乳酸菌の抗糖尿効果に関する研究

概要

先行研究でコレステロール低減作用を持つ乳酸菌が分離されている津田カブ漬けを分離源として、新たに血糖値低減効果を持つ乳酸菌の探索とその作用機序の解明を志向して研究を進めた。2 型糖尿病が疑われる人、すなわち 2 型糖尿病予備軍の糖尿病発症には食後高血糖が関与しており、2 型糖尿病の予防あるいは進展抑制には食事由来の糖の小腸からの吸収を抑制することが有効と考えられている。先の乳酸菌の抗糖尿効果に関する報告は、乳酸菌の長期投与を行い腸内に菌体を定着させ、その効果を評価したものが多い。身近な食品の中から嗜好性を損なうことなく、また長期の事前投与を必要とせずより簡便に食後血糖値の上昇を抑制させる効果を見出すことが出来れば、食事療法を行う際に有用であると考えられる。また、乳酸菌の抗糖尿効果については先行研究の通りであるが、効果と作用機序が両立された報告は少なく、特に長期投与を必要とせず食後血糖値の上昇を抑制し抗糖尿効果を発揮する乳酸菌が望まれている。効果の他に基礎となる作用機序を特定し、同様の効果を持つ有用な乳酸菌株を特定するためのさらなる研究が推奨されている。

第一章では本研究の目的と背景について述べ、第二章において津田カブ漬け汁から新たな乳酸菌6 株を分離し 16S rRNA による同定を行い、人工消化液耐性について評価を行った。次いで、第三章では、評価した株の中で人工消化液耐性の最も高かった Pediococcus 属乳酸菌に対し、分類学に基づく同定と遺伝子比較による帰属分類を行い、属種を決定後、Pediococcus pentosaceus QU 19（QU 19）と命名し以降使用した。

第四章では、QU 19 の抗糖尿効果を、マウスを用いた血糖値上昇抑制試験を行うことで評価した。正常マウスに糖類としてデンプンと被験物質として QU 19 を食事と同時摂取を模して同時に給餌し、給餌後経時的に血糖値を測定することで食後血糖値が変化する様子を評価した。これまで乳酸菌の血糖値上昇抑制効果について作用機序は異なる（または未解明）ものの、生菌と死菌ともに報告があるため、本研究でも両方の状態の菌体を用いて評価を行った。また、比較として津田カブ漬け汁より QU 19 と同時に分離され、人工消化液試験に用いた Weissella 属乳酸菌の生菌も使用した。さらにマウスに QU 19 生菌のみを投与した時の血糖値の推移も測定した。結果として、デンプンとQU 19 生菌 500 mg/kg の同時投与により食後 30 分後の血糖値と 500 mg/kg 投与区の血糖曲線下面積（Area Under Curve, AUC）が QU 19 非投与に比べて有意に低下し（p < 0.01）、他の試験区では血糖値の低下は確認されなかった。これらの知見から、QU 19 生菌は事前投与を必要としない食後血糖値の上昇抑制効果と、さらには糖尿病予防に効果を発揮する可能性が示唆された。

第五章では、第四章において血糖値上昇抑制効果が確認された QU 19 の作用機序について検討した。先の結果より、QU 19 の食後血糖値の上昇抑制の作用機序は当該乳酸菌が生菌であることに起因するものであると考えられた。乳酸菌生菌における食後血糖値の上昇抑制への作用機序としては、これまで糖類分解酵素阻害が報告されていることから、酵素阻害効果の評価としてα−アミラーゼ、α−グルコシダーゼへの QU 19 の阻害効果を in vitro で評価した。基質分解後の生成物の減少から、血糖値上昇抑制効果はα−グルコシダーゼ阻害活性に起因することが示唆される結果が得られたものの、α−グルコシダーゼ阻害活性の評価中の際、QU 19 添加区のみ基質マルトースは分解されているにも拘わらず、生成するはずのグルコースが殆ど検出されないという現象が生じ、同時に QU 19添加系では反応液の pH が低下していた。これらの現象から、QU 19 の抗糖尿効果は糖類分解酵素阻害ではなく、QU 19 の糖資化能によるものであると考えられた。なお、QU 19 は基質マルトースの資化能は有していなかった。実際に、乳酸菌のグルコース資化速度を比較したところ、生菌数当たりの比較においては、QU 19 は食後血糖値の上昇を穏やかにすると報告がある Lactobacillusrhamnosus GG ATCC53103T よりも高い糖資化能を有することが明らかとなった。血糖値上昇抑制の作用機序は糖類分解酵素の阻害ではなく、QU 19 がグルコースを消費することで、血糖値の上昇抑制が生じたと考えられる。

以上の結果から、本研究において日本の乳酸発酵漬物より分離された QU 19 の生菌を食事と同時に投与すると、マウスの血糖値の上昇を抑制する効果が示された。QU 19 は消化液に耐性があり、腸内でグルコースを急速に資化することが可能なため、この菌株を 1 回食事と同時に経口投与するだけで血糖値を下げることが可能であると考えられる。マウスを使用した効果効能試験を実施したが、人工消化液の生存試験の結果から人体でも同じ効果が期待される。したがって、本研究で明らかとなった QU 19 の効果は、健康な人々の血糖値をコントロールすることが期待でき、食を介した人々の生活習慣病予防に大きく貢献できると考えられる。