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Cyclocarya paliurus多糖類は、腸内細菌叢と短鎖脂肪酸を調節することにより、2型糖尿病症状を緩和します
Cyclocarya paliurus polysaccharides alleviate type 2 diabetic symptoms by modulating gut microbiota and short-chain fatty acids.
PMID: 32663709 DOI: 10.1016/j.phymed.2020.153268.
抄録
背景:
Cyclocarya paliurus (Batal.) Iljinsk (C. paliurus)の葉に含まれる主な有効成分であるCyclocarya paliurus polysaccharide (CCPP)は、2型糖尿病(T2DM)を治療する能力を持っているが、私たちの消化器系では消化されない。そのため、腸内細菌叢や腸内代謝物を調節するメカニズムが存在する可能性がある。
BACKGROUND: Cyclocarya paliurus polysaccharide (CCPP), a primary active component in the leaves of Cyclocarya paliurus (Batal.) Iljinsk (C. paliurus), has the ability to treat type 2 diabetes mellitus (T2DM), but cannot be digested by our digestive system. Therefore, mechanisms of regulating the gut microbiota and intestinal metabolites might exist.
目的:
そこで本研究では、2型糖尿病ラットにおける腸内細菌叢と腸内代謝物、特に短鎖脂肪酸（SCFAs）の変化を調べることを目的としました。
PURPOSE: To reveal the potential mechanism of CCPP treatment, this study aimed to investigate the alterations of the gut microbiota and intestinal metabolites especially short chain fatty acids (SCFAs) in type 2 diabetic rats.
研究デザインと方法:
2 型糖尿病ラットモデルを開発し、CCPP の治療効果を評価した。腸内細菌叢の変化を解析するためにメタゲノミクス解析を行い、腸内代謝物の同定には大腸内容物のUHPLC-QTOF/MSを用いたアンターゲットメタボロミクス解析を行った。ラットの大腸内容物とヒトの糞便接種物中のSCFAsの測定にはGC/MSを用いた。さらに、GPR41、GPR43、GPR109aを含むSCFA受容体の発現をqRT-PCRで検証し、グルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)とペプチドチロシネチロシン(PYY)の濃度をElisaで測定した。
STUDY DESIGN AND METHODS: Type 2 diabetic rat models were developed, and the therapeutic effects of CCPP were evaluated. Metagenomics analysis was utilized to analyze the alterations to the gut microbiota, and UHPLC-QTOF/MS-based untargeted metabolomics analysis of colon contents was used to identify the differential intestinal metabolites. GC/MS was used to measure the SCFAs in rat's colon contents and human fecal inoculums. Furthermore, the expression of SCFA receptors including GPR41, GPR43 and GPR109a was verified by qRT-PCR and the concentration of glucagon-like peptide-1(GLP-1) and peptide tyrosinetyrosine (PYY) was measured by Elisa.
結果:
CCPP処理後、血糖値の抑制、耐糖能および血清脂質パラメータの改善が観察された。SCFA産生菌は、Ruminococcus_bromii、Anaerotruncus_colihominis、Clostridium_methylpentosum、Roseburia_intestinalis、Roseburia_hominis、Clostridium_asparagiforme、Pseudoflavonifractor_capillosus、Intestinimonas_butyriciproducens、Intestinimonas_sp._GD2、Oscillibacter_valericigenesおよびOscillibacter_rericigenesの11種であった。GD2、Oscillibacter_valericigenesおよびOscillibacter_ruminantiumはCCCPP群で明らかに増加していた。さらに、我々の研究では、CCPPはin vivoとin vitroの両方でSCFAsの産生を増加させ、腸内細菌叢がこのプロセスの鍵を握っていることが示された。CCPP投与ラットでは、GPR41、GPR43、GPR109aを含むSCFA受容体が有意に刺激され、GLP-1とPYYの発現が上昇していた。
RESULTS: Inhibition of the blood glucose levels and improvements in glucose tolerance and serum lipid parameters were observed after CCPP treatment. Eleven SCFA-producing species including Ruminococcus_bromii, Anaerotruncus_colihominis, Clostridium_methylpentosum, Roseburia_intestinalis, Roseburia_hominis, Clostridium_asparagiforme, Pseudoflavonifractor_capillosus, Intestinimonas_butyriciproducens, Intestinimonas_sp._GD2, Oscillibacter_valericigenes and Oscillibacter_ruminantium were clearly increased in the CCPP group. Furthermore, our study indicated that CCPP increases the production of SCFAs both in vivo and in vitro, and the gut microbiota are the key factor of this process. The SCFA receptors including GPR41, GPR43 and GPR109a, were significantly stimulated in the CCPP treated rats, which was accompanied by the upregulated expression of GLP-1 and PYY.
結論:
これらの結果から、CCPPはSCFA産生菌を増加させ、SCFAsの産生を促進し、SCFA-GLP1/PYYに関連する感覚メディエーターをアップレギュレートすることで、2型糖尿病の症状を緩和することが明らかになった。
CONCLUSION: These results demonstrated that CCPP could alleviate type 2 diabetic symptoms by increasing the SCFA-producing bacteria, promoting the production of SCFAs and upregulating SCFA-GLP1/PYY associated sensory mediators.
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