食物繊維、腸内細菌叢と健康の間の分子リンク

Molecular link between dietary fibre, gut microbiota and health.

• Jitendra Kumar
• Kavita Rani
• Chander Datt

抄録

セルロース、ヘミセルロース、イヌリンなどの天然多糖類、ガラクトオリゴ糖（GOS）、フラクトオリゴ糖（FOS）は、腸内細菌叢のバランスを改善し、人間の健康に重要な役割を果たしています。これらの多糖類は、腸内細菌叢の発酵性基質として働くことで、免疫系や腸管バリア機能を刺激する病原体の付着を防ぎます。腸内細菌叢は、難消化性炭水化物（NDC）繊維の発酵に重要な役割を果たしている。さらに、腸内微生物は、アセテート、プロピオン酸および酪酸のような短鎖脂肪酸（ＳＣＦＡ）の産生にも関与している。アセテートは最も豊富であり、多くの腸内コメンタールによって、成長を促進する交配過程でプロピオン酸および酪酸を産生するために使用される。食物繊維は腸内マイクロバイオームに影響を与え、シグナル伝達経路において重要な役割を果たしている。SCFAs、アセテート、酪酸、プロピオン酸は、分子レベルでの代謝活動に影響を与えることが報告されています。酢酸は G タンパク質共役型受容体（GPCR）と遊離脂肪酸受容体 2（FFAR2/GPR43）を介して代謝経路に影響を与え、酪酸とプロピオン酸はペルオキシソーム増殖因子活性化受容体（PPAR/NR1C3）を活性化し、PPAR 標的遺伝子 Angptl4 を制御します。FFAR2シグナル伝達経路は、インスリン刺激による脂肪細胞の脂質蓄積や炎症を制御しているが、ペプチドチロシンチロシン（PPY）やグルカゴン様ペプチド1は食欲を制御している。腸内細菌に依存する経路を介してNDCsは、GPCR、NF-kB、およびAMPK依存性のプロセスによってグルコースの恒常性、腸の完全性とホルモンを制御しています。

Natural polysaccharides cellulose, hemicelluloses, inulin etc., galactooligosaccharides (GOS), and fructooligosaccharides (FOS) play a significant role in the improvement of gut microbiota balance and human health. These polysaccharides prevent pathogen adhesion that stimulates the immune system and gut barrier function by servicing as fermentable substrates for the gut microbiota. The gut microbiota plays a key role in the fermentation of non-digestible carbohydrates (NDCs) fibres. Moreover, the gut microbiota is responsible for the production of short-chain fatty acids (SCFAs) like acetate, propionate and butyrate. Acetate is the most abundant and it is used by many gut commensals to produce propionate and butyrate in a growth-promoting cross-feeding process. The dietary fibres affect the gut microbiome and play vital roles in signaling pathways. The SCFAs, acetate, butyrate, and propionate have been reported to affect on metabolic activities at the molecular level. Acetate affects the metabolic pathway through the G protein-coupled receptor (GPCR) and free fatty acid receptor 2 (FFAR2/GPR43) while butyrate and propionate transactivate the peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR/NR1C3) and regulate the PPAR target gene Angptl4 in colonic cells of the gut. The FFAR2 signaling pathway regulates the insulin-stimulated lipid accumulation in adipocytes and inflammation, however peptide tyrosine-tyrosine (PPY) and glucagon-like peptide 1 regulates appetite. The NDCs via gut microbiota dependent pathway regulate glucose homeostasis, gut integrity and hormone by GPCR, NF-kB, and AMPK-dependent processes.