高脂肪食を与えたマウスにおける高脂血症に伴う非アルコール性脂肪肝に対するラクトバチルス・プランタルムFZU3013の保護機構

The protective mechanism of Lactobacillus plantarum FZU3013 against non-alcoholic fatty liver associated with hyperlipidemia in mice fed a high-fat diet.

• Min Chen
• Wei-Ling Guo
• Qiu-Yi Li
• Jia-Xin Xu
• Ying-Jia Cao
• Bin Liu
• Xiao-Dan Yu
• Ping-Fan Rao
• Li Ni
• Xu-Cong Lv

抄録

以前にホンク米酒の伝統的な醸造工程から分離されたプロバイオティクスであるLactobacillus plantarum FZU3013は、脂質代謝の障害を改善する有益な効果を有する可能性がある。本研究では、高脂肪食を与えたマウスの高脂血症に伴う非アルコール性脂肪肝（NAFL）の改善におけるL. plantarum FZU3013の役割を調査することを目的とした。その結果、L. plantarum FZU3013の介入は、HFDによる体重増加と血清総トリグリセリド（TG）、総コレステロール（TC）、低密度リポタンパク質（LDL-C）の異常値を有意に減少させ、肝脂質の過剰蓄積を抑制することが示された。また、L. plantarum FZU3013は、糞便を介した胆汁酸の排泄を促進した。メタゲノム解析および多変量統計解析の結果、L. plantarum FZU3013は、特にいくつかの機能に関連する微生物フィルタイプの相対的な豊富さを調節することによって、HFDを与えられたマウスの腸内マイクロバイオームの構造に有意な変化をもたらしたことが明らかになった。さらに、四重時間飛行質量分析法（UPLC-QTOF/MS）を用いた超高性能液体クロマトグラフィーを用いた肝臓メタボロミクスにより、L.plantarum FZU3013は高脂血症マウスの肝代謝物の組成、特にグリセロリン脂質代謝、脂肪酸分解、脂肪酸伸長、グリセロ脂質代謝、一次胆汁酸生合成、アラキドン酸代謝等の経路に関与する重要なバイオマーカーのレベルに有意な調節効果を示した。さらに、L. plantarum FZU3013は、肝脂質代謝およびコレステロール代謝に関与する遺伝子のmRNA発現レベルを調節した。L. plantarum FZU3013の介入は、肝臓におけるコレステロール7α-水酸化酵素（CYP7A1）と胆汁塩輸出ポンプ（BSEP）のmRNAレベルを増加させ、肝臓からの胆汁酸の合成と排泄を促進することを示唆しています。これらの知見は、L. plantarum FZU3013が、特定の腸内微生物のフィルタイプを調節し、肝脂質代謝関連遺伝子を調節することにより、脂質代謝障害を改善する可能性があることを裏付ける新たなエビデンスを示しており、したがって、NAFLや高脂血症の予防のための潜在的な機能性食品として使用することができると考えられます。

Lactobacillus plantarum FZU3013, a probiotic previously isolated from the traditional brewing process of Hongqu rice wine, may have the beneficial effect of improving the disorders of lipid metabolism. This study aimed to investigate the role of L. plantarum FZU3013 in improving non-alcoholic fatty liver (NAFL) associated with hyperlipidemia in mice fed a high-fat diet. The results indicated that L. plantarum FZU3013 intervention significantly reduced the HFD-induced body weight gain and the abnormal levels of serum total triglycerides (TG), total cholesterol (TC) and low-density lipoprotein (LDL-C), and inhibited the excessive accumulation of liver lipids. In addition, L. plantarum FZU3013 also promoted the excretion of bile acids through feces. Metagenomic and multivariate statistical analysis revealed that L. plantarum FZU3013 made significant structural changes in the intestinal microbiome of the mice fed with HFD, in particular by modulating the relative abundance of some function related microbial phylotypes. Furthermore, ultra-performance liquid chromatography with quadruple-time of flight mass spectrometry (UPLC-QTOF/MS)-based liver metabolomics demonstrated that L. plantarum FZU3013 had a significant regulatory effect on the composition of liver metabolites in hyperlipidemic mice, especially on the levels of some important biomarkers involved in the pathways of glycerophospholipid metabolism, fatty acid degradation, fatty acid elongation, glycerolipid metabolism, primary bile acid biosynthesis, arachidonic acid metabolism, etc. Moreover, L. plantarum FZU3013 regulated the mRNA expression levels of the genes responsible for liver lipid and cholesterol metabolism. L. plantarum FZU3013 intervention increased the hepatic mRNA levels of cholesterol 7α-hydroxylase (CYP7A1) and the bile salt export pump (BSEP), suggesting enhanced bile acid synthesis and excretion from the liver. These findings present new evidence supporting that L. plantarum FZU3013 has the potential to improve lipid metabolism disorders through modulating specific intestinal microbial phylotypes and regulating hepatic lipid metabolism related genes, therefore it could be used as a potential functional food for the prevention of NAFL and hyperlipidemia.