微生物および生化学技術ジャーナル

概要

Lactobacillus fermentum NCIMB 5221が産生するフェルラ酸が、ショウジョウバエのメタボリックシンドロームの症状を軽減する

スーザン・ウェストフォール、ニキータ・ロミス、スーリヤ・プラタップ・シン、サティア・プラカシュ

抽象的な

腸内細菌叢は、ビタミン合成、ミネラル吸収、消化できない繊維の消化、食物からのエネルギー抽出に重要な、消化管に生息する何千もの細菌種の複雑なコミュニティです。最近、腸内細菌叢のコミュニティ構造の健全性が、高血糖、高コレステロール血症、高血圧、腹部脂肪およびトリグリセリドレベルの増加などの一連の症状であるメタボリックシンドロームなどのエネルギー調節疾患に関連付けられるようになりました。しかし、腸内細菌叢と宿主のエネルギー代謝との間のコミュニケーションのメカニズムは、まだよくわかっていません。現在の研究では、プロバイオティクス細菌Lactobacillus fermentum NCIMB 5221 (Lf5221) の固有のフェルラ酸エステラーゼ活性によって生成されたフェルラ酸 (FA) が、キイロショウジョウバエの食事誘発性糖尿病および肥満の表現型マーカーを用量依存的に救済できることが示されています。高糖または高脂肪食に曝露したショウジョウバエでは、2.5 または 7.5 × 109 CFU/ml 培地の生きた Lf5221 が、全身の体重、グルコース、トレハロース、およびトリグリセリド レベルを効果的に回復させました。前述の効果はすべて、熱不活化細菌では失われており、代謝産物が原因であることを示しています。同様に、代謝障害のあるショウジョウバエ モデルにおける 0.5 mM の FA は、生理学的マーカーに対して同様の効果をもたらし、循環血リンパ中の高血糖も軽減しました。シグナル伝達レベルでは、予想どおり、高糖食ではショウジョウバエのインスリン様ペプチド 2、3、および 5 の発現が上昇し、高脂肪食では脂肪酸合成酵素、アセチル CoA カルボキシラーゼ、およびホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼの発現が増加しました。どちらの食事でも、Lf5221 と FA は、異なる濃度で、遺伝子発現を対照群のレベルまで回復させました。遺伝子発現のメカニズムを調べると、Lf5221 と FA は両方とも dFOXO と dTOR の発現を回復させましたが、dAkt の発現は回復させませんでした。これは、Lf5221 によって生成された FA がインスリン受容体の下流シグナル伝達分子の 1 つ、おそらくハエとヒトの両方における全体的なエネルギー調節因子である dTOR に作用していることを示しています。本研究では、腸内細菌叢が宿主のエネルギー調節代謝と通信する合理的なメカニズムを初めて概説しています。Lf5221 などのフェルラ酸エステラーゼ活性プロバイオティクスを適切に補給すると、メタボリックシンドロームや、糖尿病、肥満、神経変性などのエネルギー調節疾患の症状を予防または緩和できる可能性があります。