著者の所属・活動拠点の国は、ドイツ、アメリカです。

掲載誌：Frontiers in Microbiology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

母乳には「ヒトミルクオリゴ糖（HMO）」と呼ばれる糖が含まれ、これまでに約200種類が見つかっています。中でも小さな分子である2'-フコシルラクトース（2'-FL）と6'-シアリルラクトース（6'-SL）は量が多い成分です。論文によると、2'-FLの濃度は1リットルあたり0.7〜4.8グラムと個人差が大きく、6'-SLは0.3〜1.0グラムとされています。

乳児の腸に多いビフィズス菌（ビフィドバクテリウム属）が、1種類ずつの菌としてHMOをどう分解するかはよく調べられています。一方、複数の菌が複数の糖を前にしたときにどう影響し合うかは、まだよく分かっていません。研究チームは、乳児の腸に特徴的なビフィズス菌を単独と混合の両方で育て、与える糖の種類や組み合わせによって、増え方と、菌が作る有機酸（酢酸や乳酸など）の量がどう変わるかを明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

使われたのは3種類のビフィズス菌で、株は4つです。ビフィドバクテリウム・ロンガム亜種インファンティス、ビフィドバクテリウム・ブレーベ、ビフィドバクテリウム・ビフィダムの2株です。ビフィダムの2株は、乳児の腸に由来するJCM 7004と、成人の腸から分離されたJCM 1254です。2種類または3種類を混ぜて育てる実験では、乳児由来のJCM 7004が使われました。

実験に使う菌は、まずブドウ糖を加えた培地で37℃、36時間の前培養を行って準備されました。その菌を接種した本実験では、酸素のない状態で36時間培養し、菌の増え方を追いました。培地に加えた糖は次の通りです。2'-FL単独、6'-SL単独（いずれも5ミリモル濃度）、2'-FLと6'-SLの混合（合計5および10ミリモル濃度）、2'-FLと乳糖の混合（合計10ミリモル濃度）です。比較のために、ブドウ糖と乳糖を加えた培地、糖を足さない培地も用意されました。

調べた項目は4つです。培養液の濁り具合（光学密度、OD）で菌の増え方を測りました。混合培養では、遺伝子を数える方法（定量PCR）で各菌の割合を求めました。さらに培養後の酸性度（pH）と、イオンクロマトグラフィーで測った有機酸の濃度を調べました。各条件は3回ずつ行われました。

主な報告結果

単独で育てると、菌によって得意な糖がはっきり分かれました。インファンティスは2'-FLで増え、酢酸を38.6ミリモル濃度作りました。一方、6'-SLだけでは糖を足さない培地と同じ程度しか増えませんでした。ブレーベは2'-FLでは増えず、酢酸は8.4ミリモル濃度にとどまりました。ビフィダムはほかの菌よりODが全体に低いものの、2株とも6'-SLでよく増え、酢酸を約40ミリモル濃度、乳酸を最大約20ミリモル濃度作りました。

単独で育てたビフィダムでは、ODの高さが有機酸の総量を予測しませんでした。ODがほかの菌より低くても、糖を加えた条件ではいつも培地のpHが5.00未満まで下がっていました。

6'-SLを与えた混合培養では、ビフィダムがいることがODが1を超える条件でした。3種を一緒に育てた場合、6'-SLの培地で全実験中もっとも高いODが得られました。ただし36時間後の菌の割合は、ブレーベ約55％、インファンティス約40％で、ビフィダムは約5％にすぎませんでした。研究チームは、数では少ないビフィダムが、主に酢酸などの有機酸を多く作ることに関わっていたと報告しています。

ビフィダムを含む混合培養に合計10ミリモル濃度の糖を与えると、増え方はどちらの糖の組み合わせでも同程度でした。一方、有機酸の総量は2'-FLと6'-SLの組み合わせで60.3ミリモル濃度となり、2'-FLと乳糖の組み合わせの48.1ミリモル濃度を上回りました。全体として最もよく増えたのは2'-FLと乳糖の組み合わせで、ODは約2でした。ただし単独のビフィダムは約0.7〜1にとどまりました。有機酸の総量が最も多かったのはブドウ糖で、一部の培養で80ミリモル濃度以上になり、乳糖では約60ミリモル濃度でした。

このほか、6'-SLで育てたインファンティスとブレーベの培養液からは、分析上イソ酪酸と推定される物質が検出されました。2種の混合培養では、その濃度は約10ミリモル濃度でした。

この報告が示すこと

研究チームは、乳児に関わるビフィズス菌が単独でどう増えるかを見ても、混ざり合ったときのふるまいや、作られる代謝物の量と組成は確かには予測できないと結論づけています。その説明として著者らが挙げるのが「クロスフィーディング」です。これは、ある菌が糖を分解して出した成分を、別の菌が利用する関係を指します。ビフィダムはこの働きによって、数が少なくても集団全体の有機酸の生産に大きな影響を与えうる、と著者らは考察しています。

著者らはこの結果を、プロバイオティクスやシンバイオティクス（善玉菌とその栄養源を組み合わせたもの）の設計に関わるものと位置づけています。数では優勢にならなくても、補い合う酵素の働きを持つ菌株を含めることが、6'-SLのようなHMOの利用に重要かもしれないと述べています。また、菌の増え方だけでなく、菌どうしの関係や糖の組み合わせを考慮する必要性を強調しています。

一方で、この研究は試験管内での培養実験であり、各条件の繰り返しは3回と少数です。そのため著者らは、統計的な有意差の検定結果を探索的なものとして解釈するよう述べています。イソ酪酸についても、分析上の推定にとどまっています。

原著論文の著者・所属：Stefan Ratering（Department of Applied Microbiology, Justus Liebig University Giessen）、Sylvia Schnell（Department of Applied Microbiology, Justus Liebig University Giessen）、Christian Borsch（Department of Nutritional Science, Justus Liebig University Giessen）、Sinéad T. Morrin（Abbott, Nutrition Division）、David R. Hill（Abbott, Nutrition Division）、Rachael H. Buck（Retired, Columbus, OH, United States）、Silvia Rudloff（Department of Nutritional Science, Justus Liebig University Giessen; Department of Pediatrics, Justus Liebig University Giessen）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Stefan Ratering, Sylvia Schnell, Christian Borsch, et al. Metabolic interactions and growth dynamics of Bifidobacterium strains in response to human milk oligosaccharides and lactose. Frontiers in Microbiology（出版社：Frontiers Media） 2026-09-01. DOI: 10.3389/fmicb.2026.1805620. 原著ライセンス：CC BY.