Physiological role of bifidus flora formation in breast-fed infant guts

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22277
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Katayama Takane 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (70346104)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 紀彦 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (40724612)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 母乳 / 母乳オリゴ糖 / インドール乳酸 / 腸内細菌

Outline of Final Research Achievements

We elucidated the molecular mechanism underlying bifidobacteria-rich microbiota formation in breastfed infant gut by genetically and enzymatically analyzing bifidobacterial enzymes involved in human milk oligosaccharide assimilation. We also found that bifidobacteria secrete a large amount of aromatic lactic acids, especially indole lactic acid, in the medium. Indole lactic acid is known to play important roles in maintaining intestinal barrier function and immune homeostasis. In addition, we found that several species of butyric acid-producing Firmicutes can assimilate both plant-derived oligosaccharides and HMOs. The results might imply adaptive response of these species to infant diet in the weaning period.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではまず、乳児腸管におけるビフィズスフローラ形成の分子メカニズムを解明した。次に、ビフィズスフローラ形成の意義の解明に取り組み、乳児型ビフィズス菌には高いインドール乳酸産生能があることを見出し、その遺伝子を同定すると共に酵素解析を行った。インドール乳酸は腸管バリアや免疫に重要な役割を果たすことが示されている。また、一部の酪酸産生細菌が植物オリゴ糖のみならず母乳オリゴ糖資化能を有していることを見出した。以上の成果は、乳児期の菌叢形成機序と意義を知る上で重要な成果であり、調整乳開発にも多大な貢献をした（母乳オリゴ糖の調製乳添加の科学的基盤となった）。