腸内細菌の改変によるグルコシノレートの生体調節機能増強を意図した基盤解析

旨在通过修饰肠道细菌增强芥子油苷生物调节功能的基础分析

• 批准号: 22K11721
• 负责人: 渡辺 純
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• 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-22K11721/
• 关键词: 腸内細菌; 代謝変換; グルコシノレート; イソチオシアネート; 抗炎症; 生体調節機能

本研究は、①in vitro培養系を用いて腸内細菌によるグルコシノレートの代謝変換の修飾を介してその生体調節機能を向上しうる食品素材・プロバイオティクスを選抜し、②選抜した食品素材・プロバイオティクスがグルコシノレートの抗メタボリックシンドローム・抗炎症性を向上しうるか明らかにすることを目的としている。本年度は①について、以下を実施した。ヒトと消化管構造が類似するブタの糞便を腸内細菌源とし、in vitro培養系であるKUHIMMを導入してGAM培地中で培養した。ここにグルコシノレートを高含有するブロッコリー粉末を添加し、腸内細菌によるグルコシノレートのイソチオシアネートへの変換を調べた。その結果、腸内細菌による変換は確認されたものの、培養上清でCaco-2細胞を添加したところヘムオキシゲナーゼ-1 (HO-1) の発現上昇は観察されなかった。研究室で保有する乳酸菌株からイソチオシアネート変換能を有する菌株を選抜したところ、Lactiplantibacillus plantarum T-1株を得た。T-1株、およびイソチオシアネート変換能が報告されているCompanilactobacillus futsaii NRIC0417株を上記in vitro培養系に添加して培養したところ、NRIC0417株添加により培養上清中のイソチオシアネートが顕著に増加し、Caco-2細胞におけるHO-1発現を有意に増加させた。T-1株にはこのような作用は認められなかった。以上の結果は、適切なプロバイオティクスにより腸内細菌によるイソチオシアネートへの変換を増強し、Nrf2経路活性化を介した抗メタボリックシンドローム・抗炎症作用を期待させるものであった。しかしながら、NRIC0417株は消化管内環境での生残性を示さなかったことより、今後乳酸菌株をさらに選抜する必要があると考えられた。

本研究的目的是（1）利用体外培养系统，通过改变肠道细菌对芥子油苷的代谢转化来选择能够改善芥子油苷生物调节功能的食品材料和益生菌。益生菌可以改善芥子油苷的抗代谢综合征和抗炎特性。今年，针对①，我们实施了以下措施。采用与人胃肠结构相似的猪粪便作为肠道菌源，引入体外培养系统KUHIMM，在GAM培养基中进行培养。将含有高含量芥子油苷的西兰花粉添加到该混合物中，并研究了肠道细菌将芥子油苷转化为异硫氰酸盐的情况。结果，虽然确认了肠道细菌的转化，但当将Caco-2细胞添加到培养上清液中时，没有观察到血红素加氧酶-1(HO-1)的表达增加。从实验室保有的乳酸菌菌株中筛选出具有异硫氰酸转化能力的菌株，得到植物乳杆菌T-1菌株。当将菌株T-1和已报道具有异硫氰酸转化能力的Companilactobacillus futsaii菌株NRIC0417添加到上述体外培养体系中进行培养时，菌株NRIC0417的添加显着增加了培养物上清液中的异硫氰酸，显着增加了HO-。 1 在 Caco-2 细胞中表达。在T-1菌株中没有观察到这种效应。上述结果表明，适当的益生菌可以增强肠道细菌向异硫氰酸盐的转化，并通过激活Nrf2途径具有抗代谢综合征和抗炎作用。然而，由于NRIC0417菌株在胃肠道环境中未表现出存活性，因此认为未来有必要进一步选择乳酸菌菌株。