The mechanisms whereby heat-killed lactic acid bacteria up-regulates gut-derived serotonin synthesis and promotes defecation

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05921
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 原 崇 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20323959)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 乳酸菌 / 排便促進 / セロトニン

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では，乳酸菌の便通改善効果における腸管セロトニン（5-HT）の重要性について検討する。R3年度の研究では、5-HT合成阻害剤p-chlorophenylalanine（PCPA）の経口投与により腸管5-HT産生を抑制したマウスに対し、乳酸菌Lactobacillus casei subsp. casei 327（Lc327）の加熱殺菌菌体が排便促進効果を示すか検討した。PCPA（100 mg/kg）を毎日１回経口投与し、14日間飼育したBALB/cマウスは、消化管通過時間の有意な延長が確認された。このPCPAによる腸管通過時間延長は、加熱殺菌Lc327摂取により抑制された。免疫組織染色の結果、大腸上皮組織における5-HT陽性細胞は、PCPA経口投与により減少していたが、PCPA経口投与と同時に加熱殺菌Lc327を摂取すると顕著に増大していた。この結果から、腸管上皮組織における腸クロム親和性（EC）細胞由来の5-HTが減少すると腸管運動の低下につながり得ることが窺え、死菌であっても乳酸菌菌体が腸管運動を促し、腸管5-HTレベルの増強を介して働く可能性がある。止瀉剤ロペラミド投与により便秘状態としたマウスに対しても、加熱殺菌Lc327は便通を改善すると同時に大腸上皮組織における5-HT陽性細胞の増加傾向が確認された。PCPAはEC細胞の5-HT 合成律速酵素Tryptophan hydroxylase 1を阻害することが想定されるが、PCPAの影響下において加熱殺菌Lc327が腸管5-HT産生を促す機序について、現在検討中である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

5-HT合成阻害剤や止瀉剤による便通の悪化に対し、加熱殺菌Lc327は改善効果を発揮することが判明した。一方、抗生物質を投与して腸内細菌を減少させた便秘モデルマウスに対する加熱殺菌Lc327摂取の影響について明確な結果が得られず、再試験の必要がある。そのため、次年度（R3年度）に無菌マウスを活用した実験を予定していたが、着手できていない。加熱殺菌Lc327がEC細胞の増加や機能亢進を促し得るか、また腸管5-HT産生亢進と免疫学的マーカーの変動との関連性について検討を進めている。

Strategy for Future Research Activity

抗生物質投与による便秘モデルマウスに対する加熱殺菌Lc327の排便促進効果について再試験し、検討すべき点を整理して無菌マウスに対する加熱殺菌Lc327の投与試験に臨む。排便や消化管運動について評価すると同時に、加熱殺菌Lc327による腸管5-HT産生亢進の機序、5-HT産生源であるEC細胞の増加や機能へ及ぼす影響、さらに免疫学的マーカーに及ぼす影響について検討を進める。

Causes of Carryover

R3年度に抗生物質投与による便秘モデルマウスに対する加熱殺菌Lc327投与試験から明確な結果が得られず、無菌マウスに対する加熱殺菌Lc327投与試験の実施に踏み切れなかった。R3年度における未使用額の大半は、この点に由来する。この未使用額は、R4年度に抗生物質を投与による便秘モデルマウスの再試験と無菌マウスに対する加熱殺菌Lc327投与試験の実施に活用し、本研究課題を鋭意推進する。R4年度における請求額分は、当初の計画通り、R4年度実施予定課題の遂行に活用する。