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ヒト腸管内には多大な細菌が存在しており、腸管上皮細胞は腸内共生菌の中でも病原菌・ウイルスに対して免疫応答を誘導して恒常性を維持している。一方、糖質を制限し脂質を摂取する食事、すなわちケトジェニックダイエットは、抗てんかん薬に応答しないてんかん患者の発作を減らす効果がある、とされている。
現在までにin vitro系による潰瘍性大腸炎の代謝プロファイルの再現は困難であった。我々はin vitro培養系ヒト腸内細菌叢モデル（Kobe University Human Intestinal Microbiota Model: KUHIMM）を構築して、細菌種の保持や臨床検体（ヒト糞便）中の酢酸・プロピオン酸・酪酸の組成すなわち代謝プロファイルの近似を可能とし、既知のプロバイオティクスへのBifidobacterium属の応答を再現してきた。本研究では、KUHIMMにて、ケトン体の一つである3-ヒドロキシ酪酸がヒト腸内細菌叢に与える効果を調べる事を目的として研究を進めた。
その結果、3-ヒドロキシ酪酸の利用率が高いヒトと利用率が低いヒトに分類された。3-ヒドロキシ酪酸の利用率が高いヒトにおいて酪酸生成量が有意に増加していた。3-ヒドロキシ酪酸投与は、3-ヒドロキシ酪酸の利用率が高いヒトにおいて、酪酸生成に関与していることが知られているCoprococcus属に関連する最近の相対割合を有意に増加していた。
酪酸投与は、3-ヒドロキシ酪酸投与と同様な作用を及ぼすことが知られている。そのため、3-ヒドロキシ酪酸の腸内での利用率が低い患者に対して、腸内の細菌叢を改善することが治療効果を上げられる可能性があることを示唆している。
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