【解明】トリプトファンが不足してしまうと腸内環境を悪化させ全身の炎症を増加させてしまう

健康

加齢に伴い、私たちの気分、エネルギー源、免疫反応に重要な役割を果たす必須アミノ酸であるトリプトファンが不足する食事をすると、腸内細菌叢の保護機能が低下し、全身の炎症が増加することが研究者らによって報告された。

トリプトファンは、牛乳、七面鳥、鶏肉、オーツ麦などに含まれており、十分な量のトリプトファンを摂取することで、腸内細菌叢を健康に保つことができます。

ジョージア医科大学医学部の加齢研究者であるサダナンド・フルゼール博士は、トリプトファンが主に、うつ病のリスクを軽減する神経伝達物質セロトニンや、安眠を助けるメラトニンを生成するなど、私たちにとって良い結果をもたらすようになると言います。

しかし、老化したマウスでは、低トリプトファン食をわずか8週間続けただけで、腸内細菌叢を構成する何兆もの細菌に不健康な変化が生じ、全身性の炎症レベルが高くなることが、「International Journal of Molecular Sciences誌」に報告されている。

人間やげっ歯類では、食事が腸内細菌叢の構成に直接関係していると言われていますが、今回の研究では、その影響を示す変化を記録することができました。

例えば、トリプトファンの濃度が低い場合、腸内でセロトニンなどの善玉物質の生成を可能にする必須アミノ酸を代謝する細菌であるクロストリジウム属細菌の濃度が低くなり、腸の炎症に関連する細菌であるアセタチファクタが3倍に増加していることがわかった。

「MCGヘルシーエイジングセンターの共同ディレクターであり、MCG内分泌・糖尿病・代謝部門の責任者であるカルロス・M・イサレス博士は、「マイクロバイオーム(細菌叢)は加齢に重要な役割を果たしており、加齢の担い手の1つが、あらゆる臓器機能に影響を与える代謝物を生成するトリプトファンであると考えています。「また、トリプトファンを利用する細菌の構成が変化するという証拠もあるので、トリプトファンを多く食べたとしても、正しく利用できない可能性があります」と語る。

今回の研究では、トリプトファン、腸内細菌叢、炎症反応の関係をさらに詳しく調べるために、フルゼール氏とイサレス氏が共同研究者となり、高齢のマウスに、トリプトファンが不足している食事、推奨レベルの食事、高レベルの食事の3種類の食事を8週間与えました。

トリプトファンが不足すると、マイクロバイオームに直接的、間接的な影響が見られました。例えば、人や動物の微生物叢の健康維持に大きな役割を果たしているMucispirillumとBlautiaという細菌の量が減少するなどの変化が見られました。また、これらの細菌の一部は、炎症が多発するクローン病や大腸炎の患者で著しく減少していることがわかっています。例えば、Mucispirillumは、炎症に伴う酸化的な「バースト」に抵抗し、活性酸素を減少させ、結果的に炎症を抑制することに関連する数多くの因子を産生します。

フルゼール氏とイサレス氏の研究チームは、炎症を促進するサイトカインと呼ばれるシグナル伝達物質の放出が増加していることを疑い、微生物叢の変化が全身への放出を誘発しているのではないかと考えました。具体的には、低トリプトファン食を摂取したマウスの血中で、炎症を大きく促進するIL-17とIL-1a、および炎症を促進・抑制するIL-6とIL-27を調べた。その結果、IL-6、IL-17A、IL-1aが有意に増加し、炎症を誘発するIL-17の転写を阻止し、炎症を抑制する腸内の制御性T細胞を増やすなどの働きをするサイトカインであるIL-27が有意に減少していることがわかった。逆に、トリプトファンを多く含む餌を与えたマウスでは、心を落ち着かせるIL-27のレベルが高かった。

つまり、トリプトファンの少ない食事は、全身の炎症の原因となっていたのである。

高齢のマウスに健康的なトリプトファンの摂取を再開させると、わずか数日で不健康な変化の一部が解消されたとフルーゼル氏は指摘する。しかし、トリプトファンを増やせば必ず問題が解決するというわけではなく、トリプトファン代謝物の中には実際には有害なものもあることから、トリプトファンによる救済を試みるのではなく、早期に代謝物を与えて微生物叢の機能を最適に保つことがよりよい選択肢であるという証拠が得られたと研究者らは述べている。

現在の研究では、どのような代謝物を組み合わせればよいかをさらに検討している。「私たちは、腸内で生成される物質のうち、良いものと悪いものを明確にしたいと考えています」とイサレス氏は語る。

腸内細菌叢は、人間が生まれたときから持っている固有のものであり、摂取したもの、吸い込んだもの、その他の方法で浴びたものによって変化していきます。一般的には、食べ物を消化するための器官システムと考えられており、免疫反応や私たちの健康全般に重要な役割を果たしています。また、微生物叢は、年齢にかかわらず、環境への曝露による悪影響や加齢による影響から私たちを守ってくれるはずだとイサレスは言います。

加齢による影響には、嗅覚、味覚、食欲の低下や、栄養不足などの食生活の変化があります。また、体中の幹細胞は、機能しなくなった細胞を修復したり交換したりすることで、人間の機能を維持するように設計されていますが、私たちが浴びる毒素の累積的な影響により、その機能が低下します。体内システムの効率が低下し、ほとんどの人が除脂肪体重を減らして脂肪を増やします。脂肪は炎症分子を生成し、体重が移動することで、最も炎症を起こしやすく致死率の高い腹部周辺に脂肪が蓄積されます。また、脂肪は筋肉に比べてカロリー消費効率が悪いため、代謝が低下し、理論的には老化を遅らせることができるはずですが、他の変化を考慮すると、ほとんどの場合そうはいきません。

「基本的には、免疫系の調節がうまくいかず、通常は健康を維持するプロセスによって損傷した組織からの炎症が続いています」とイザレスは言います。感染症と戦い、治癒を可能にする従来の周期的な免疫反応に代わって、慢性的な炎症が起こっているのです。

イサレス氏が「不自然な」と呼ぶ老化のプロセスは、消化器系の健康障害、認知機能の低下、免疫系の低下などの慢性疾患と関連しており、腸内細菌叢がこれらを大きく調節しているという点で、イサレス氏とフルゼール氏は一致しています。

「私たちは、臓器が正常に機能しなくなることを当たり前のこととして受け入れています。年をとると心臓の駆出率が下がるのは当然のことです。年をとると脳の機能が低下することも受け入れています。MCGヘルシーエイジングセンターのフルゼール氏をはじめとする同僚たちは、私たちがより長く、より健康的な生活を送れるようにすることを望んでいます」とイサレス氏は言います。

トリプトファンのようなアミノ酸は、タンパク質を生成するための構成要素であり、タンパク質は、細胞が生成する産物であり、細胞の機能、ひいては臓器や組織の機能を決定します。

Great Source:SciTechDaily and DOI: 10.3390/ijms22095005

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