ノトバイオート蝿を用いた健康寿命の腸内細菌による延伸効果の解析

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K21594
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 栗原 新 近畿大学, 生物理工学部, 講師 (20630966)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 倉石 貴透 金沢大学, 薬学系, 准教授 (90613167) ; 松本 光晴 協同乳業株式会社研究所, 研究所, 主幹研究員 (50505972)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: ポリアミン / 腸内細菌 / 代謝産物 / 寿命延伸 / ノトバイオート動物 / キイロショウジョウバエ

Outline of Annual Research Achievements

腸内細菌叢の有益な代謝産物を増加させることができれば、健康寿命の延伸に有効である。しかし、腸内細菌の代謝産物がもたらす宿主動物の健康寿命への影響についての解析は、マウス等を用いた場合には数年に及ぶ動物実験が必要であることから障壁が高く、これまでに行われていない。一方で、ハエの平均寿命は2カ月程度であり、マウスと比較すると10分の1以下である。この寿命が短いハエを用いれば、腸内細菌の代謝産物が宿主にもたらす寿命延伸効果を簡便に解析することが可能となる。
本研究では、ポリアミン合成系遺伝子の破壊・相補を行った大腸菌を腸管に定着させたノトバイオートハエを用いて、腸内細菌が大腸内で生産する代謝産物であるポリアミンの寿命延伸効果を解析した。
無菌化したハエに野生型大腸菌株、ポリアミン合成酵素遺伝子を欠損させた大腸菌株、あるいはポリアミン合成酵素遺伝子を相補した大腸菌株をそれぞれ定着させたノトバイオートハエを作成し、それぞれのノトバイオートハエにはホリディック飼料（ポリアミンを含まない）を与えた。ポリアミンを産生できる野生株を定着させた群とポリアミンを産生できない欠損株を定着させた群の生存率曲線の形状を比較したところ、統計学的に有意に異なっていた（p = 0.018）。また、ポリアミンを産生できない欠損株とポリアミンを産生できる相補株を定着させた群の生存率曲線の形状についても、統計学的に有意に異なっていた（p = 0.0018）。それぞれの大腸菌株を定着させたハエの平均寿命を算出したところ、ポリアミンを産生できる野生株を定着させた群で27.3日、ポリアミンを産生できない欠損株を定着させた群で22.0日、ポリアミンを産生できる相補株を定着させた群で25.4日であった。以上より腸内細菌に由来するポリアミンは、ポリアミンを含まない飼料で飼育したハエの寿命を延伸することが明らかとなった。