Elucidation of the molecular mechanisms of endurance enhancement by gut microbiota-derived metabolites

阐明肠道微生物代谢物增强耐力的分子机制

• 批准号: 22H03541
• 负责人: 福田 真嗣
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kanagawa Institute of Industrial Sclence and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03541/
• 关键词: 腸内細菌; 代謝物質; 腸内環境; 持久運動; 短鎖脂肪酸; メタボロゲノミクス; 運動; 持久力

ヒトの腸内にはおよそ1,000種類で40兆個にもおよぶとされる腸内細菌が生息しており、これら腸内細菌叢は宿主細胞と相互作用することで、複雑な腸内生態系を形成している。われわれはこれまでに、腸内細菌叢のメタゲノム解析と腸内代謝物質のメタボローム解析を組み合わせたメタボロゲノミクス解析手法を考案し、腸内細菌叢から産生される代謝物質が宿主の健康維持や疾患発症に関与することを明らかにした。一方、腸内細菌叢が疾患だけでなく脳機能や精神状態、ホルモンバランスなどの様々な生理機能にも影響を与えることが続々と報告されており、人間はヒトの細胞と腸内細菌の細胞とで構成されるSuperorganismと考えられることから、疾患のみならずヒトの様々な生理機能にも腸内細菌叢が影響を与え得ると考えられる。そこで本研究では、腸内細菌叢を体内における「もう一つの臓器」と捉え、そこから産生される代謝物質が、栄養源やシグナル因子として機能するという仮説のもと、生理機能の一つとして運動機能のうちの持久力と腸内細菌叢に着目した研究を行った。その結果、駅伝選手の腸内には、主要な腸内細菌の一種であるBacteroides uniformisが同年代の健康成人に比べて有意に多いことを見出した。またB. uniformisをマウスに10週間経口投与し強制水泳試験を実施したところ、その遊泳時間が2倍も増加することを明らかにした。更にB. uniformisをヒト腸内で増加させる食品成分としてα-シクロデキストリンを同定し、8週間の摂食試験を実施したところ、対照群と比較して運動後の疲労感が有意に軽減することや、走行試験での有意な持久力向上効果が認められた。これらの結果から、腸内細菌叢由来代謝物質が、宿主体内において栄養源やシグナル因子として機能することを明らかとした。

人类肠道内约有 40 万亿个约 1,000 种肠道细菌，这些肠道菌群通过与宿主细胞相互作用维持着复杂的肠道生态系统。我们之前设计了一种结合肠道微生物群宏基因组分析和肠道代谢物代谢组学分析的代谢基因组学分析方法，并证明肠道微生物群产生的代谢物可以用来维持宿主健康或引起疾病。另一方面，已有报道称肠道菌群不仅影响疾病，还影响脑功能、精神状态、荷尔蒙平衡等多种生理功能。还有人体的各种生理功能。因此，在本研究中，我们将肠道菌群视为体内的“另一个器官”，基于其产生的代谢产物作为营养源和信号因子的假设，我们将肠道菌群视为生理功能之一。我们的研究重点是耐力（运动功能的组成部分）和肠道菌群。结果，他们发现接力赛运动员的肠道中的主要肠道细菌——拟杆菌（Bacteroides Uniformis）明显多于同龄的健康成年人。此外，当给小鼠口服B.uniformis 10周并进行强迫游泳试验时，发现游泳时间增加了一倍。此外，我们确定α-环糊精是一种可以增加人体肠道中B.universis的食物成分，并进行了为期8周的喂养研究，结果表明与对照组相比，它可以显着减轻运动后的疲劳。在跑步测试中观察到显着的耐力改善效果。这些结果表明，肠道微生物群衍生的代谢物在宿主体内充当营养源和信号因子。

项目成果

腸内環境に基づく層別化医療・ヘルスケアがもたらす未来

基于肠道环境的分层医疗保健带来的未来

• 发表时间: 2023
• 作者: 石黒創;曽根博仁.;福田真嗣
• 通讯作者: 福田真嗣

腸内細菌叢を活用した新たな医療・ヘルスケア産業の創出

利用肠道菌群创建新的医疗保健产业

• 发表时间: 2022
• 作者: 松林泰弘;藤原和哉;曽根博仁.;福田真嗣;加藤公則.;福田真嗣
• 通讯作者: 福田真嗣

腸内環境に基づく層別化医療がもたらす未来

基于肠道环境的分层医疗带来的未来

• 发表时间: 2022
• 作者: Mamoru Oyabu;Ono Yusuke;Fujimaki Shin;Yoshioka Kiyoshi;Junya Fujimaki;Runa Kawaguchi;Yukino Hatazawa;Shinji Miura;Yasutomi Kamei;福田真嗣;曽根博仁.;亀井 康富;福田真嗣
• 通讯作者: 福田真嗣

ヒト腸内細菌の1種が持久運動パフォーマンスの向上に貢献 ー腸内フローラと運動能力の関係が明らかにー

一种人类肠道细菌有助于提高耐力运动表现 - 揭示肠道菌群与运动能力之间的关系 -

The impact of gut microbiota-derived metabolites on endurance exercise performance

肠道微生物代谢物对耐力运动表现的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Sako Mizutani;Mamoru Oyabu;Yasutomi Kamei;Shinji Fukuda
• 通讯作者: Shinji Fukuda