| 研究課題/領域番号 |
16K14922
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| 研究機関 | お茶の水女子大学 |
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研究代表者 |
飯田 薫子 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (50375458)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 食物繊維 / マンナン / 血糖値 / アミラーゼ / 腸内細菌 |
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| 研究実績の概要 |
食物繊維には血糖低下作用があることが知られるが、種類によりその作用の程度に違いがあり、各食物繊維の作用機序には独自の分子機構があることが示唆される。本研究では食物繊維の一種であるグルコマンナンに着目し、その血糖低下作用の特異的メカニズムを明らかとすることを目的とした。メカニズムとして膵α-アミラーゼ(Pancreatic α-amylase:PA)とスクラーゼ・イソマルターゼ(Sucrase-Isomaltase :SI) の相互機構にグルコマンナンが影響を与えることを想定し、前年度までにマウス小腸でPAとSIが共局在すること、Caco-2細胞において、PAによるSIのマルトース分解活性の増強を高濃度のマンナンが抑制することを明らかとした。そこで昨年度はマウスへのグルコマンナン負荷による糖代謝への影響を中心に検討を行ったが、負荷により摂食後の血糖値の上昇率に低下傾向はみられるものの、投与時間や投与量を様々に変化させても小腸粘膜のPAの局在やSIのマルトース分解活性には変化が見られなかった。一方近年、食品マンナンについてはBacteroides属の腸内細菌がマンナンを優先的に栄養源として利用すること、マンナンが腸内のBacteroides属の菌数を増加させ血中コレステロールを低下させることなどが新たに報告されている。そこで本研究においてもBacteroides属の関与を想定し、マクロファージ細胞株Raw264細胞を用いて腸内細菌叢のBacteroides属主要菌株であるBacteroides fragilisの炎症誘導作用を、Escherichia coliと比較した。その結果Bacteroides fragilis内毒素はEscherichia coli内毒素に比して炎症誘導能が有意に低く、さらにEscherichia coliの炎症誘導に拮抗するという新しい知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本研究の目的は、食物繊維の血糖上昇抑制効果の分子メカニズムを明らかとし、高血糖制御への応用性を探ることである。これまで培養細胞を用いた検討において、多糖類マンナンが高濃度下において、PAのSI活性制御に影響を与える可能性を示した。しかしながら動物における検討においては、食品由来マンナンがPAとSIの相互作用に与える影響を確認することはできなかった。一方で、マンナンの高血糖制御機構について他のメカニズムも検討する中で、マンナンにより腸内で増加すると考えられているBacteroides fragilisが、大腸菌毒素を制御する可能性を in vitroで見出した。
このように、従来想定した作用メカニズム仮説については、それを証明する明らかな知見は得られなかったが、一方で、メカニズムの検討過程において、グルコマンナンが腸内の炎症を制御する可能性を見出した。このように、研究は予定していた方向性とは異なるものの、食品由来マンナンの生体作用に関連する新たな知見を見出しており、研究自体は順調に進展しているといえる。一方で、データはいずれも予備的な検討から得られたものであり、発表に至るものではなく、今後の検討とさらなるデータの積み重ねが必要であると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで複数回行ったマウスでの検討では、グルコマンナンがデンプン投与後の血糖上昇を抑制する現象は認められるものの、そのメカニズムとして「PAとSIの相互作用に影響を与え、SI活性を制御することで高血糖を抑制する」という仮説に合致した結果は得られなかった。一方で、グルコマンナンが腸内で日和見菌であるBacteroides属を増加させることにより、生体内の炎症性病態を制御する可能性を見出した。本年度は研究の最終年度であったが研究期間を延長し、今後は、グルコマンナン経口投与による腸内細菌叢の変化や各種バクテリア酵素活性の変化、血中のLPS濃度や各種炎症マーカーの変化などを検討する予定である。腸内の慢性炎症状態は様々な代謝異常の基盤的病態となることが知られており、耐糖能異常もその一つとして知られている。そこで次年度は得られた結果を総合的に評価し、グルコマンナンが持つ独自の高血糖制御機構を明らかとし、その応用性について包括的に検討する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は研究費の一部が次年度繰越となった。
その理由として、実験を行う過程において、当初予想した仮説を支持する結果が得られなかった一方で、計画立案時には予想していなかった新たな知見が得られた。このため、これらの知見をもとに研究仮説を改めた上で、研究計画を再度見直し、新たな実験を立ち上げて遂行する必要性が生じた。これらの実験の立ち上げは当初の計画見込みになく、この部分に時間がかかり、結果として、計画年度内に実験を終わらせることができずに研究費の一部繰越が生じた。
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