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Elucidation of the profile of high H2-producing microbiota in the colon and contribution of the microbiota to suppressed oxidative stress

Research Project

Project/Area Number 16H03036
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Eating habits
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

Nishimura Naomichi  静岡大学, 農学部, 教授 (10341679)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 亮  京都府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (70443926)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywords水素 / 大腸発酵 / 難消化性糖質 / 腸内細菌 / 水素分子 / ビタミンE / 酸化ストレス / レドックスバランス / 電子供与体 / ビタミンE再生 / 腸内細菌叢 / 細菌叢移植 / 栄養学 / 食と栄養 / 腸内細菌叢と抗酸化
Outline of Final Research Achievements

Molecular hydrogen (H2) produced by colonic fermentation alleviates oxidative stress involved in the development of diseases. In the present study, we elucidated the chemical characteristics of non-digestible saccharides and the microbiota, which that enable high H2 production, and examined the effect of high H2 production on in vivo redox balance. We demonstrated that non-digestible saccharides with a low degree of polymerization constituted of monosaccharides except for glucose, enhance colonic H2 production. Also, we determined that the composition of microbiota affects net H2 production and that the transplantation of high H2-producing microbiota caused high H2 production. Finally, we elucidated that high H2 production in the colon led to alleviation of in vivo oxidative stress through the regeneration of α-tocopherol.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腸内細菌による大腸発酵で生成した水素は疾病発症に関わる酸化ストレスを軽減する。本研究では、大腸で高水素生成を可能にする難消化性糖質の化学特性および腸内細菌叢を解明し、高水素生成が生体内レドックスバランスに与える影響を調べた。その結果、グルコース以外の構成糖からなる重合度の低い難消化性糖質で水素生成が高まることが判明した。また、水素を高める腸内細菌叢が存在し、これを移植すると水素生成が一層亢進することがわかった。また、水素生成を高めれば、α-トコフェロールの再生を促進することで生体の酸化ストレスを軽減することがわかった。これは酸化ストレスを起因とするさまざまな疾病予防に寄与する知見と考えられる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Transplantation of High Hydrogen-Producing Microbiota Leads to Generation of Large Amounts of Colonic Hydrogen in Recipient Rats Fed High Amylose Maize Starch.2018

    • Author(s)
      Nishimura N, Tanabe H, Komori E, Sasaki Y, Inoue R and Yamamoto Y
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 144-144

    • DOI

      10.3390/nu10020144

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sufficient intake of high amylose cornstarch maintains high colonic hydrogen production for 24 h in rats.2017

    • Author(s)
      Naomichi Nishimura, Hiroki Tanabe, Tatsuro Yamamoto
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology and Biochemistry

      Volume: 81 Issue: 1 Pages: 173-180

    • DOI

      10.1080/09168451.2016.1234929

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 大腸水素による生体内レドックス制御とその生理的意義2018

    • Author(s)
      西村直道
    • Organizer
      第72回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大腸水素はα-トコフェロール再生を介してラット脂肪組織の酸化ストレスを軽減する2018

    • Author(s)
      石田陽亮,小室嘉彦,日野真吾,森田達也,西村直道
    • Organizer
      第72回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸水素生成促進を介した難消化性糖質の酸化ストレス軽減作用2018

    • Author(s)
      西村直道
    • Organizer
      BIO tech 2018アカデミックフォーラム~創薬・医療・バイオ 研究発表大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸水素による酸化ストレス軽減はビタミンE再生に依存する2018

    • Author(s)
      石田陽亮,日野真吾,森田達也,西村直道
    • Organizer
      日本食物繊維学会第23回学術集会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ビタミンE再生を介した大腸水素による酸化ストレス軽減2018

    • Author(s)
      石田陽亮,日野真吾,森田達也,西村直道
    • Organizer
      第75回日本栄養・食糧学会中部支部大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 細菌叢移植による高H2生成型腸内細菌叢の構築2017

    • Author(s)
      田邊宏基,小森絵理香,井上亮,山本達朗,西村直道
    • Organizer
      第71回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] グルカンからフラクタンへの転換はラット大腸で高H2生成を持続させる2016

    • Author(s)
      田邊宏基,佐藤紗佳子,山本達朗,井上亮,西村直道
    • Organizer
      日本食物繊維学会第21回学術集会
    • Place of Presentation
      静岡大学(静岡県静岡市)
    • Year and Date
      2016-11-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 難消化性糖質の転換がラット大腸H2生成及び腸内細菌叢に与える影響2016

    • Author(s)
      田邊宏基,佐藤紗佳子,山本達朗,西村直道
    • Organizer
      第70回日本栄養・食糧学会
    • Place of Presentation
      武庫川女子大学(兵庫県西宮市)
    • Year and Date
      2016-05-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] 腸内細菌―宿主のクロストークと食事要因2019

    • Author(s)
      日本栄養・食糧学会監修・西村直道(第8章)
    • Total Pages
      264
    • Publisher
      建帛社
    • ISBN
      9784767962115
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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