Optimization of human intestinal microbiota model and construction of evaluation system of postbiotics

人体肠道菌群模型优化及后生元评价体系构建

• 批准号: 22K05540
• 负责人: 福田 伊津子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05540/
• 关键词: 腸内細菌叢; 短鎖脂肪酸; 腸管上皮細胞

近年、腸内細菌叢と疾病・健康との関連性が指摘されており、腸内細菌叢の代謝産物が宿主であるヒトの健康に寄与していることが明らかとなっている。腸内細菌叢の構成バランスは個々人によって異なるが、腸内細菌叢や腸内発酵による代謝産物であるポストバイオティクスが、宿主の腸内環境を含む生体機能全体に影響を与え、結果として再び腸内細菌叢の構成に影響する腸内生態系を形成している。本研究では、腸内生態系を考慮したヒト腸内細菌叢モデルの最適化とポストバイオティクスの評価系の構築を目的とした。ヒト腸内細菌叢モデルを最適化するため、市販の培地に加えて既報の培地組成を参考に、様々な培養条件で得た培養液中の細菌叢構成および短鎖脂肪酸分析を行った。培地検討の結果、Enterobacteriaceaeの数をヒトの糞便検体と同程度まで抑えられた培地は酢酸、吉草酸、イソ酪酸、イソ吉草酸といった脂肪酸が含まれていることから、Enterobacteriaceaeが死滅しやすい環境にあったため、糞便検体と同程度までEnterobacteriaceaeの増殖を抑えられたと考えた。多様度指数の解析では、培養スターターとして用いた糞便細菌叢によって多様度が高い培地が異なった。また、ポストバイオティクスの評価として、腸管上皮細胞株であるHT29-MTX細胞を用いてバリア機能の指標としてムチン（Muc2）、オクルディン（OCLN）、クローディン（CLDN）、ZO-1のmRNA発現量について評価した。短鎖脂肪酸を腸管内で存在しうる60 mM酢酸、20 mMプロピオン酸、20 mM酪酸の混合物として24時間作用させたところ、MUC2とZO-1の発現量を増加させることでバリア機能を増強することが示唆された。腸炎のマーカーとして知られるCLDNは短鎖脂肪酸により発現量が低下する傾向にあった。OCLNの発現量に変化はなかった。

近年来，肠道菌群与疾病和健康的关系被指出，并且明确肠道菌群的代谢产物有助于人类宿主的健康。肠道菌群的组成平衡因人而异，但肠道菌群和后生元作为肠道发酵的代谢产物，会影响宿主的整体生物功能，包括肠道环境，从而使肠道菌群恢复正常。它形成影响内部菌群组成的肠道生态系统。本研究的目的是优化考虑肠道生态系统的人体肠道菌群模型，并构建后生元评价体系。为了优化人类肠道菌群模型，我们使用市售培养基以及先前报道的培养基成分分析了在各种培养条件下获得的培养液中的细菌菌群组成和短链脂肪酸。培养基检查结果显示，肠杆菌科细菌的数量被抑制到与人类粪便样本相同的水平。培养基中含有乙酸、戊酸、异丁酸、异戊酸等脂肪酸，创造了良好的环境。肠杆菌科细菌很容易被杀死，因此认为可以将肠杆菌科细菌的生长抑制到与粪便样品中相同的程度。在多样性指数分析中，具有高多样性的培养基根据用作培养起始物的粪便微生物群而不同。此外，作为后生元的评价，我们使用肠上皮细胞系HT29-MTX细胞，测量粘蛋白（Muc2）、闭合蛋白（OCLN）、密蛋白（CLDN）和ZO-1的mRNA表达水平作为指标的屏障功能进行了评估。当短链脂肪酸以60 mM乙酸、20 mM丙酸和20 mM丁酸的混合物形式应用时，可以在肠道中存在24小时，通过增加表达水平来增强屏障功能有人建议MUC2和ZO-1。 CLDN（肠炎的标志物）的表达水平随着短链脂肪酸的增加而降低。 OCLN 的表达水平没有变化。