75）食物繊維の健康作用
体がみるみる若返るミトコンドリア活性化術75
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【食物繊維は植物性食品に多く含まれる】
食物繊維とは、ヒトの消化酵素によって消化されない食物中の難消化性成分の総称です。多くは植物の細胞壁を構成する成分で、化学的には多糖類（糖が多数つながったもの）です。消化吸収されないため、従来は、栄養的に不要なものと考えられていましたが、最近は多くの生理作用が明らかになり、栄養素の一つとして認識されています。
食物繊維は野菜や果物や海藻など植物性食品に多く含まれ、動物性食品（肉や乳製品や卵）や魚介類にはほとんど含まれていません。穀物も精白すると食物繊維がほとんど失われてしまいます。したがって、肉と精白した穀物を主体とする食事では食物繊維の摂取量が少なくなります。近年食生活の欧米化に伴い食物繊維の摂取量は減少傾向にあります。
【食物繊維は水溶性と不溶性に分けられる】
食物繊維は水溶性と不溶性に大別されます。
不溶性食物繊維は便の量を増やし、大腸運動を促進して、二次胆汁酸や食品中の発がん物質と腸粘膜との接触を阻止して大腸がんの発生を予防する作用があります。
一方、水溶性食物繊維は、食品中のコレステロールの吸収を抑制したり、食後の血糖値の急激な上昇を抑制する作用があります。さらに、ビフィズス菌や乳酸菌や酪酸菌などの腸内細菌によって発酵され、乳酸や短鎖脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、酪酸）が生成されます。
乳酸はエネルギー源として利用されるだけでなく、腸内pHを低下させて悪玉菌の増殖を抑制する効果があります。短鎖脂肪酸は、体内に吸収されて糖新生やATP産生に利用されるだけでなく、短鎖脂肪酸の受容体であるGPR41(FFA3)やGPR43(FFA2)を介して生体の代謝を調節する作用や、遺伝子発現の調節作用（酪酸のヒストン脱アセチル化酵素阻害作用によるヒストンアセチル化）があります。空腹感を抑制する作用や抗炎症作用なども報告されています。
このように、食物繊維はエネルギー産生や生体機能の調節や発がん抑制など重要な役割を果たしています。（下図）
図：食物繊維は「不溶性食物繊維」と「水溶性食物繊維」に大別され、それぞれ多彩な生理機能を有する。
【食物繊維もカロリーになる】
食物繊維の多くは植物の細胞壁を構成する成分で、化学的には多糖類（糖が多数つながったもの）です。同じ多糖でもデンプンやグリコーゲンは消化管内で酵素によってグルコース（ブドウ糖）に分解されて体内に吸収されてエネルギー源となりますが、食物繊維は人間の消化酵素で分解されないため、エネルギー源とはなりにくいと一般には考えられています。
しかし、水溶性食物繊維（イヌリン、ペクチン、βグルカン、グルコマンナンなど）は腸内細菌による発酵によって乳酸や短鎖脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、酪酸）のような有機酸が生成され、これらはエネルギー源として体内で利用されています。
つまり、乳酸や酢酸やプロピオン酸は糖新生の材料になり肝臓でグルコースの生成に使われます。また、これらはTCA回路に入って分解されてATP産生に使われます。酪酸は大腸粘膜上皮細胞のエネルギー源として使われます。
酪酸が大腸粘膜上皮の糖新生遺伝子の発現を亢進し、プロピオン酸を材料に腸粘膜で糖新生が促進されるという報告があります。以下のような論文があります。
Microbiota-generated metabolites promote metabolic benefits via gut-brain neural circuits.（腸内細菌で生成された代謝産物が腸-脳神経回路を介して有益な代謝を促進する）Cell. 156(1-2):84-96. 2014年
【要旨】
水溶性食物繊維は、体重と血糖のコントロールにおいて有益な代謝を促進するが、基本的なメカニズムはほとんどわかっていない。最近の研究結果によると、腸粘膜上皮細胞における糖新生は、グルコース代謝やエネルギー産生における制御において有益な効果を有することが示されている。この研究では、水溶性食物繊維の腸内細菌の発酵により生成される単鎖脂肪酸であるプロピオン酸と酪酸が、腸上皮細胞における糖新生を相乗作用的に促進することを明らかにした。
酪酸はcAMP依存性メカニズムを介して腸の糖新生の遺伝子発現を活性化する。一方、プロピオン酸は糖新生の基質（材料）となり、さらに脂肪酸受容体のFFAR3が関与する腸-脳の神経回路を介して腸の糖新生の遺伝子発現を活性化する。
このような、正常マウスにおける体重や血糖コンロトールに対する単鎖脂肪酸や食物繊維の発酵による有益な効果は、腸の糖新生の遺伝子が欠損したマウスでは腸内細菌叢の組成が同じ条件でも認められない。
つまり、水溶性食物繊維の発酵によって生成される単鎖脂肪酸による代謝における有益な作用は、腸粘膜における糖新生の制御が重要な役割を果たしている。
酢酸は炭素が２個、プロピオン酸は炭素が３個、酪酸は炭素が４個の単鎖脂肪酸です。（下図）
それぞれいろんな中間代謝産物を介してエネルギー代謝の経路に組み込まれてエネルギー源となります。酪酸はヒストン脱アセチル化酵素阻害作用があり、様々な遺伝子の発現を亢進する作用があります。
この論文では、腸粘膜上皮細胞で単鎖脂肪酸のプロピオン酸を材料に糖新生が起こっており、糖新生に関与する酵素を酪酸が亢進しているという報告です。水溶性食物繊維を多く摂取してプロピオン酸や酪酸の生成を増やすことは、体内のエネルギー産生や糖代謝に有益な作用を示すという報告です。
この発見がかなり重要であることは、掲載された雑誌がCellだからです。Cellは生物学や医学の学術雑誌としてはNatureやScienceとともに世界最高峰の学術雑誌です。つまり、「水溶性食物繊維の発酵によって生成される単鎖脂肪酸は、生体におけるエネルギー代謝やグルコース代謝において、重要な役割を担っている」という発見は極めて重要であることを示しています。
超個体（super-organism）という概念があります。多数の個体から形成され、まるで一つの個体であるかのように振る舞う生物の集団のことで、人間と腸内細菌の関係も超個体の一例だと考えられています。
すなわち、人間の腸内には約1000種類、100兆個以上の細菌が棲みついており、ビタミンなど様々な有用成分を生成した人間の健康に役立つ作用を持ち、さらにエネルギー産生にも寄与しています。つまり、水溶性食物繊維を多く摂取することは、腸内細菌の人間への有益な作用を高めることになります。
食物繊維は消化吸収されないため、従来は栄養的に不要なものと考えられていましたが、栄養源になるだけでなく、最近は多くの生理作用が明らかになり、栄養素の一つとして認識されています。
糖質、脂質、タンパク質を３大栄養素といい、ビタミンとミネラルを加えて５大栄養素と言います。食物繊維は第６の栄養素、植物に含まれるフィトケミカルが第７の栄養素と言われています。エネルギー源になるのは糖質と脂質とタンパク質と水溶性食物繊維ということになります。
水溶性食物繊維はナッツ類、種子類、豆類、柑橘類、海藻類に多く含まれます。抹茶、カレー粉、プルーン、ゆず、かんぴょう、ゆりね、ゴボウ、オクラ、ゴマなどにも多く含まれます。
【食物繊維が消化管内で発酵して短鎖脂肪酸が生成する】
牛は草だけ食べて、大量のミルクと肉を作っています。ゴリラは霊長類で最も大きな体です。体重はオスが150kgを超えますが、食糧は主に木の葉や樹皮です。季節によっては果実を食べますが、乾季に食物が少なくなると植物の葉や芽や樹皮や根などを食べています。
牛もゴリラも、草や木の葉の食物繊維を消化管内でバクテリアが発酵して短鎖脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、酪酸など）を作っています。
牛は胃で発酵させるので、糖質も食物繊維と一緒に発酵させて短鎖脂肪酸になってから吸収されます。ゴリラは大腸で発酵させるので、糖質は小腸で吸収され、消化されなかった水溶性食物繊維が発酵されます。
ウシやヒツジのような草食動物は、セルロース繊維の多い植物を消化するために長い腸をもち、胃腸には莫大な量のバクテリアが住み着いて食物繊維や糖質を発酵させています。炭水化物の発酵によって生成した酢酸やプロピオン酸や酪酸などの有機酸（短鎖脂肪酸）を吸収して、細胞内のミトコンドリアでさらに分解してエネルギーを産生しています。
肉食および雑食動物は糖質を消化管内で消化酵素を使って分解してグルコースやフルクトースといった単糖にして吸収してエネルギー源としますが、草食動物は消化管内で炭水化物（糖質と食物繊維）をバクテリアで発酵させてできた短鎖脂肪酸を吸収してエネルギー源にしています。
これらの短鎖脂肪酸は肝臓でアミノ酸や脂肪の合成にも使われます。消化管内のバクテリアはアミノ酸も合成して草食動物に供給しています。
炭水化物を発酵させて有機酸を作る部位は、ウシやヤギやヒツジのような反芻動物では反芻胃で行われ、ウサギは盲腸で、ウマとゴリラは大腸です。
【ゴリラはエネルギーの半分以上を食物繊維から得ている】
ゴリラとチンパンジーは森林に棲み、どちらも樹木の柔らかい芯や葉を食べています。手に入るときは果物を食べます。果物が手に入りにくいとき、ゴリラは葉だけに頼りますが、チンパンジーは毎日果物を探し続けます。ゴリラと違って、チンパンジーは樹木の芯と葉だけでは生きていくことができない理由があるからです。
果物を見つけるために、チンパンジーはゴリラより遠くまで出かけなければならないため、より小さく、敏捷です。
ゴリラは果物がない高地の森林にも棲息しますが、チンパンジーが棲むのは低地に限られます。
ゴリラは木の葉だけで生きていけるので、あまり移動せず一カ所に定住しています。
このゴリラとチンパンジーの食事における違いは、ゴリラは大腸で食物繊維を発酵させて多くのエネルギーを産生できるからだと考えられています。次のような報告があります。
The western lowland gorilla diet has implications for the health of humans and other hominoids.（ニシローランドゴリラの食事は、ヒトおよび他のヒト上科の霊長類の健康と密接な関係がある。）J Nutr. 127(10):2000-5. 1997年
【要旨】
人間における食事と大腸機能の関連を研究するモデルとしてニシローランドゴリラの食事を研究した。
中央アフリカ共和国に生息するゴリラは200種類以上の植物と100種類以上の果物を食べていた。これらのうち、多く食べていた31種類の食糧を集め、栄養素の解析を行った。
乾燥重量100g当たりの主要栄養素の平均は、脂肪が0.5±0.4g、タンパク質が11.8±8.2g、消化できる炭水化物（＝糖質）が7.7±6.3g、食物繊維が74.0±12.9gであった。
食物繊維の代謝エネルギーは6.28 kJ/g (1.5 kcal/g)であるので、ゴリラが食べている食事は、乾燥重量100g当たり810 kJ (194 kcal)のカロリーがある。
このことは、ゴリラの食事における主要栄養素のカロリー比率は、脂肪が2.5%、タンパク質が24.3%、糖質が15.8%、そして、食物繊維の大腸内での発酵によって産生される短鎖脂肪酸が体内で代謝されて産生されるエネルギーが57.3%を占めている。つまり、ゴリラは食物繊維の腸内発酵によって大量のエネルギーを得ている。
人間もまた、ゴリラが食べているのと同様の植物の葉や食物繊維が多く、脂肪やコレステロールの少ない食事を行って進化したと思われる。
ゴリラの食事における主要栄養素と食物繊維の割合は、大腸がエネルギー産生に重要な役割を果たしていることを示唆している。食物繊維の多い食事と、ヒト上科（hominoid）の大腸において食物繊維を発酵させてエネルギーを産生できる機能的能力は、現代人の健康に重要な影響を与えることを示唆している。
Hominoid（ヒト上科） は、ヒトの仲間と大型類人猿をくくるサル目（霊長目）の分類群です。
ニシローランドゴリラ（学名：Gorilla gorilla gorilla, 英名：Western Lowland Gorilla）は、サル目(霊長目)-ヒト科-ゴリラ属に分類される哺乳類で、ナイジェリアからザイールにかけてのアフリカ大陸西部に生息しています。
現生では最大の霊長類で、オスは平均体重が150kg程度、大きいもので体重200kgを超えます。果実や草、葉、つるなどを主に食べています。この草食のゴリラの食事の内容が、人間の健康と食事を考える上で参考になるという論文です。
ニシローランドゴリラの食事を調べてみると、乾燥重量あたり、脂肪が0.5%、タンパク質が11.8%、消化できる炭水化物（＝糖質）が7.7%、食物繊維が74.0%でした。通常、食物繊維は動物の消化管内で分解できないので、カロリーにはならないと考えます。ゴリラの食事を脂肪とタンパク質と糖質といった自力で消化できるものだけだと考えると（食物繊維はエネルギー源にならないと考えると）、ゴリラの食事のカロリー比率は、脂肪が5.9%、タンパク質が57.0%、糖質（消化できる炭水化物）が37.1%になり、低脂肪高タンパク質食を食べていることになります。
しかし、草食動物のように腸管内で食物繊維がバクテリアで発酵してできる短鎖脂肪酸がエネルギー源となる場合、食物繊維の代謝エネルギーは6.28 kJ/g (1.5 kcal/g)になるという報告があります。
ゴリラの場合は実際に大腸で大量の食物繊維が発酵しているので、ゴリラの食事の栄養素（脂肪、タンパク質、糖質、食物繊維の発酵でできる短鎖脂肪酸）のカロリー比率は脂肪が2.5%、タンパク質が24.3%、糖質が15.8%、短鎖脂肪酸が57.3%になるという結果です。
短鎖脂肪酸にはエネルギー源としてだけでなく、がん予防効果など様々な健康作用が知られています。食物繊維の多い食事が健康的である理由の一つは腸内細菌で発酵を受けて短鎖脂肪酸が生成するからです。
人間もゴリラと同じヒト上科（霊長類）なので、食物繊維の多い食事を実行すると腸内での発酵によって短鎖脂肪酸のエネルギー比率が高くなり、より健康的になるはずだというのがこの論文の趣旨のようです。
実際、食物繊維の摂取を増やせば、短鎖脂肪酸の産生が増えることは人間でも確認されています。
【善玉菌を増やすプロバイオティクスとプレバイオティクス】
腸内細菌とは、腸の中に棲み、様々な働きをしている菌のことです。腸内細菌はビタミンやミネラル、タンパク質などを合成しながら、腸の活動を調整し、人間の生命維持活動に役立っています。
その腸内細菌の中で、人間の健康にとってよい働きをするものを善玉菌(有益菌)、悪い働きをするものを悪玉菌(有害菌)と呼んでいます。善玉菌の代表はアシドフィルス菌（Lactobacillus acidophilus）とビフィズス菌（Bifidobacterium bifidum）です。これらは乳酸桿菌属（Lactobacillus）の細菌で、乳酸を作る腸内細菌です。
反対に悪玉菌の代表と言えばウェルシュ菌やクロストリジウム菌などの腐敗菌です。腐敗菌は便秘や下痢の原因になり、タンパク質を分解して発がん物質を作ったり、老化を早めたりすると言われています。
腸内細菌は、腸管内の物質代謝を通して人の発がんに重要な影響を及ぼします。ウェルシュ菌やクロストリジウム菌などのいわゆる悪玉菌といわれている腐敗菌は、腸内の蛋白質やアミノ酸を腐敗させて発がん物質を産生します。一方ビフィズス菌などの乳酸菌は、悪玉菌の増殖を抑制し、また発がん物質の産生を抑制し、免疫力増強作用なども有しているため、大腸がんのみならず種々のがんの予防に有効であることが知られています。（下図）
図：ウェルシュ菌やクロストリジウム菌などのいわゆる悪玉菌といわれている腐敗菌は、腸内のタンパク質やアミノ酸を腐敗させて発がん物質を産生する。一方ビフィズス菌などの乳酸菌は、悪玉菌の増殖を抑制し、免疫力増強作用なども有している。乳酸菌製品（プロバイオティクス）や乳酸菌の成長を促進するプレバイオティクス（フルクトオリゴ糖など）は腸内環境を良くして、様々な健康作用を発揮する。
問題は善玉菌が減ると悪玉菌が増えてしまうことです。生後１週間の乳児の腸内は90％以上ビフィズス菌で占められていますが、離乳期を過ぎると10％前後に減り、老人になると１％以下に減少し、その代りに悪玉菌が増加してきます。腸内細菌を善玉菌優位の状態に保つことは老化やがんの予防に有効と考えられています。体を若く保つ上でも、腸内環境を良くすることは大切です。
腸内に善玉菌を根付かせ増やすためには、プロバイオティクスおよびプレバイオティクスの利用が有用です。
プロバイオティクス（probiotics）は「生命に有益な物質」という意味ですが、健康に有益な効果をもたらす腸内細菌（いわゆる善玉菌）を指します。「腸内フローラの善玉菌と悪玉菌のバランスを改善して動物に有益な効果をもたらす生菌添加物」のことで、乳酸菌が代表です。乳酸菌はビフィズス菌やアシドフィルス菌、ラクトバチルス、ブルガリア菌など乳酸を産生する腸内細菌です。さらに酪酸を産生する宮入菌も有効です。腸内の酪酸菌を増やすと長寿になると話題になっています。宮入菌は処方薬ではミヤBMがあります。一般用医薬品（ミヤリサン）やサプリメントでも販売されています。
フルクトオリゴ糖など善玉菌の増殖を促進する物質のことをプレバイオティクス（prebiotics）と呼びます。腸内の善玉菌に働いて、増殖を促進したり、善玉菌の活性を高めることによって健康に有利に作用する物質のことです。
フルクトオリゴ糖は短鎖糖質で、３～１０個の糖分子から構成されており、最低その２つはフルクトースです。人間はフルクトオリゴ糖を消化できませんが、ビフィズス菌と乳酸菌は成長と増殖のためにフルクトオリゴ糖を優先的に利用します。対照的に有害細菌はこれらの短鎖糖質を利用できません。
このようなプロバイオティクスとプレバイオティクス組み合わせると、効果的な腸内環境の改善ができます。プロバイオティクスとプレバイオティクスとを合わせたものをシンバイオオティクス（synbiotics）と呼んでいます。
プロバイオティクスおよびプレバイオティクスは安全で、多く摂取しても胃腸ガスの一時的な増加以外に副作用は伴わないので、病人にも日頃から摂取が勧められるサプリメントです。
ヨーグルトや、水溶性食物繊維の多いバナナ、タマネギ、アスパラガス、ニンニク、トマト、オクラ、海藻類などを多く食べ、さらに乳酸菌やビフィズス菌や酪酸菌やフルクトオリゴ糖を含むサプリメントを利用して、積極的に腸内環境を善玉菌優位にすることは、免疫力や解毒力を高め、胃腸の働きを良くする効果が期待できます。特に酪酸を産生する酪酸菌（ミヤBM、ミヤリサンなど）を補給することはがん予防と寿命延長に効果が期待できます。
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