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褐色脂肪細胞によるエネルギー消費に関連する腸内細菌を発見-神戸大

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2021年10月29日 AM11:30

褐色脂肪組織で分岐鎖アミノ酸代謝を制御する環境因子は?

神戸大学は10月28日、腸内細菌Bacteroidesが褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝を亢進することで肥満を抑制することを発見したと発表した。この研究は、同大大学院医学研究科内科学講座循環器内科学分野の吉田尚史研究員、山下智也准教授、平田健一教授らの研究グループによるもの。研究成果は、「iScience」に掲載されている。


画像はリリースより

肥満者数は世界で増加傾向にあり、日本においても肥満に起因する多くの疾患が増加しており、医療経済的観点からも社会問題となっている。

褐色脂肪組織は分岐鎖アミノ酸を含む栄養素を利用して熱産生する臓器であり、熱産生によるエネルギー消費の増大から肥満抑制的に働くことが知られている。これまでに、褐色脂肪組織における分岐鎖アミノ酸利用の低下(=分岐鎖アミノ酸代謝の低下)が熱産生を低下させることで肥満を引き起こすことは報告されているが、褐色脂肪組織における分岐鎖アミノ酸代謝を制御する環境因子については解明されていない。

今回、研究グループは、腸内細菌が褐色脂肪組織における分岐鎖アミノ酸代謝を制御しており、Bacteroidesが同代謝を亢進させることで肥満を抑制することを明らかにした。

Bacteoroides2菌が代謝亢進、マウスに菌体投与で体重増加抑制

まず、腸内細菌が褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝を制御していることを明らかにするため、腸内細菌が存在する通常マウスと、腸内細菌が存在しない無菌マウスに高脂肪食による負荷を与え、褐色脂肪組織における分岐鎖アミノ酸代謝を評価した。その結果、通常マウスでは高脂肪食負荷後に緩やかに分岐鎖アミノ酸代謝が低下するのに比べ、無菌マウスでは高脂肪食負荷後、分岐鎖アミノ酸代謝が顕著に低下していた。このことから、腸内細菌は高脂肪食に伴う褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝の低下に対して、保護的に作用していることが明らかになった。

次に、2菌( doreiとBacteroides vulgatus)を食餌性肥満モデルマウスに経口投与し、その抗肥満効果や褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝に与える影響を評価した。結果、Bacteoroides2菌を投与したマウスはコントロールマウスより体重増加が有意に抑制された。また、菌投与マウスにおいて褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝は有意に亢進していた。このことは、Bacteoroides2菌が褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝を亢進させることで肥満を抑制したことを示唆しているという。

最後に、肥満患者7人の糞便を採取後、神戸大学ヒト腸管モデルにて培養し、Bacteroides2菌のプロバイオティクスを添加した。その結果、7人全例において、Bacteroides2菌の割合が有意に増加することを明らかにした。このことは、肥満患者がBacteroides2菌のプロバイオティクスを摂取した際に、腸内細菌中に占めるBacteroides2菌の割合が増加することを示唆しているという。

腸内細菌制御による新たな抗肥満治療の開発に期待

今回の研究成果は、腸内細菌と遠隔臓器である褐色脂肪組織との連関を紐解いたものであると同時に、ヒトにおいて、プロバイオティクス投与によるBacteroides2菌の増加により、褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸代謝を介した肥満予防・肥満治療ができる可能性を示唆しており、腸内細菌制御による新たな抗肥満治療の開発が期待される、と研究グループは述べている。

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