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プレバイオティクスが注目されるも、その定義は曖昧なまま

哉百名

コアコンセプト プレバイオティクスが注目されるも、その定義は曖昧なまま

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5167186/

サイエンスライター：Alla Katsnelson

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腸内細菌叢がヒトの生物学を形成する主要な因子として認識されるようになり、何兆もの微生物で構成されるヒトの腸内コミュニティへ数十億の有益とされる微生物を導入するプロバイオティクス治療が、熱心に研究されつつある。しかし、研究デザインや結果はまちまちで、プロバイオティクスの効果は依然として不明である。プロバイオティクスの概念的ないとこ、プレバイオティクスが登場する。


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人の腸内細菌組成はプレバイオティクスから恩恵を受ける可能性があるが、プレバイオティクスの定義そのものはもちろん、そのメカニズムも疑問のままである。画像提供：Shutterstock/Sebastian Kaulitzki.
プロバイオティクスは生きた微生物で構成されているが、プレバイオティクスは微生物の餌であり、微生物によって代謝され、宿主によって消化されない物質である。プレバイオティクスは、すでに存在する複数の微生物種に栄養を与え、宿主のマイクロバイオームと健康に、より広範で強固な変化をもたらす可能性があるためだ。

プレバイオティクスは一般に、腸内の微生物によって発酵される難消化性の炭水化物で、食物繊維を多く含む食品に含まれていますが、すべての食物繊維がプレバイオティクス特性を持つわけではありません。プロバイオティクスの研究に比べると数十年遅れていますが、プレバイオティクスは、進化する腸内細菌のシチューの重要な材料となる可能性があります。

プロバイオティクスもプレバイオティクスも、健康食品として、食品と医薬品の間にある規制の緩い領域に存在しているのです。何がプレバイオティクスで、何がプレバイオティクスでないかを定義することは、商業的な影響を及ぼす。科学的にも、「プレバイオティクス」という言葉の意味をめぐる議論が続いており、プレバイオティクスが実際にどのような効果をもたらすのかについての見解の相違が反映されている。20年前にこの言葉を作った二人でさえ、意見が一致しないこともあるのだ。

獣に餌をやる
食品を利用して腸内細菌を調節し、人間の健康を改善しようという関心は、1世紀以上前にさかのぼります。ロシアの動物学者で後にノーベル賞を受賞するエリー・メチニコフは、1907年に出版した『The Prolongation of Life』という本の中で、乳酸菌を含む発酵乳製品を食べることでブルガリアの農民の健康が増進するようだと述べています（1）。メチニコフや、日本でヨーグルトに関する初期の研究を行っていた人たち（2）は、後に「機能性食品」と呼ばれるようになる分野の種をまいたのです。プロバイオティクスに対する科学的関心は、この概念から派生したものであった。

プレバイオティクス」という言葉は新しいもので、1995年に発表された論文（3）で、現在イギリスのレディング大学食品微生物学教授のグレン・ギブソンと、ブリュッセルのルーバン大学生化学・毒性学名誉教授のマルセル・ロベルフロイドが、繊維状のオリゴ糖イヌリンがそのまま大腸に到達してビフィズス菌の増殖を選択的に促進させることを証明しました。研究者らは、プレバイオティクスを「大腸にすでに生息する1種類または限られた数の細菌種の増殖や活性を選択的に刺激することによって宿主に有益な影響を与え、宿主の健康を改善しようとする難消化性の食品成分」と定義した(3)。

当時、有益な細菌を大量に供給するわけではない食品が、それでもヒトの腸内細菌叢の構成を確実に変化させるという考えは、非常に斬新なものであった。1990年代初頭、食物繊維、腸内細菌、腸管機能の研究で有名なジョン・カミングスの研究室を訪れたロベルフロイドは、まさにそのような化合物、イヌリンを特定したことを発表した。カミングス氏は彼を見て、「マルセル、それはあり得ない」と言ったとロベルフロイド氏は振り返る。

1995年の発表以来（3）、研究者たちは、特定の食物繊維を含む食品を摂取することで「プレバイオティクス効果」が得られることをしっかりと証明し、動物実験では、プレバイオティクスが腸機能、免疫機能、耐糖能、代謝調節などの要素にプラスの影響を与え、結腸がんの発生を抑制することが示唆されている。

ヒトでの研究はまだ始まったばかりである。課題の1つは、腸内細菌の構成が個人によって異なるため、プレバイオティクスを与えた場合の効果も大きく変動することである(4)。肥満や炎症に対するプレバイオティクスの効果に関する研究は特に活発で（5）、最近のあるメタ分析では、イヌリンの摂取が体重減少に一役買っている可能性が示唆されています（6）。また、プレバイオティクスとプロバイオティクスを併用すること（シンバイオティクスと呼ばれるアプローチ）により、その効果が高まる可能性があることも示唆されています。さらに、プレバイオティクスの効果が、年齢、生理状態、料理や文化的伝統の異なる人間集団の間で、どの程度一般化され、持続するかについても、研究者たちは確認しようとしている。

しかし、このような発見がプレバイオティクスの内部構造を解明する一方で、何をもってプレバイオティクスとするかという定義の拡張を求める声も上がっている。GibsonとRoberfroidの論文（3）では、難消化性の炭水化物、すなわちオリゴ糖や多糖類、さらにペプチドや脂質は、大腸菌の代謝基質となるため、「大腸食品」と呼ぶことができると規定されている。このような分子のほとんどは、微生物の成長や代謝活性を広く刺激するため、GibsonとRoberfroidの「1つまたはいくつかの有益な細菌に対する代謝選択性」という概念には当てはまらない(3)。

しかし、さまざまな理由から、プレバイオティクスが特定の種を標的にするという要件はもはや成立しないと、ルーヴァン大学（Université catholique de Louvain）の助教授であるLaure Bindelsは主張している。2015年3月に発表されたレビューで、Bindelsらは、クローン病、クロストリジウム・ディフィシル感染症、肥満など多様な領域におけるデータの蓄積が、微生物叢における全体的な生物多様性が利益をもたらすものであり、必ずしも特定の集団の増減ではないことを示唆している、と指摘しています（7）。さらに、ある微生物種が食べた発酵産物が、他の微生物種のエサになることもあります。また、ビフィズス菌の代謝産物である短鎖脂肪酸は、多くの種類の微生物によって生産されており、ビフィズス菌のような単一のグループをターゲットにすることは見当違いであると思われる。さらに、「有益な」という表現は、腸内細菌の表現としては不明瞭であり、時代遅れであるとビンデルス氏は言う。実際、ある種の微生物は、ある状況下では有益に働き、別の状況下では有害に働くことがあります。「もはや善と悪の戦いではありません」とビンデルス氏は指摘する。

名前に込められた思い
ビンデルス教授らは、虫の数を数えることから機能的なアプローチに重点を移すことを提案している。ビンデルス研究員は、ある化合物が腸内細菌によって代謝され、微生物群全体の組成や活性が変化し、宿主に有益な影響を与える場合、その化合物はプレバイオティクスであると定めている。「私たちは、生態系とその機能、つまり微生物と宿主の相互作用の仕方を変えることで、効果が得られると考えています」と、彼女は言う。

ネブラスカ大学リンカーン校の食品科学教授であるロバート・ハトキンは、これらの違いは微妙に思えるかもしれないが、重要であると言う。「しかし、例えば、様々な代謝酵素の発現を変化させることによって、生物群集の機能的特性を変化させる可能性はあります。

ビンデルス博士が提案した修正案に対して、声高に反対しているのがギブソン氏である。もし、彼女が望んでいるような本来の意図から外れるようなことがあれば、多くの "ワナビー "的な素材がプレバイオティクスとして分類される門戸が開かれることになる！」彼は言う。「しかし、プレバイオティクスとして分類したいが、現行の基準では分類できない素材を持っている産業界にとっては好都合です。

12月7日と8日、国際プロバイオティクス・プレバイオティクス科学協会がこの問題について議論し、この分野のコンセンサスペーパーを作成する予定であることを明らかにした。

ハトキンは、定義を変えるということは、研究者が何をもってプレバイオティクスとするのかを考え直さなければならないことを認めている。ハトキンス氏は、ビタミンB2として知られるリボフラビンは、腸内細菌であるFaecalibacterium prausnitziiの代謝に寄与するため、プレバイオティクス特性を持つことを示唆する最近の研究結果を挙げている（8）。発酵や代謝変換の要件を外すと、このコンセプトが本来の目的から離れすぎてしまうかもしれない、と彼は言う。一方、現在、プレバイオティクスとして確立され、受け入れられているものの中に入っていない炭水化物も、おそらくは入ってしかるべきものだろう、と彼は付け加えている。

ロベルフロイドは、この分野では、特定の化合物に対して単に「良い」「悪い」という評価を下すだけでなく、それを超えて考えなければならないと言う。「1995年当時のアプローチは、物語のごく一部に過ぎません」と、彼は言う。「我々は、イヌリンについて知っていることに基づいて、プレバイオティックの定義を減らすことはできません。むしろ、彼は、我々の腸内の微生物を養うために、プレバイオーシスの概念を最も効果的に適用する方法を解明することに焦点を当てるべきだと言っています。「特定のプレバイオティクス製品を抽出することは、私にとって重要なメッセージではありません。主要なメッセージは、我々の微生物叢の多様性と機能的利益を増加させるために、我々が食べる食物の多様性を増加させることです。

記事情報
Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Dec 13; 113(50): 14168-14169.
2016年12月13日オンライン公開。doi: 10.1073/pnas.1618366113
PMCID: PMC5167186
PMID: 27965433
マイクロバイオロジー
サイエンスライター Alla Katsnelson
著作権について
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americaの記事は、National Academy of Sciencesの好意によりここに提供されています。
参考文献

  1. Metchnikoff II. 2004. 生命の延長。楽観的研究. Classics in Longevity and Aging. (シュプリンガー、ニューヨーク)

  2. プロバイオティクスと医療栄養療法．Nutr Clin Care. 2004;7(2):56-68. [PMC フリーアーティクル] [PubMed] [Google Scholar].

  3. ギブソンGR、ロベルフロイドMB。ヒト大腸菌叢の食事調節：プレバイオティクスの概念を導入する。J Nutrの1995;125（6）:1401-1412。[PubMed] [Google Scholar].

  4. Brownawell AM, et al. プレバイオティクスと食物繊維の健康への恩恵。プレバイオティクスと食物繊維の健康効果：現在の規制状況、今後の研究、目標。J Nutr.2012;142（5）：962から974。[PubMed] [Google Scholar].

  5. Rastall RA, Gibson GR. 有益な微生物に選択的に影響を与え、腸の健康を促進するためのプレバイオティクスの最近の開発。Curr Opin Biotechnol. 2015;32:42-46. [PubMed] [Google Scholar].

  6. Liber A, Szajewska H. Effects of inulin-type fructans on appetite, energy intake, and body weight in children and adults: systematic review of randomized controlled trials.イヌリン型フルクタンの子供と大人における食欲、エネルギー摂取量、体重に対する効果：無作為化対照試験の系統的レビュー。Ann Nutr Metab. 2013;63(1-2):42-54. [PubMed] [Google Scholar].

  7. Bindels LB, Delzenne NM, Cani PD, Walter J. Towards a comprehensive concept for prebiotics（プレバイオティクスのより包括的なコンセプトに向けて）。Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2015;12(5):303-310. [PubMed］［Google Scholar］．

  8. Steinert RE, Sadabad MS, Harmsen HJ, Weber P. The prebiotic concept and human health.プレバイオティクス概念と人間の健康。プレバイオティクス概念と人間の健康：新しいプレバイオティクス候補としてリボフラビンと変化する風景？Eur J Clin Nutr. 2016年7月6日 doi: 10.1038/ejcn.2016.119. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] を参照してください。
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