Establishment of a new paradigm for sucrose-fructose nutrition

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18295
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小田 裕昭 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (20204208)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: スクロース / フルクトース / 脂肪肝 / 高中性脂肪血症 / 腸内細菌叢

Outline of Annual Research Achievements

世界中で肥満、メタボリックシンドローム、2型糖尿病が急増している。これまで、飽和脂肪の過剰摂取がこの原因と考えられてきたが、最近になり、主に疫学研究からスクロース（ショ糖）の過剰摂取が問題であることが明らかになってきた。スクロース・フルクトースの過剰摂取による脂肪肝や高中性脂肪血症は“フルクトース毒性”として知られており、摂取したフルクトースは肝臓に流入して“フルクトース毒性”を引き起こすと考えられていた。しかし、血液中（門脈も）にほとんどフルクトースが現れず、肝細胞に大量に流れ込むことがなく、フルクトース代謝（フルクトリシス）は素早く代謝されると考えられ、脂質合成の基質（アセチルCoA）を素早く供給するとされているが、アセチルCoAの収支は同じであるなどの問題が指摘されてきた。私達をはじめ世界のグループが、これを解決して新しい概念を提唱しようとしてきた。現在小腸がフルクトースの主要な代謝場所であり、溢れたフルクトースが大腸で腸内細菌叢を変化させた結果として脂質代謝異常が起きることが示してきた。今回、スクロース、フルクトースの毒性に関与する腸内細菌を同定することを試みた。抗生物質カクテルを投与すると脂質代謝異常が見られなくなり、一つの抗生物質Aで脂質代謝異常が抑えられることがわかった。抗生物質には、作用機序がいくつかあり、その抗生物質Aと同じグループに属するもののわずかに作用が異なる抗生物質を比較したところ、抗生物質Aにのみその効果があることがわかった。その解析の中でマイクロバイオームを解析を行い、かなり責任最近が狭められた。現在、その候補細菌のみを与えることで、脂質代謝異常が起きるかなどの研究を始めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

動物実験において、抗生物質を狭めていくことは段階的に行わなければならず、またそのマイクロバイオームの解析も時間がかかるため、少しずつ積み上げる研究であったが、現時点でできることにほぼ到達した。次はこの知見を当てはめる段階に入ったので、概ね順調であると考えている。

Strategy for Future Research Activity

まずは責任細菌の同定を行う。大腸の腸内細菌から肝臓における脂質代謝に影響を及ぼすメディエイターを探す目的で、腸内細菌が作る代謝物を解析する。まずは主要な代謝物である短鎖脂肪酸を解析して、次にメタボローム解析を行い、網羅的に代謝物を解析する。
フルクトースによる脂質代謝異常に関係するの細菌を同定するのに、異なる角度から見ることで、共通項を見つけやすくなるため、フルクトースによる脂質代謝を改善する食品成分も加えて検討をする。

Research Products

• [Journal Article] High sucrose diet-induced dysbiosis of gut microbiota promotes fatty liver and hyperlipidemia in rats (2021)
  • Author(s): Sun, S., Araki, Y., Hanzawa, F., Umeki, M., Kojima, T., Nishimura, N., Ikeda, S., Mochizuki, S. and Oda, H.
  • Journal Title: Journal of Nutritional Biochemistry Volume: 93 Pages: 108621
  • DOI: 10.1016/j.jnutbio.2021.108621
  • Peer Reviewed