2021 Fiscal Year Research-status Report
腸内細菌叢の多様性を決定づける因子としてのビタミンB12・類縁体の役割
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20K11576
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
西村 直道 静岡大学, 農学部, 教授 (10341679)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ビタミンB12 / コバルト / 大腸発酵 / プロピオン酸 / コハク酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食餌によりビタミンB12（VB12）を大腸に供給すると、その用量に依存して大腸内細菌のコハク酸経路によるプロピオン酸発酵が正常化し、コハク酸の蓄積が解消されることを令和2年度に見出した。令和3年度の研究において腸内細菌により生成されるVB12と大腸内環境の関係を明らかにするため、VB12の構成成分であるコバルト（Co）を投与したラットを用い、大腸内におけるVB12濃度の変化を追跡し、細菌叢の多様性およびプロピオン酸発酵との関係を調べた。
20% HACS食を与えたラットにCoを用量依存的に与えたときの盲腸内VB12濃度変化とプロピオン酸発酵の変動を調べた。Coとして0.004 mg/kg添加した飼料をHACS摂取ラットに与えた場合、プロピオン酸発酵の正常化に必要な盲腸内VB12濃度に達し、HACSによるコハク酸蓄積が解消され、プロピオン酸発酵が正常化することが判明した。Coの用量がさらに増加した場合、盲腸内VB12濃度はさらに上昇し、Coを与えないラットの33倍まで増加した。このラットの盲腸内コハク酸濃度はCo用量に依存してさらに低下した。盲腸内VB12濃度をLC-MS/MS法とバイオアッセイ法で測定すると、コバラミン濃度はCo用量に依存して有意に低下したが（LC-MS/MS法）、VB12活性を有するVB12類縁体が有意に増加することがわかった（バイオアッセイ法）。したがって、Coを大腸に供給することで、一部の細菌がVB12類縁体を生成し、それを利用することで腸内細菌のコハク酸経路によるプロピオン酸発酵が正常化することがわかった。
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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
予定していたコバルト用いた研究により、大腸内における細菌によりビタミンB12が合成されることを証明し、それによりコハク酸蓄積が解消されプロピオン酸発酵が正常化するという成果も得た。これによりコバルトを大腸に供給すれば、腸内細菌によるビタミンB12合成が活性化され、これがプロピオン酸発酵の正常化につながることを証明した。これは当初の仮説を証明したものであり、計画案に準ずるものが令和3年度に得られたと考え、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
大腸内へのコバルト(Co)供給によりビタミンB12（VB12）生成が促されることが令和3年度の研究により判明したため、大腸内へのCo供給が腸内細菌叢に及ぼす影響を明らかにするとともに、大腸内へのCo供給により強化されるVB12/VB12類縁体生成に寄与する腸内細菌種を検索し、同定することを目的とする。
１）Co投与による大腸内VB12濃度の上昇と腸内細菌叢変動
高アミロースデンプンを与えたラットにCoとして0.2 mg/kg添加した飼料を投与し、大腸内VB12濃度上昇の再現性を確認するとともに、腸内細菌叢の変化を調べる。
２）VB12およびその類縁体を生成する腸内細菌種の検索・同定
ラット盲腸内容物から細菌叢を採取し、Coを添加したVB12無添加培地で集積培養する。集積培養液をCoを添加したVB12無添加培地を用いたロールチューブに供し、コロニーを得る。このコロニーより16S rDNAのシーケンスを決定し、VB12およびその類縁体を生成しうる腸内細菌種を同定する。
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