腸内細菌叢と栄養代謝

腸内細菌叢は、腸内に生息する微生物の密な共同体であり、特に結腸に最も多く存在します。宿主が消化できない食物成分を発酵させることで、宿主の栄養に貢献しています。この発酵を通じて、未吸収の炭水化物からエネルギーを回収し、短鎖脂肪酸や特定のビタミンを生産し、宿主との相利共生関係に参加しています。

Definition

腸内細菌叢は、消化管に生息する微生物の共同体です。その栄養代謝における役割とは、宿主の栄養供給に貢献する一連の微生物活動（主に難消化性基質を結腸で発酵させて短鎖脂肪酸を生成すること、および一部のビタミンを合成すること）を指します。

Scope

このトピックでは、腸内微生物共同体の構成と規模、栄養への代謝的貢献（主に難消化性炭水化物の短鎖脂肪酸への発酵）、およびプレバイオティクスによる細菌叢の食事による調節について扱います。これは生理学と栄養学の参照情報であり、プロバイオティクス、プレバイオティクス、または食事に関する処方を提供するものではありません。

Core questions

• ヒトの腸内細菌叢の構成と規模はどのようになっていますか？
• 微生物の発酵は宿主の栄養とエネルギー供給にどのように貢献していますか？
• プレバイオティクスを含む食事は、細菌叢とその代謝産物にどのように影響を与えますか？

Key concepts

• 宿主と細菌叢の相利共生
• 難消化性炭水化物の結腸発酵
• 短鎖脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、酪酸）
• 未吸収基質からのエネルギー回収
• ビタミンの微生物合成
• プレバイオティクスと食事による調節
• 共同体の多様性、安定性、回復力

Mechanisms

腸内には、宿主自身の細胞数に匹敵する細胞数の微生物共同体が生息しており（Sender et al., 2016）、微生物は栄養豊富な生息地を得て、宿主は自身が持たない代謝能力を得るという相利共生関係にあります（Bäckhed et al., 2005）。小腸での消化を免れた炭水化物は結腸に到達し、そこで細菌叢によって発酵され、酢酸、プロピオン酸、酪酸といった短鎖脂肪酸が生成されます。これらは宿主に吸収されて利用され、そうでなければ失われるであろうエネルギーを回収します（Cummings et al., 1987）。この共同体の構成と代謝産物は個人間で異なりますが、特徴的な安定性と回復力を示し（Lozupone et al., 2012）、食事によって形成されることがあります。プレバイオティクスと呼ばれる選択的に発酵される基質は、特定の微生物活動を促進します（Gibson & Roberfroid, 1995; Gibson et al., 2017）。

Clinical relevance

細菌叢の代謝的役割は、栄養学および健康科学において、食物繊維、発酵、および宿主と微生物の相互作用がどのように考察されるかに情報を提供します。この項目は、参照および教育のために正常な微生物の栄養代謝を記述するものであり、個別のプロバイオティクス、プレバイオティクス、食事、または治療の推奨の根拠となるものではありません。

Debates

「プレバイオティクス」はどのように定義されるべきか？

宿主に利益をもたらす選択的に発酵される成分という当初の概念は、マイクロバイオーム科学の進歩に伴い再検討されてきました。国際的な専門家コンセンサスにより、プレバイオティクスの定義と範囲が更新・拡大され、基質が満たすべき基準が洗練されました。

Seminal works

• backhed-2005
• cummings-1987
• gibson-1995
• lozupone-2012

Frequently asked questions

腸内細菌叢は栄養摂取にどのように役立ちますか？

宿主が消化できない食物成分、特に結腸に到達する炭水化物を発酵させ、宿主が吸収してエネルギーとして利用する短鎖脂肪酸を生産します。また、一部のビタミンも合成します。

プレバイオティクスとは何ですか？

プレバイオティクスは、宿主の微生物によって選択的に利用され、健康上の利益をもたらす食事性基質です。その定義は、細菌叢に関する理解が深まるにつれて、専門家のコンセンサスによって時間をかけて洗練されてきました。