「腸内細菌」が2型糖尿病や肥満などに影響 メカニズムを解明

 腸内細菌の変化が糖や脂質の代謝に影響しており、腸内細菌によって産生される二次胆汁酸が血糖値と血中の脂質に関与していることが、熊本大学の研究で明らかになった。
 研究グループは、最新の解析技術でその分子メカニズムの一端も解明した。
腸内細菌が2型糖尿病や肥満などに影響
 研究グループによると、ヒトの腸内には100兆個以上もの細菌が生息しており、その細菌種は約1,000種にも及ぶ。腸内細菌は宿主であるヒトの生理機能や疾患にさまざまな影響をもたらしている。

 これまでの研究で、腸内細菌は、2型糖尿病や肥満、大腸がんなどの腸疾患の発症と関連があることが明らかになっている。

 「短鎖脂肪酸」は、ヒトの大腸内で腸内細菌によって作られる酸の一種。短鎖脂肪酸が脂肪酸受容体を刺激することで、体のエネルギー消費が上昇し、脂肪蓄積を抑制できると考えられている。

関連情報
腸内細菌のバランスが崩れる「ディスバイオシス」
糖尿病の人が抗菌薬を飲むと低血糖の危険性が高まる
 宿主の体調の変化などをきっかけに、腸内細菌の数が減少したり、その構成比が変化してしまうことがある。また、通常は数の少ない菌種が異常に増加するなど、細菌構成のバランスが崩れることがある。これらの異常を「ディスバイオシス」と呼んでいる。

 ディスバイオシスの原因として、食生活の乱れ、抗生物質や抗菌薬の使用、感染などによる炎症などがある。

 実際に抗菌薬については、「ガチフロキサシン」などのいくつかの抗菌薬は低血糖を含む副作用があるため、販売中止となっている。

 また、幼児もしくは小児期の抗菌薬の服用は、その後の体重増加のペースを早める可能性が報告されている。

 これまで研究で、ディスバイオシスが起こると、糖および脂質の代謝を担っている肝臓のタンパク質発現量に影響があらわれることが明らかになっている。
腸内細菌がつくる二次胆汁酸が血糖値や血中の脂質濃度に関与
 今回、研究グループは、抗菌薬を投与しディスバイオシスのマウスを作成し、血糖値および血中の脂質成分であるトリグリセリド(中性脂肪)濃度を抗菌薬非投与マウスと比較した。

 その結果、ディスバイオシスによって血糖値は64%、中性脂肪の濃度は43%にそれぞれ減少していた。

 また、二次胆汁酸を産生する腸内細菌が減少しており、肝臓の二次胆汁酸(リトコール酸、デオキシコール酸)濃度がそれぞれ正常のマウスの20%および0.6%に減少していた。

 さらに、抗菌薬の投与と同時に二次胆汁酸を補充すると、血糖値および血中の中性脂肪濃度の低下は回復した。

 これにより、腸内細菌が産生する二次胆汁酸が宿主での血糖値や脂質代謝に影響を与える要因であることが示された。
抗菌薬および二次胆汁酸投与による血液中の糖・脂質濃度の変動
腸内細菌が産生する二次胆汁酸 分子メカニズムを解明
 次に、腸内細菌が産生する二次胆汁酸がどのように肝臓の糖と脂質代謝に影響を与えるかを解明するために、タンパク質の立体構造などを解析するプロテオミクスによって調べた。

 その結果、ディスバイオシスが起きているマウスの肝臓では、グリコーゲン代謝およびコレステロール・胆汁酸の生合成に関わるタンパク質の発現量が変化しており、その変化が二次胆汁酸の補充によって回復することが分かった。

 今回の研究成果は、二次胆汁酸とそれを産生する腸内細菌が生体の糖・脂質濃度に関与している可能性を示している。

 研究グループは、「今後、二次胆汁酸を産生する細菌が、糖尿病や脂質異常症などの代謝疾患の予防や、治療の標的となる可能性がある」と述べている。

 今回の研究は、熊本大学大学院生命科学研究部微生物薬学分野の大槻純男教授と久野琢矢博士らの研究グループによるもの。研究成果は「Scientific Reports」に発表された。

熊本大学大学院生命科学研究部
Reduction in hepatic secondary bile acids caused by short-term antibiotic-induced dysbiosis decreases mouse serum glucose and triglyceride levels(Scientific Reports 2018年1月19日)
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