日本主導：この研究は、筆頭著者・責任著者、または著者の主要所属が日本の研究機関である研究です。

掲載誌：Microorganisms

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

2′-フコシルラクトース（2′-FL）は、母乳に多く含まれるオリゴ糖（母乳オリゴ糖）の一つです。工業生産が可能になり、乳児用ミルクに加えて大人向けのサプリメントとしても関心を集めています。ただし著者らによると、大人が摂ったときの利点ははっきりしておらず、これまでの根拠は主に腸内細菌の構成が変わるという報告にとどまります。

研究チームが注目したのは酪酸です。酪酸は腸内細菌が作る短鎖脂肪酸の一つで、大腸の細胞の主なエネルギー源となり、腸のバリア機能や炎症の調節に関わるとされます。人の腸で代表的な酪酸産生菌がフィーカリバクテリウム・プラウスニッツィ（F. prausnitzii）です。2′-FLはビフィズス菌に分解されて酢酸を生み、一部の酪酸産生菌はこの酢酸を材料の一つとして酪酸を作ります。一方で、F. prausnitzii自身は2′-FLをほとんど利用できないと報告されています。

そこで研究チームは、酪酸産生菌が利用できるフラクトオリゴ糖（FOS）を組み合わせれば、2′-FLとFOSが互いを補う形で酪酸づくりを支えるのではないかと考えました。菌同士が代謝物を受け渡す関係（クロスフィーディング）の重要性はすでに知られていますが、2つの糖をどんな割合で与えると酪酸の量がどう変わるかは、体系的に調べられていませんでした。著者らは「2′-FLとFOSの比率が、2種の菌の相互作用を通じて酪酸の産生を左右する」という仮説を検証しようとしました。

何を、どのように調べたか

研究チームは、ビフィズス菌の一種であるビフィドバクテリウム・ビフィダム（B. bifidum）とF. prausnitziiを各1株使い、試験管内で培養しました。2種を同じ容器で育てる「共培養」に加えて、比較のためにそれぞれを単独でも育てました。

培地に加える糖は合計0.5%（重量/体積）にそろえ、そのうち2′-FLとFOSの割合を、2′-FLが0%（FOSのみ）から100%（2′-FLのみ）まで段階的に変えました。酸素のない条件で37℃、24時間培養した後に、次の3点を測りました。菌の増え具合（培養液の濁り）、培養液中の乳酸・酢酸・酪酸などの有機酸の量、そして共培養での2種の菌の割合です。菌の割合は、それぞれの菌に特有の遺伝子配列を数える方法（定量PCR）で求めました。実験は3回ずつ行い、条件間の差を統計的に比べています。

主な報告結果

もっとも重要な結果は、共培養での酪酸の量です。酪酸は2′-FLが10%、FOSが90%の条件で最も多くなり、ほかのどの条件よりも統計的に有意に高かったと報告されています。

一方、共培養での菌全体の増え具合は、2′-FLの割合が高いほど大きくなり、2′-FLが80〜100%の条件で最も高くなりました。乳酸と酢酸も2′-FLの割合とともに増え、2′-FL 90%・FOS 10%で最も多くなっています。つまり、菌が最もよく増える条件や酢酸が最も多い条件と、酪酸が最も多い条件は一致しませんでした。なお、2′-FL 10%の条件では、2′-FL 0%や20%の条件と比べて菌の増え具合が局所的に高くなっていました。

共培養での菌の割合も、糖の配合比によって変わりました。FOSのみの条件ではF. prausnitziiが全体の約60%を占めていましたが、2′-FLの割合が増えるにつれてB. bifidumが優勢になり、最大で95%に達しました。遺伝子量で見ると、F. prausnitziiは2′-FLが50%以上の条件で減り、B. bifidumは2′-FLの割合とともに増えて60%の条件で最も多くなりました。

単独培養では、2つの菌の好みがはっきり分かれました。F. prausnitziiは2′-FLだけでは増えませんでしたが、FOSを含む条件（2′-FL 0〜90%）では増えました。乳酸と酪酸もこれらの条件でのみ検出されましたが、変化の幅は小さいものでした。B. bifidumは2′-FLの割合が高いほどよく増え、乳酸と酢酸は2′-FLのみの条件で最も多くなりました。B. bifidumからは、どの条件でも酪酸は検出されませんでした。

この報告が示すこと

著者らは、2′-FLとFOSの配合比が、酪酸の産生を比例的ではない形で調節しうると結論づけています。そのしくみとして、次のような解釈を示しています。FOSはF. prausnitziiの増殖と働きを支え、2′-FLはB. bifidumによる酢酸などの供給を高めます。ところが2′-FLに偏りすぎるとB. bifidumが優勢になってF. prausnitziiが減り、酢酸が十分にあっても酪酸は増えません。反対にFOSだけでは、ビフィズス菌からの代謝物の供給が足りません。2′-FL 10%の条件では、代謝物を「供給する側」と酪酸に「変換する側」の釣り合いがとれていた可能性がある、というのが著者らの見方です。ただし、F. prausnitziiの量が最も多い条件で酪酸が最大になったわけではないため、菌の量だけでは説明しきれないとも述べています。

研究チームは、いくつかの限界も挙げています。今回の結果は、2種の菌だけを使った単純な試験管内のモデルで、24時間後の一時点だけを測ったものです。そのため、多様な菌がすむ実際の腸で同じ配合比が当てはまるかどうかは確かめられていません。培養液のpHを測っておらず、2′-FLが多い条件で酸がたまって酸性化した影響を区別できていない点も限界とされています。さらに、培養後に残った糖の量や、酢酸が酪酸へ変わる代謝の流れを直接は測っていません。菌も各種1株だけで、株が違えば最適な比率も変わる可能性があります。

原著論文の著者・所属：Sotaro Iguchi（Institute of Health Science, Kirin Holdings Co., Ltd., 2-26-1-12-12 Muraoka-Higashi, Fujisawa 255-8555, Japan）、Haruka Onodera（Institute of Health Science, Kirin Holdings Co., Ltd., 2-26-1-12-12 Muraoka-Higashi, Fujisawa 255-8555, Japan）、Yosuke Komatsu（Institute of Health Science, Kirin Holdings Co., Ltd., 2-26-1-12-12 Muraoka-Higashi, Fujisawa 255-8555, Japan）、Takeshi Kokubo（Institute of Health Science, Kirin Holdings Co., Ltd., 2-26-1-12-12 Muraoka-Higashi, Fujisawa 255-8555, Japan）

※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）：Sotaro Iguchi, Haruka Onodera, Yosuke Komatsu, et al. Ratio-Dependent Regulation of Butyrate Production by 2′-Fucosyllactose and Fructooligosaccharides in a Bifidobacterium bifidum-Faecalibacterium prausnitzii Co-Culture. Microorganisms（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-17. DOI: 10.3390/microorganisms14081812. 原著ライセンス：CC BY.