共生細菌について知ろう

ヒトの腸内細菌も、良く使われる増粘多糖類「カラギーナン」を分解する。発がん性あり?

Bacteria of the human gut microbiome catabolize red seaweed glycans with carbohydrate-active enzyme upclates from extrinsic microbes
ヒトの腸内細菌は、紅藻類の多糖類グリカンを外来微生物由来の酵素で分解する
Jan-Hendrik Hehemann ビクトリア大学 カナダ PNAS November 27.2012 vol 109 no.48

始めに、ヒトや他の哺乳類の大腸にいる2大バクテリアにファーミキュート門とバクテロイデス門がある。
バクテロイデス門のバクテリアは、陸上植物や宿主のグリカンを分解できる様に適応している。デンプン、ペクチン、ヘミセルロースや他の植物由来の物質を分解する酵素を持っている。この炭水化物を分解できる一群の酵素を持っていることが、宿主とバクテリアの共生的な進化をもたらしている。
バクテロイデス中では、これらの一群の酵素は多糖類利用遺伝子座(PUL)と名づけられた。1まとまりになった遺伝子群を作っている。私達は、腸内細菌バクテロイデスプレベイウス(Bacteroides plebeius)のPUL遺伝子群を同定した。この遺伝子群は、炭水化物を分解するものだが、紅藻類の炭水化物を分解する海洋バクテリアから遺伝子伝達されて、獲得された遺伝子群だと思われる。アガラーゼ(寒天多糖類を分解する酵素)が日本人の腸内細菌から、ポルフィラナーゼ(のりの多糖類を分解する酵素)がスペイン人の腸内細菌から、アルギン酸リアーゼ(昆布などの多糖類を分解する酵素)がアメリカ人の腸内細菌からなど見つかり、現代の食事に含まれるこれらの新しい海藻由来の炭水化物に腸内細菌が適応(酵素を新しく獲得)した可能性がある。
今回の研究でこのバクテロイデスプレベイウスが海藻からの多糖類をエザに増殖することを示した。
さらに、以前の研究では否定されていた寒天上で生育できるバクテロイデス ユニフォーミスNPIと、カラギーナン上で生育できるバクテロイデス テタイオミクロンVPI3731株を見つけた。私達の研究は紅藻類のガラクタンを分解できる腸内細菌がもしかしたら健康に影響を与える可能性があり、ヒト、腸内細菌の進化の可塑性についての理解を修正する必要がある。
カラギーナンが分解されてできる低分子量カラギーナンには、動物には潰瘍性腸炎を起こすので、健康への懸念がある。
バクテロイデス テタイオミクロン VPI3731株は、カラギーナン上で強烈に増殖するので、カラギーナン分解酵素を持っているはずである。これらの分解酵素を調べることと、この株がヒト腸内にいるのかどうかと、実際に毒性のあるカラギーナン分解産物を作るのかが将来の研究課題である。
 
バクテロイデス テタイオミクロン VPI3731株について
ヒト腸内細菌から分離された、バクテロイデス292株の内の1株は、海藻由来のカッパーカラギーナンを単一炭素源とした培地上で育成できる。3株がみつかり、その中の1株。
 
解説
カラギーナンはIARC(国際ガン研究機関)で発がん性グループ2B(動物では発がん、ヒトでは不明)に分類されています。動物(マウス)の腸内細菌にはカラギーナンを分解する細菌がいて分解されて小さくなった低分子量カラギーナンに発がん性があるという想定です。しかし、「ヒトには、カラギーナンを分解できる腸内細菌がいない」とのことで、ヒト発がん性は不明とされてきました。今回のこの研究で、ヒト腸内細菌にカラギーナンを分解するバクテロイデス テタイオミクロン VPI3731株があることがわかりましたので、カラギーナンの発がん性はますます疑わしくなってきました
伊澤

以前に掲載した「日本人は、海藻を消化できる細菌を持っている!」もご覧ください。
2010年に発表された、欧米人は海藻を消化できませんが、日本人の3割が寒天を分解する事のできる細菌を持っているという論文を紹介しました。しかし、その2年後の2012年に、欧米人からも海藻を消化できる細菌が見つかったと報告されました。
外山


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