生活習慣変動が腸内細菌叢と代謝物に及ぼす影響：N-of-1交差介入試験

• 研究課題/領域番号: 20H04117
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59040:栄養学および健康科学関連
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 宮地 元彦 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 教授 (60229870)
• 研究分担者: 國澤 純 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 ワクチン・アジュバント研究センター, センター長 (80376615)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 腸内細菌叢 / 身体活動 / 食事 / 排便 / 睡眠 / マイクロバイオーム / 介入 / 代謝 / 移住 / 代謝産物 / マイクロバイオーム / N-of-1研究 / ポストバイオティクス

研究開始時の研究の概要

研究申請者は2,277名の成人男女を対象とし、日本人の腸内細菌叢群集構造は居住地、身体活動量、野菜摂取量などの生活環境・習慣と関連することを示した。因果関係を効率的に明らかにするために、一人の被験者が短期移住、身体活動量増加、野菜摂取量増加の週単位の介入と除去を1年間繰り返し、その間の全ての糞便と24時間365日の生活習慣を測定・記録することで、腸内細菌叢群集構造の個人内変動に生活環境・習慣の変動が及ぼす影響を経時的に明らかにする、N-of-1交差介入試験を実施する。これにより、生活習慣改善による腸内細菌叢操作の可能性に関する知見が得られ、疾病予防や健康寿命延伸に資することが期待される。

研究実績の概要

本研究では、2021年9月1日 から2022年8月31日までの1年間約52週間にわたり、一人の被験者に対し、野菜摂取増加、たんぱく質摂取増加、運動量増加の1週(7日)単位の介 入と除去を各6回ずつ繰り返し、その間の全ての糞便と被験者の身体状況と24時間365日の生活習慣を観察・記録することで、生活習慣変動が腸内細菌叢群集構造 の個人内変動に 及ぼす影響を経時的に明らかにする、N-of-1交差介入試験を実施した。2022年8月31日までの1年間を通して、介入とデータ収集が完了した。ウエアラブルデバイ スによる身体活動、睡眠記録及び栄養解析アプリによる食事記録は、1日の欠損もなく365日間の観察が完了した。
対照期間や洗い出し期間と比較して、野菜摂取期間中は食物繊維が5-10g/d、たんぱく質摂取期間はエネルギー比が5－10％、運動介入期間中は移動距離が10km/d有意に増加した。たんぱく質介入期間中は他の期間と比較して、腸内細菌叢のα多様性指数が有意に増加した。主座標分析（PCoA）では、たんぱく質摂取で有意に他の期間と異なる腸内細菌叢構造の違いが観察され、野菜摂取期間はその逆方向の変化が見られた。属レベルの菌ごとでの介入の影響として、たんぱく質摂取期間に、Christensenellaceae、Akkermansia他２属の増加、Prevotella copli、Eubacterium rectale他２属の減少が見られた。野菜摂取期間ではBifidobacterium他２属の減少、Ruminococcus.1他３属の増加か見られた。これらの腸内細菌叢の変化は運動介入期間では見られなかった。
以上の結果から、たんぱく質摂取は腸内細菌叢の多様性や主要構成細菌を数日で変化させ、介入が終了すると速やかに回復すること、その変化は再現性を持って繰り返し観察されることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

令和２年、令和３年とコロナ禍で介入の開始が遅れるなどの計画変更があったが、被験者の誠実な研究遂行と、分担者の分析が円滑に進んだことにより、計画通りに進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

腸内細菌叢の解析結果とデータ処理が完了したので、論文の執筆を開始し、学術誌への投稿を進める。また、解析結果の学会発表のための抄録の作成と投稿も並行して進めていく。令和５年中には本研究の結果を学術誌に掲載すること、学会での発表と討議を完了する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Longitudinal trajectory of vascular age indices and cardiovascular risk factors: a repeatedmeasures analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe D, Gando Y, Murakami H, Kawano H, Yamamoto K, Morishita A, Miyatake N, Miyachi M
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13(1) 号: 1 ページ: 5401-5401
  • DOI: 10.1038/s41598-023-32443-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 腸内細菌叢とスポーツ栄養 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮地元彦
  • 雑誌名: 日本スポーツ栄養研究誌 巻: 16 ページ: 12-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dietary Vitamin B1 Intake Influences Gut Microbial Community and the Consequent Production of Short-Chain Fatty Acids (2022)
  • 著者名/発表者名: Park J, Hosomi K, Kawashima H, Chen YA, Mohsen A, Ohno H, Konishi K, Tanisawa K, Kifushi M, Kogawa M, Takeyama H, Murakami H, Kubota T, Miyachi M, Kunisawa J, Mizuguchi K.
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 14 号: 10 ページ: 2078-2078
  • DOI: 10.3390/nu14102078
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oral administration of Blautia wexlerae ameliorates obesity and type 2 diabetes via metabolic remodeling of the gut microbiota (2022)
  • 著者名/発表者名: Hosomi K, Saito M, Park J, Murakami H, Shibata N, Ando M, Nagatake T, Konishi K, Ohno H, Tanisawa K, Mohsen A, Chen YA, Kawashima H, Natsume-Kitatani Y, Oka Y, Shimizu H, Furuta M, Tojima Y, Sawane K, Saika A, Kondo S, Yonejima Y, Takeyama H, Matsutani A, Mizuguchi K, Miyachi M, Kunisawa J
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 4477-4477
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32015-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association Between Temporal Changes in Diet Quality and Concurrent Changes in Dietary Intake, Body Mass Index, and Physical Activity Among Japanese Adults: A Longitudinal Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Daiki、Murakami Haruka、Gando Yuko、Kawakami Ryoko、Tanisawa Kumpei、Ohno Harumi、Konishi Kana、Sasaki Azusa、Morishita Akie、Miyatake Nobuyuki、Miyachi Motohiko
  • 雑誌名: Frontiers in Nutrition 巻: 9 ページ: 753127-753127
  • DOI: 10.3389/fnut.2022.753127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive analysis of gut microbiota of a healthy population and covariates affecting microbial variation in two large Japanese cohorts (2021)
  • 著者名/発表者名: Park J, Kato K, Murakami H, Hosomi K, Tanisawa K, Nakagata T, Ohno H, Konishi K, Kawashima H, Chen YA, Mohsen A, Xiao JZ, Odamaki T, Kunisawa J, Mizuguchi K, Miyachi M
  • 雑誌名: BMC Microbiol 巻: 21 号: 1 ページ: 151-151
  • DOI: 10.1186/s12866-021-02215-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stool pattern is associated with not only the prevalence of tumorigenic bacteria isolated from fecal matter but also plasma and fecal fatty acids in healthy Japanese adults (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Daiki、Murakami Haruka、Ohno Harumi、Tanisawa Kumpei、Konishi Kana、Todoroki-Mori Kikue、Tsunematsu Yuta、Sato Michio、Ogata Yuji、Miyoshi Noriyuki、Kubota Naoto、Kunisawa Jun、Wakabayashi Keiji、Kubota Tetsuya、Watanabe Kenji、Miyachi Motohiko
  • 雑誌名: BMC Microbiology 巻: 21 号: 1 ページ: 196-196
  • DOI: 10.1186/s12866-021-02255-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 日本人における身体活動量とコリバクチン産生菌の関連 (2022)
  • 著者名/発表者名: 二宮 友佳, 中潟 崇, 南里 妃名子, 大野 治美, 谷澤 薫平, 小西 可奈, 村上 晴香, 恒松 雄太, 佐藤 道大, 渡辺 賢二, 宮地 元彦
  • 学会等名: 日本健康支援学会
• [学会発表] 健常日本人における生活習慣と腸内細菌叢との関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮地元彦
  • 学会等名: 日本公衆衛生学会
  • 招待講演
• [学会発表] 腸内細菌叢とスポーツ (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮地元彦
  • 学会等名: 日本臨床スポーツ学会
  • 招待講演
• [学会発表] 食を通して全ての人に健康を：食と運動を通した健康づくり (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮地元彦
  • 学会等名: 日本学術会議、連続公開シンポジウム「SDGs達成に向けた農芸化学の挑戦」
  • 招待講演
• [図書] たんぱく質のきほんとレシピＢＯＯＫ (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮地元彦
  • 総ページ数: 160
  • 出版者: 朝日新聞出版
  • ISBN: 9784023341180