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2020 年度 実績報告書

ナノファイバー化技術応用食品と運動の併用による肥満抑制効果およびその機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H01618
研究機関石川県立大学

研究代表者

長野 隆男  石川県立大学, 生物資源環境学部, 教授 (20304660)

研究分担者 中井 雄治  弘前大学, 地域戦略研究所, 教授 (10321788)
矢野 博己  川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (20248272)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード微粒子化 / 運動 / 腸内細菌叢 / 肥満
研究実績の概要

本年度は、おからと小麦ふすまの微粒子化、ナノセルロース(NC)の肥満抑制と腸内細菌叢に与える効果、NC摂取と運動が肥満抑制と腸内細菌叢に与える効果について明らかにすることができた。
1)ナノファイバー化技術として湿式グラインダーを用いて、おからと小麦ふすまの微粒子化を行った。微粒子化を行うことにより、分散性の向上と粘度の増加が示された。
2)NCの肥満抑制と腸内細菌叢に与える効果について高脂肪食肥満動物実験系を用いて検討した。実験7週間後のマウスの体重を測定した結果、NC未摂取対照群と比較してNC0.1%摂取群では有意な体重増加の抑制は認められないが、NC0.2%摂取群では有意な体重増加の抑制が観察された。腸内細菌叢解析結果、高脂肪食により腸内細菌叢の組成は変化すること、その変化はNC0.1%摂取群では抑制されないが、NC0.2%摂取群では抑制されることが示された。
3)NC摂取と運動が肥満抑制と腸内細菌叢に与える効果について高脂肪食肥満動物実験系を用いて検討を行った。NC摂取により、マウスの自発運動量は増加した。高脂肪食摂取によるマウスの体重増加、脂肪の蓄積は、NC摂取または運動で抑制された。さらに、耐糖能は運動により改善され、NC摂取と運動による相互作用が観察された。腸内細菌叢解析の結果、腸内細菌叢の組成はNC摂取によって変化しないが、運動により変化することが示された。以上の結果から、NC摂取は自発運動を促進し、高脂肪食による腸内細菌叢の改善と肥満を抑制することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は、ナノファイバー化技術を用いておからと小麦ふすまの微粒子化を行いうこと、肥満モデル動物実験系を用いてナノセルロースと運動による肥満抑制効果を検証することを目的に研究を行った。
その結果、1)ナノファイバー化技術を用いておからと小麦ふすまを微粒子化すると、分散性の改善と粘度を高くなることを示すことができた。2)高脂肪食肥満モデル動物実験系を用いて、ナノセルロースの肥満抑制効果と腸内細菌叢の改善作用を示すことができた。3)ナノセルロースと運動との併用効果についても、成果を得ることができた。しかしながら、コロナ感染症のために動物実験とトランスクリプトーム解析を予定通り実施できなかった。以上のことから、やや遅れていると評価した。

今後の研究の推進方策

1)おからには、20%のタンパク質が含まれていることから動物実験を行う上で問題になる。そこで、アルカリ処理によりおからの低タンパク質化と微粒子化について検討している。
2)微粒子化おからによる肥満抑制効果とそのメカニズムについて高脂肪食肥満モデル動物実験を用いた研究を行う。
3)微粒子化おからと運動の併用効果について高脂肪食肥満モデル動物実験を用いた検討を行う。
4)高脂肪食肥満モデル動物実験では、体重の増加と脂肪蓄積、耐糖能について調べることにより肥満抑制効果を明らかにする。メカニズムの解明方法として、腸内細菌叢解析、短鎖脂肪酸測定、メタボローム解析、トランスクリプトーム解析を行う。腸内細菌叢の解析では、結腸便を試料として16SリソソームRNAの遺伝子分析により行う。短鎖脂肪酸測定では、盲腸内容物を試料としてガスクロマトグラフィー質量分析計を用いて測定する。メタボローム解析では、血漿を試料として解析を行う。トランスクリプトーム解析では、肝臓を試料としてDNAマイクロアレイを用いて測定を行う。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of dietary cellulose nanofiber and exercise on obesity and gut microbiota in mice fed a high-fat-diet2020

    • 著者名/発表者名
      Nagano Takao、Yano Hiromi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 84 ページ: 613~620

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1690975

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dietary cellulose nanofiber modulates obesity and gut microbiota in high-fat-fed mice2020

    • 著者名/発表者名
      Nagano Takao、Yano Hiromi
    • 雑誌名

      Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre

      巻: 22 ページ: 100214~100214

    • DOI

      10.1016/j.bcdf.2020.100214

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved effects of okara atomized by a water jet system on α-amylase inhibition and butyrate production by <i>Roseburia intestinalis</i>2020

    • 著者名/発表者名
      Nagano Takao、Hirano Rika、Kurihara Shin、Nishinari Katsuyoshi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 84 ページ: 1467~1474

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1741337

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved physicochemical and functional properties of okara, a soybean residue, by nanocellulose technologies for food development - A review2020

    • 著者名/発表者名
      Nagano Takao、Arai Yuya、Yano Hiromi、Aoki Takafumi、Kurihara Shin、Hirano Rika、Nishinari Katsuyoshi
    • 雑誌名

      Food Hydrocolloids

      巻: 109 ページ: 105964~105964

    • DOI

      10.1016/j.foodhyd.2020.105964

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノセルロース摂取と運動が肥満抑制と腸内フローラに与える効果2020

    • 著者名/発表者名
      長野 隆男、矢野 博己
    • 学会等名
      第74 回日本栄養・食糧学会大会
  • [学会発表] ナノセルロース摂取が肥満と腸内フローラに与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      長野 隆男、矢野 博己
    • 学会等名
      第72 回日本家政学会大会
  • [学会発表] Applying nanotechnology to okara for developing soy protein gel-based foods2020

    • 著者名/発表者名
      Yuya Arai, Katsuyoshi Nishinari, Takao Nagano
    • 学会等名
      The 1st International Electronic Conference on Food Science and Functional Foods
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of dietary cellulose nanofibrils on obesity and gut microbiota in high-fat diet-fed mice2020

    • 著者名/発表者名
      Takao Nagano, Kazuyoshi Nakamura, Yuka Yokogawa, Suzuka Miura, Chihiro Watanabe, Eri Oyanagi, Hiromi Yano
    • 学会等名
      4th International Symposium on Phytochemicals in Medicine and Food
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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