を行い、通常の水道水を与えたコントロールマウス群の盲腸内容物メタボロームとの比較解析を行った。その結果、腸内細菌叢除去マウスにおいて、神経伝達物質の合成に関係するアミノ酸代謝やタウリン代謝に大きな変動が確認された。特に、腸内細菌叢除去マウスの腸内ではセロトニンとビタミンB6が枯渇していると同時に、主たる抑制性神経伝達物質であるγ-アミノ酪酸（GABA）やグリシンが有意に増加していることが明らかになった。従って、腸内細菌叢が腸管内代謝プロファイル変化を通じて睡眠覚醒パターンに影響を及ぼす可能性が示唆された。以上の研究成果をまとめ、原著論文として国際論文誌に発表した。一方、慢性的睡眠不足マウスの盲腸内容物メタボロームについても解析を行い、慢性的睡眠不足状態において腸管内のアミノ酸代謝等に変動が生じること、また食餌成分の違いによって代謝変動が異なることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
抗生物質4種の持続投与による腸内細菌叢除去によって、マウス腸管内の神経伝達物質量が大きく変化すると同時に、睡眠覚醒パターンと睡眠脳波の質に変化が生じることを明らかにした。また、慢性的睡眠不足と食餌成分の違いがもたらす腸管内代謝変動を明らかにした。従って、当初のスケジュールに沿った成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの研究により、腸内細菌叢が睡眠覚醒パターンおよび睡眠脳波に影響をもたらすことを示すことができた。今後は、具体的にどのような腸内細菌・代謝物質が、睡眠にどのような影響をもたらすのか明らかにすることを目指す。影響をもたらす腸内細菌群を絞り込むため、マウスに抗生物質の単体持続投与を行うことで腸内細菌叢を偏らせた上で、睡眠解析を実施する。また、睡眠不足後のリバウンド睡眠および睡眠脳波に対する腸内細菌叢の影響を明らかにするため、腸内細菌叢除去マウスおよび抗生物質単体投与マウスの断眠実験を実施する。更に、腸内環境がもたらす睡眠への作用において関与が示唆される代謝物質について、その機能解析を進める。
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| Causes of Carryover |
今年度の研究計画実施に必要な物品について、購入に際して改めて比較検討を行なった結果、当初の見積もりよりも経済的に手配することができたため、次年度使用額が生じた。当該助成金は翌年度の物品費に充当し、効率的な計画遂行のために用いる。
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