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Significance of vitamin B12 and its analogs as determinants of colonic microbiota diversity.

Research Project

Project/Area Number 20K11576
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsビタミンB12 / 大腸発酵 / プロピオン酸 / コハク酸 / 腸内細菌叢 / コバルト / 難消化性糖質 / 大腸 / 発酵 / 腸内細菌 / コバラミン
Outline of Research at the Start

腸内細菌叢の多様性低下を発端とする細菌叢の撹乱(dysbiosis)は、さまざまな疾病発症に関与しているため、細菌叢の多様性を高く保持することが重要である。しかし、高多様性を駆動する因子は不明なままである。腸内細菌の多くはビタミンB12やその類縁体(以下、B12/類縁体)を必要とするが、大部分の細菌種は合成能がないため、一部の細菌が合成するB12/類縁体に依存する。したがって、これらを大腸に安定供給することが細菌叢の高多様性を維持すると考えられる。本研究では、高多様性細菌叢を維持するB12/類縁体組成を見出し、その組成を実現する細菌種とこの細菌種を増やす食事因子を特定する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated whether VB12 deficiency in the colon is responsible for the impaired colonic propionate production and decreased diversity of the colonic microbiota caused by high amylose cornstarch (HACS), a non-digestible saccharides. The results revealed that it is caused by a deficiency of VB12, a cofactor in the propionate production pathway of colonic bacteria, and suggested that the propionate production pathway can be normalized if VB12 is supplied to the colon to maintain a colonic VB12 concentration of 63 pmol/g or higher. It was also found that VB12 administration restores the reduced diversity of the colonic microbiota that occurs in HACS intake. Furthermore, we showed that supplying Co to the large intestine increased VB12 and its analog synthesis by colonic bacteria and normalized propionate production in the large intestine.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

潰瘍性大腸炎を患った人の大腸ではコハク酸蓄積が認められる。また、コハク酸が消化管粘膜における炎症を誘導することが知られている。そのため、本研究成果はコハク酸による炎症誘導を抑える上で重要な基礎知見となりうると考えられる。
また、難消化性糖質のみを大腸にデリバリーし、大腸発酵を誘導することがこれまでに多く研究されているが、そのときに必要な因子を適切に供給することが大腸発酵の正常化に欠かせないことを示したものであり、今後さまざまな因子による大腸発酵の制御について研究が進むと考える。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Oral Intake of Slowly Digestible α-Glucan Such as Resistant Maltodextrin Leads to Increased Secretion of Glucagon-Like Peptide-2 in Rats and Helps Thicken Their Ileal Mucosae2022

    • Author(s)
      GOTO Tomoya、UMEDA Tomoki、HINO Shingo、MORITA Tatsuya、NISHIMURA Naomichi
    • Journal Title

      Journal of Nutritional Science and Vitaminology

      Volume: 68 Issue: 2 Pages: 104-111

    • DOI

      10.3177/jnsv.68.104

    • ISSN
      0301-4800, 1881-7742
    • Year and Date
      2022-04-30
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 腸内細菌がつくるビタミンの織りなす可能性を探求する2022

    • Author(s)
      西村直道
    • Journal Title

      Microbiome Science

      Volume: 2 Pages: 24-30

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] 水素ガス発生基質としての食物繊維の可能性2022

    • Author(s)
      西村直道
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 61 Pages: 207-209

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Skate-skin mucin, rich in sulfated sugars and threonine, promotes proliferation of <i>Akkermansia muciniphila</i> in feeding tests in rats and in vitro fermentation using human feces2022

    • Author(s)
      Miyata Takaaki、Mizushima Takayasu、Miyamoto Nobuyuki、Yamada Takahiro、Hase Koji、Fukushima Michihiro、Nishimura Naomichi、Hino Shingo、Morita Tatsuya
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 86 Issue: 3 Pages: 397-406

    • DOI

      10.1093/bbb/zbac003

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High sucrose diet-induced dysbiosis of gut microbiota promotes fatty liver and hyperlipidemia in rats2021

    • Author(s)
      Sun Shumin、Araki Yuki、Hanzawa Fumiaki、Umeki Miki、Kojima Takaaki、Nishimura Naomichi、Ikeda Saiko、Mochizuki Satoshi、Oda Hiroaki
    • Journal Title

      The Journal of Nutritional Biochemistry

      Volume: 93 Pages: 108621-108621

    • DOI

      10.1016/j.jnutbio.2021.108621

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 大腸発酵で発生する水素分子は有益な分子として生体の生理に貢献する2020

    • Author(s)
      西村直道
    • Journal Title

      FFIジャーナル

      Volume: 225 Pages: 369-375

    • NAID

      40022393994

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      山本達朗,杉山夏菜,糸澤久美,田邊宏基,豊田淳,西村直道
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      宮田高明,日野真吾,鈴木卓弥,西村直道,森田達也
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      仁科里佳子,五藤智也,日野真吾,森田達也,西村直道
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      宮田高明,内藤祐里奈,日野真吾,西村直道,森田達也
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      日本食物繊維学会第27回学術集会
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      山田千尋,梅田友貴,川瀬貴博,塚原隆充,井上亮,山下寛人,一家崇志,日野真吾,森田達也,西村直道
    • Organizer
      第75回日本栄養・食糧学会大会
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  • [Presentation] ラット大腸内コバルト濃度の上昇は腸内細菌によるビタミンB12生成を促す2021

    • Author(s)
      山田千尋, 川瀬貴博, 塚原隆充, 井上亮, 山下寛人, 一家崇志, 日野真吾, 森田達也, 西村直道
    • Organizer
      第79回日本栄養・食糧学会中部支部大会
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  • [Presentation] シアノコバラミンは高アミロースデンプン過剰投与ラットの大腸内コハク酸蓄積を消失させる2020

    • Author(s)
      梅田友貴,山田千尋,川瀬貴博,塚原隆充,日野慎吾,森田達也,西村直道
    • Organizer
      日本食物繊維学会第25回学術集会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸へのコバルト供給はラット盲腸内コハク酸蓄積を解消する2020

    • Author(s)
      山田千尋,梅田友貴,川瀬貴博,塚原隆充,山下寛人,一家崇志,日野真吾,森田達也,西村直道
    • Organizer
      日本食物繊維学会第25回学術集会
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      2020 Research-status Report
  • [Book] 腸内細菌叢の基礎知識と研究開発における留意点2020

    • Author(s)
      西村直道
    • Total Pages
      226
    • Publisher
      情報機構
    • ISBN
      9784865021998
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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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