Keisuke Sakurai,Takayuki Toshimitsu, et al., |
要約 |
| プロバイオティクスの使用は、腸内細菌叢-腸-脳軸を介して神経炎症反応を調節する能力があるため、認知症を引き起こす神経変性状態への介入となることが期待されています。 そこで、免疫細胞において高いIL-10誘導活性を持つ最適な抗炎症乳酸菌株であるLactiplantibacillus plantarum OLL2712を選択し、高齢者の記憶機能に対するその保護効果を検証することを目的とし、記憶力が低下した65歳以上の高齢者を対象に、12週間のランダム化二重盲検プラセボ対照試験が実施された。 参加者は、熱処理されたLactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞を含む粉末またはプラセボを摂取しました。 記憶機能は、コンピューター支援認知テストである Cognitrax を使用して評価されました。 毎日の食事の栄養素摂取量は、簡易タイプの自己管理食事歴質問票を使用して評価されました。 腸内細菌叢の組成は、糞便 DNA 抽出と 16S rDNA 配列決定によって分析されました。 手順全体を完了した78人の参加者からのデータが分析されたところ、毎日の栄養摂取の効果を考慮した後、複合記憶および視覚記憶スコアの有意な改善がアクティブ群で観察されました（それぞれp = 0.044およびp = 0.021）。 また、アクティブ群では、炎症に関与することが報告されているLachnoclostridium, Monoglobus, および Oscillibacterの存在比率が低かった。 本研究は、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の摂取が高齢者の記憶機能低下に対する保護効果があることを示唆しています。 |
| 目次（クリックして記事にアクセスできます） |
| 2. 材料と方法 |
| 2.1. 研究デザインと参加者 |
| 2.2. 試験食品 |
| 2.3. 記憶機能テスト |
| 2.4. 1日の栄養摂取量の評価 |
| 2.5. 腸内細菌叢の解析 |
| 2.6. 統計分析 |
| 3. 結果 |
| 3.1. 参加者の特徴 |
| 3.2. 毎日の栄養摂取量と参加者の特性の影響を受けずに記憶機能に及ぼすLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果の分析 |
| 3.3. 毎日の栄養摂取量と参加者の特性の影響による、記憶機能に対するLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果の分析 |
| 3.4. 腸内細菌叢の解析 |
| 4. 討議 |
| 5. 結論 |
| 本文 |
| 1.はじめに |
| 2021 年の認知症に関する WHO の報告書によると、世界中で 5,500 万人以上が認知症を経験しており、毎年 1,000 万人近くが新たに発症しています [1]。 世界人口の高齢化に伴い患者数は増加し、2050 年までに認知症患者数は 1 億 5,000 万人を超えると推定されています [2]。 認知症患者の増加は、患者本人の問題だけでなく、医療費や介護者の心理的負担など、経済的・社会的観点からも深刻な問題となっている[3,4]。 認知症の最も一般的な原因であるアルツハイマー病スペクトルでは、この病気の典型的な経過は記憶障害によって始まります。 病気が進行するにつれて、言語、視空間認知、実行機能などの他の認知領域が損なわれ、徐々に日常生活での自立を維持できなくなります[5]。 特に、日常生活の機能や行動に大きな影響がない前臨床段階は軽度認知障害に分類され、代表的な症状は記憶障害です。 健忘症 軽度認知障害の 90% 以上はアルツハイマー病病理に関連しています [6]。 現在、アルツハイマー病の進行を止めたり逆転させたりする治療法はありません。 しかし、長期的な研究では、軽度認知障害段階で認知正常の状態に退行する可能性があることが示されています [7,8]。 したがって、認知症患者の数を減らすためには、認知正常や軽度認知障害などの非認知症段階での認知機能低下を防ぐための適切な介入を提供することが重要です。 しかし、認知正常または軽度認知障害患者の認知機能を保護するための薬物療法の使用を支持する証拠はありません [9]。 逆に、運動、喫煙、糖尿病、肥満、食事などの特定のライフスタイル要因がアルツハイマー病の発症リスクに影響を与えることが知られているため、前臨床段階でのライフスタイル介入はアルツハイマー病の発症を制御するための数少ない選択肢の 1 つと考えられています[10、11]。 私たちの以前のランダム化比較試験研究では、認知正常の高齢者および軽度認知障害の患者に対するアンセリン、カルノシン、または茶葉抽出物による栄養介入アプローチが認知機能を維持することを示しました[12、13]。 |
| 中枢神経系と消化管は、脳-腸軸と呼ばれる双方向ネットワークを形成しており、これは神経系、免疫系、内分泌系などのシステムによって媒介されます。 近年、腸内細菌叢は脳-腸軸の調節因子としてますます重要になってきており、この概念は腸内細菌叢-腸-脳軸にも拡張されています[14]。 いくつかの動物モデルと人体研究は、腸内細菌叢がアルツハイマー病の発症と密接に関連していることを示しており[15]、プロバイオティクス/プレバイオティクスの摂取による腸内細菌叢と代謝物の調節による腸内細菌叢-腸-脳軸を介した食事介入アプローチ は、アルツハイマー病の新しい治療候補と考えられています [16、17、18]。 さらに、メタ分析では、プロバイオティクスの補給により、特に軽度認知障害患者の認知機能が改善される可能性があることが示唆されています [19]。 |
| アルツハイマー病は細胞外アミロイドβプラークと神経原線維変化の神経内沈着を特徴とする神経変性疾患ですが、最近の研究では神経炎症がアルツハイマー病の病因と密接に関連していることが示唆されています [20]。 神経炎症は、神経損傷に関連する中枢神経系の炎症反応を指します[21]。神経炎症の主な役割は、ミクログリア、アストロサイト、補体系、およびサイトカインです。 特にサイトカインはアルツハイマー病における神経炎症において中心的な役割を果たしています[22]。 脳と末梢神経系の両方で産生される炎症性サイトカインは、病的な細胞死を引き起こす可能性があります[23]。 また、インターロイキン (IL)-1β や腫瘍壊死因子 (TNF) などの炎症性サイトカインのレベルは、アルツハイマー病患者において異常に上昇していることが示されています [24]。 |
| IL-10 は、脳内のミクログリア、アストロサイト、希突起膠細胞で発現される強力な抗炎症性サイトカインです。また、TNF-α、IL-1β、IL-6、インターフェロン-γなどの炎症性サイトカインの分泌を阻害することにより、神経炎症プロセスを制限する上で重要な役割を果たしています[25、26]。 IL-10 は、抗炎症作用に加えて、抗アポトーシスと細胞生存を促進することにより、中枢神経系で神経保護の役割も果たします [27]。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712 はMeiji Co., Ltdの乳酸菌ライブラリーの IL-10 産生誘導能が最も高い乳酸菌株として同定されました。 そして、慢性炎症を抑制し、in vitro および in vivo モデルで代謝障害を改善することが示されています [28]。 特に、加熱処理したLactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞では、免疫細胞に対するIL-10産生の誘導活性が生細胞よりも有意に高いことが報告されている[29]。 ヒトにおけるLactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取のランダム化比較試験では、前糖尿病の健康な成人のグルコース代謝と慢性炎症に対する有益な効果[30]、さらに太りすぎの健康な成人の腹部脂肪蓄積と慢性炎症に対する有益な効果も報告されている[31]。 |
| したがって、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712が他のプロバイオティクスと異なるのは、IL-10産生を誘導する高い能力による高い抗炎症活性であり、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712は腸内細菌叢-腸-脳軸を介して神経炎症に対して作用し、それによって保護効果を発揮するという仮説が立てられています。 アルツハイマー病などの神経変性疾患の症状である認知機能の低下に対抗します。 しかし、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取が認知機能に及ぼす影響は研究されていません。 したがって、本研究では、高齢者の記憶機能に対する熱処理Lactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞の12週間の補給の保護効果をテストするために設計されたランダム化二重盲検プラセボ対照試験を実施しました。 |
| 2.材料と方法 |
| 2.1. 研究デザインと参加者 |
| 私たちは、2020年10月から2021年3月まで、日本の千葉県柏市の単一施設で、アクティブ：プラセボを1：1でランダム化する二重盲検プラセボ対照試験を実施しました（採用とフォローアップのため）。 この治験はヘルシンキ宣言のガイドラインに従って実施され、東京大学の倫理委員会によって承認されました（倫理承認コード21-273、承認日2021年10月25日）。 この試験は UMIN Clinical Trials Registry (ID: UMIN000046179) に登録されました。 スクリーニングの前に、すべての参加者から書面によるインフォームドコンセントを得た。 参加者がスクリーニングとその後のデータ分析を受けたプロセスを図 1 に示します。この記事は、CONsolidated Standards of Reporting Trials (CONSORT) 2010 ガイドライン (補足資料表 S1) に準拠しています。 |
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| 図 1 研究の各段階におけるアクティブ群とプラセボ群の参加者数を示すフローチャート |
| 柏市周辺地域に住む65歳以上の成人をボランティアデータベースからスクリーンテストの参加者として募集した。 スクリーニングテストでは、日本語版の単語リスト記憶テスト（MCI Screen）[32]を使用して、初期の記憶力低下のある人を特定しました。 単語リスト記憶テスト では、スコアリング アルゴリズムが患者のテスト結果、年齢、教育、人種に基づいてメモリ パフォーマンス インデックス (MPI) スコアを計算します [33]。 メモリ パフォーマンス インデックス スコアは 0 ～ 100 のスケールで定量化され、健康な個人と 単語リスト記憶テスト患者を 96 ～ 97% の精度で区別できます [34]。 メモリ パフォーマンス インデックススコアが 60 未満の個人は介入試験の候補者でした。 重篤な全身疾患のある人、認知症と診断された人、乳製品にアレルギーのある人はスクリーニング検査から除外された。 両側検定の有意水準 0.05、検出力 80%、両グループの Cognitrax の複合記憶スコアの介入変化の標準偏差 9 を仮定して、サンプル サイズはグループあたり 36 と計算されました。 6 点の差が検出されました。 参加者は、約 1:1 の比率でアクティブ群またはプラセボ群にランダムに割り当てられました。 実際の配分は株式会社イメプロ（東京）が両グループの年齢と男女比に合わせて行った。 合計 81 人の参加者が介入前に始動テストを受けました。 その後、彼らはLactiplantibacillus plantarum OLL2712またはプラセボを1日1回、12週間投与されました。 3 人の参加者が研究中に脱落し、78 人の参加者が追跡試験を完了しました。 これら 78 人の参加者からのデータが分析に含まれました。 分析に使用された参加者の数は、必要なサンプル サイズを満たしていました。 各群において、危害や意図しない影響は報告されていませんでした。 |
| 2.2. 試験食品 |
| この研究では、IL-10産生の誘導活性が高いため、生細胞の代わりに熱処理したLactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞を使用しました[29]。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712は、対数増殖期後期まで脱脂粉乳の酵素分解物を含む培地で培養した。 培養物を 25 倍に濃縮し、60 °C で 10 分間加熱しました。 濃縮加熱菌液を噴霧乾燥して粉末にし、TK-16AG デキストリン（Matsutani Chemical Industry Co., Ltd., Hyogo, Japan）を添加率 3.9% で完全に均一になるまで混合した。 1 g 群のLactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞の数は 5 × 109 個を超えていました。この研究と同じ用量 (5 × 109 以上) を 12 週間投与したLactiplantibacillus plantarum OLL2712の安全性は、以前の 3 つの臨床研究で実証されています [30, 31,35]。 混合粉末を１ｇ／包のスティックに包装し、１日１包を試験食として使用した。 対照的にプラセボ群にはLactiplantibacillus plantarum OLL2712を含まないTK-16AGデキストリン1gを充填したスティックを投与した。 次に、各試験食品サンプルを室温 (15 ～ 25 °C) で保存しました。 |
| 2.3. 記憶機能テスト |
| 参加者の記憶機能は、CNS Vital Signs (CNSVS) の日本語版として開発された Cognitrax の記憶領域である視覚記憶テストと言語記憶テストを使用して測定されました [33]。 2 つの記憶テストで、参加者は 15 個の幾何学的図形または単語を記憶しました。 幾何学的図形および 単語のテスト手順とスコア計算方法を補足表 S2 に示します。2 つの記憶テストはベースライン (0 週間) とフォローアップ (12 週間) で実施されました。 2 つの記憶スコアの合計である複合記憶スコアも評価に含まれます。 スコアが高いほど、記憶機能が良好であることを示します。 |
| 2.4. 1日の栄養摂取量の評価 |
| 食事アンケートは、毎日の栄養摂取量を評価するのに役立つ方法です。 ただし、食習慣は国によって異なるため、信頼できる結果を得るには、各国の食文化に最適化されたアンケートを使用する必要があります[36]。 この研究では、毎日の食事における栄養素摂取量が、簡単な自己管理食事履歴質問票を使用して評価されました [37]。 自己管理食事履歴質問票は、日本人の食生活に最適化された栄養素と食品摂取量を推定するために設計されたアンケートで、58 食品と 100 以上の栄養素の推定摂取量を計算するための 80 の質問で構成されています。 それは、半体重計の食事記録との比較によって検証されています[38]。 本研究で使用した自己管理食事履歴質問票のサンプルは、以下のURL（http://www.nutrepi.m.u-tokyo.ac.jp/dhq/BDHQ1-1.pdf（2022年9月11日閲覧）で参照できます。 自己管理食事履歴質問票の 1 日当たりの栄養素摂取量の推定値には、日本では栄養補助食品の使用が少ないため、栄養補助食品に関する情報は考慮されていません [37]。 したがって、この研究で計算されたコレステロールやビタミンなどの推定一日栄養素摂取量はすべて通常の食品に由来しています。 このアンケートはベースラインで実施されました。 |
| 2.5. 腸内細菌叢の解析 |
| 参加者は、追跡検査の前の週の任意の日に糞便サンプルを採取しました。 サンプルは、0.1 mm ジルコニア ビーズ (EZ-Extract for DNA/RNA、AMR、Tokyo, Japan) を備えた FastPrep-24 5G (MP Biomedicals、Irvine, CA, USA) を使用してホモジナイズしました。 Maxwell RSC PureFood GMO および認証キット (Promega Corporation、Madison, WI, USA) を使用して、糞便サンプルから DNA を抽出しました。 16S リボソーム RNA (rRNA) 遺伝子の V3-V4 領域は、ユニバーサル細菌プライマー セットを使用した PCR を使用して増幅されました。 (5'-TCGTCGGCAGCGTCAGATGTGTATAAGAGACAGCCTACGGGNGGCWGCAG-3' および 5'-TCTCGTGGGCTCGGAGATGTGTATAAGAGACAGGACTACHVGGGTATCTAATCC-3')、MiSeq Reagent kit v3 (600 サイクル) (Illumina Inc.、San Diego, CA, USA) を使用して配列決定しました。 配列データは QIIME2 (https://qiime2.org (2022 年 9 月 11 日にアクセス) を使用して解析され、各属の比率が計算され、アルファ多様性はシャノン指数とシンプソン指数を使用して表現されました。 グループ間を比較する際、腸内細菌叢の相対存在量の上位 20% を持つ属のみが分析に含まれました。 |
| 2.6. 統計分析 |
| すべてのデータ分析は、Bell Curve for Excel ver 4.01 (Social Survey Research Information Co. Ltd., Tokyo, Japan) を使用して実行されました。 統計的有意性は p < 0.05 に設定されました。 毎日の栄養摂取量や参加者の特性に影響されずに、記憶機能に及ぼすLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果の分析は、双方向時間×群分析を使用して実行され、記憶機能に及ぼすLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果をテストしました。 さらに、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712が記憶機能に及ぼす影響を解析するため、1日の栄養摂取量や参加者の特性の影響を考慮し、6大栄養素（タンパク質、炭水化物、ミネラル、飽和脂肪酸、 一価不飽和脂肪酸、多価不飽和脂肪酸、コレステロール、水溶性ビタミン、脂溶性ビタミン、食物繊維）、説明変数候補としての共変量（年齢、性別、教育年数、肥満指数（BMI）、スコアの変化 Cognitrax の各記憶関数ドメインを目的変数とし、群を固定因子とします。 私たちの以前の研究では、年齢、性別、教育年数が高齢者の認知テストのスコアに影響を与える可能性があることが示されており[39]、肥満指数も一部の研究では相関関係にあることが示されている[40]ため、これらを説明変数の候補として採用しました。 さらに、高齢者の認知機能と食習慣の関係に関する我々の以前の研究では、一価不飽和脂肪酸と脂溶性ビタミンが認知機能スコアに関連していることが示されたため[13,41]、 脂質とビタミンのデータを一価不飽和脂肪酸、多価不飽和脂肪酸、コレステロール、水溶性ビタミン、脂溶性ビタミンに分けて説明変数の候補とした。 ミネラル摂取量は、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、鉄、亜鉛、銅、マンガン摂取量の合計を Z スコアで標準化したものです。 水溶性ビタミン摂取量は、ビタミンB1、ビタミンB2、ナイアシン、ビタミンB6、葉酸、ビタミンB12、ビオチン、パントテン酸、ビタミンC摂取量の合計をZスコアで標準化したものです。 脂溶性ビタミン摂取量は、Z スコアによって標準化されたビタミン A、ビタミン D、ビタミン E、およびビタミン K 摂取量の合計でした。 重回帰分析では、すべての変数は Z スコアを使用して標準化されました。 主要結果の有意性が p ≤ 0.20 の場合、説明変数は段階的重回帰分析に含まれました。 説明変数が p ≤ 0.20 レベルで統計的に有意なままである場合、それらは最終的な重回帰モデルの変数の候補とみなされ、最も低い赤池情報量基準を持つ変数の組み合わせが最終的な重回帰モデルとして採用されました。 Hair らによると、分散膨張係数 (VIF) が 10 を超えると多重共線性が問題になります [42]。 ただし、今回の調査では分散膨張係数が 10 を超える因子は存在しなかったため、説明変数間に多重共線性の問題はないと判断しました。 複合記憶変化を目的変数とした重回帰分析では、一次重回帰分析において脂溶性ビタミン摂取量が有意な予測因子として最終回帰式に組み込まれたため、それをビタミンA、D、E、Kの摂取量に再度分割しました。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取と同時に複合記憶能力に影響を与える脂溶性ビタミンを特定するため、共変量とコレステロール摂取量（これも重要な予測変数）を候補説明変数として追加の重回帰分析が実施されました。 マン・ホイットニー U 検定は、腸内細菌叢の分析における群間比較に使用されました。 |
| 3. 結果 |
| 3.1. 参加者の特徴 |
| 参加者 81 名のうち、78 名がすべての試験を完了し、そのデータが分析に使用されました。 この分析で使用された参加者の特徴を表 1 に示します。分析で使用されたアクティブ群とプラセボ群にはそれぞれ 39 人の参加者が含まれており、群間で年齢、性別、教育年数、肥満指数に有意差はありませんでした (表 1) 。 |
| 表 1 参加者の特徴 |
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データは、追跡検査を完了した 78 人の参加者の特徴を表しています。 a ：平均±標準偏差。 b ：人数。 C： p 値は、Student の t 検定を使用して決定されました。 d ：p 値は、カイ二乗検定を使用して計算されました。 |
| 3.2. 毎日の栄養摂取量と参加者の特性の影響を受けずに記憶機能に及ぼすLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果の分析 |
| 表 2 は、各 Cognitrax 記憶機能ドメインのスコアの介入前後の変化を示しています。 視覚記憶領域では、アクティブ群は大幅な改善を示しました (時間 × 群相互作用、p = 0.044; 表 2)。 複合メモリ領域では大きな違いは見つかりませんでした。 しかし、アクティブ群は改善傾向を示しました (時間 × 群相互作用、p = 0.058; 表 2)。 言語記憶領域では、群間のスコア変化に有意差はありませんでした (時間 × 群相互作用、p = 0.359; 表 2)。 |
| 表 2 Cognitrax の各記憶機能ドメインのスコア |
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値は平均値±標準偏差を表します。 Δ：ベースラインからの変化量。 p値は、スコア変化の双方向時間×グループ分析によって決定されました。 * p < 0.05。 |
| 3.3. 毎日の栄養摂取量と参加者の特性の影響による、記憶機能に対するLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果の分析 |
| Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取の効果に対する参加者の特性や日常の食事の影響を考慮した分析を行うため、自己管理食事履歴質問票に基づく共変量と主要栄養素の摂取量を説明変数候補として重回帰分析を行い、各記憶 Cognitrax の関数ドメインを説明変数とし、群を固定因子とします。 視覚記憶スコアの変化を目的変数とした重回帰分析の結果、有意な回帰式が得られました (P = 0.034、R2adj = 0.061; 表 3)。 グループおよび毎日の食事によるコレステロール摂取量が最終的な回帰式モデルに組み込まれ、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取量 (活動グループに属する) が視覚記憶スコアの変化に有意なプラスの効果をもたらしたことが示されました (p = 0.021; 表 3)。 目的変数として複合記憶スコアの変化を用いた重回帰分析の結果、有意な回帰式が得られました (P = 0.005、R2adj = 0.125; 表 4)。 群および毎日の食事によるコレステロールおよび脂溶性ビタミンの摂取量は、最終的な回帰式モデルに組み込まれました。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の摂取は、複合記憶スコアの変化に対して有意なプラスの効果をもたらしました (p = 0.044; 表 4)。 コレステロール摂取は複合記憶スコアの変化に対して有意な負の影響を与えましたが（p = 0.006、表 4）、脂溶性ビタミンの摂取は有意な正の影響を及ぼしました（p = 0.006、表 4）。 その後、複合記憶スコアの重回帰分析における重要な予測因子である脂溶性ビタミンの摂取量をビタミン A、D、E、K の摂取量に分割し、追加の重回帰分析を実行しました。 共変量とコレステロール摂取量を説明変数の候補として挙げます。 ビタミン K のみが、グループおよびコレステロール レベルとともに、重要な予測因子として最終回帰式に組み込まれました (P = 0.039、R2adj = 0.088; 表 5)。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712 (アクティブ群に属する) とビタミン K の摂取量は、複合記憶スコアの変化に対して有意なプラスの影響を及ぼし (それぞれ p = 0.021 および p = 0.043; 表 5)、コレステロールの摂取量は有意なマイナスの影響を及ぼしました。 (p = 0.018; 表 5)。 さらに、性別と学歴は共変量から最終回帰式に組み込まれましたが、有意な予測因子ではありませんでした。 しかし、言語記憶スコアの変化を目的変数とした重回帰分析では、有意な回帰式は得られませんでした。 |
| 表 3 視覚記憶スコアの変化と主要栄養素の摂取量の重回帰分析 |
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群は、1 = アクティブ、および -1 = プラセボとしてコード化されました。 β: 標準化偏回帰係数。 SE β: 標準化偏回帰係数の標準誤差。 p: 偏回帰係数における統計的有意性の p 値。 VIF: 分散インフレ係数。 R2adj: 調整された決定係数。 P: 重回帰式における統計的有意性の p 値。 * p < 0.05。 |
| 表 4 複合記憶スコアと主要栄養素の摂取量の変化の重回帰分析 |
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グループは、1 = アクティブ、および -1 = プラセボとしてコード化されました。 β: 標準化偏回帰係数。 SE β: 標準化偏回帰係数の標準誤差。 p: 偏回帰係数における統計的有意性の p 値。 VIF: 分散インフレ係数。 R2adj: 調整された決定係数。 P: 重回帰式における統計的有意性の p 値。 * p < 0.05、** p < 0.01。 |
| 表5 複合記憶スコアの変化とコレステロールおよびビタミンKの摂取量の重回帰分析 |
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グループは、1 = アクティブ、および -1 = プラセボとしてコード化されました。 性別は、-1.08 = 男性、0.93 = 女性としてコード化されました。 β: 標準化偏回帰係数。 SE β: 標準化偏回帰係数の標準誤差。 p: 偏回帰係数における統計的有意性の p 値。 VIF: 分散インフレ係数。 R2adj: 調整された決定係数。 P: 重回帰式における統計的有意性の p 値。 * p < 0.05。 |
| 3.4. 腸内細菌叢の解析 |
| シャノン指数とシンプソン指数に基づくと、グループ間で腸内細菌叢のアルファ多様性に有意差はありませんでした (それぞれ p = 0.708 と p = 0.853)。 属レベルでの腸内細菌叢の構成を図 2 に示します。 属レベルの分析では、 Lachnoclostridium, Monoglobus, およびOscillibacterの相対存在比が、アクティブ群で有意に低いことが示されました（それぞれ、p = 0.033、p = 0.015、および p = 0.016、図 3）。 |
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図 2 属レベルでの腸内細菌叢の構成 相対存在量が 1% 未満の低い分類群は、その他の分類群に含まれます。 |
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| 図 3 ボックスアンドウィスカー図で示されたLachnoclostridium, Monoglobus, およびOscillibacterの相対存在量。 * p < 0.05。 |
| 4. 討議 |
| この研究では、早期記憶力低下のある高齢者の記憶機能に対する抗炎症剤乳酸菌サプリメントの効果を調べるために、加熱処理したLactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞を12週間補給するランダム化二重盲検プラセボ対照試験が実施されました。 毎日の栄養摂取量と参加者の特性の影響を考慮した分析の結果、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の摂取が高齢者の記憶機能に保護効果をもたらしたことが示された。 これは、重回帰分析による、開始から追跡までの Cognitrax の複合記憶領域と視覚記憶領域のスコア変化における群間の差異で示されました。 Cognitrax スコアの変化の単純な分析でも、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712細胞摂取が視覚記憶にプラスの効果を及ぼすことが示されました。 しかし、どちらの分析でも、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取が言語記憶に有意な影響を与えることはありませんでした。 Cognitrax は複合記憶スコアを視覚記憶スコアと言語記憶スコアの合計として計算しているため [33]、記憶機能に対するLactiplantibacillus plantarum OLL2712の保護効果は、視覚記憶の改善によって特に影響を受けると思われます。 軽度認知障害の初期段階である前軽度認知障害に関する以前の研究では、言語記憶ではなく視覚記憶スコアが低い前軽度認知障害患者は、軽度認知障害段階への進行率が高いことが報告されている[43]。 言い換えれば、視覚的記憶喪失は、臨床的軽度認知障害の発症前に現れるため、軽度認知障害進行の予測因子であり、アルツハイマー病スペクトルの最も初期の症状である。 Cognitrax では、形状のリストを思い出すことは、単語のリストを思い出すことよりもエラー率が高く、これはより困難な作業であることを示唆しています [33]。 したがって、難易度の高い課題である視覚記憶、およびアルツハイマー病スペクトラムの初期からの変化を示す症状において、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取による有意な介入効果が得られたと考えられた。 |
| 腸内細菌叢の分析では、アクティブ群の細菌組成は、Lachnoclostridium, Monoglobus, およびOscillibacterの存在比が著しく低いことを示しました。 LachnoclostridiumとOscillibacterは、マウスモデルにおいて発がん誘発による炎症の増加に伴い大量に増加し、プロバイオティクスの投与による炎症の抑制に伴って減少することが知られている[44,45]。 また、高脂肪食を与えたマウスモデルではLachnoclostridiumとOscillibacterが有意に増加していることが知られており[46]、発酵性食物繊維の投与によりそれらの存在比が減少し、炎症反応が改善されることが示されている[47]。 Oscillibacterはヒトの腸内細菌叢における日和見病原体であることも報告されており[48]、その増加は腸管透過性の異常と相関している[49]。 Monoglobus,はヒト結腸内でペクチン分解細菌として作用することが知られており[50]、存在するMonoglobus,の量は血中アンモニア濃度と正の相関があると推測されている[51]。 アンモニアレベルの上昇は腸上皮細胞のバリア機能を破壊し、腸の透過性を異常に増加させ、全身性の炎症反応を引き起こします[52]。 これらの属は炎症反応に関連しているため、これら 3 つの細菌は、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の摂取による炎症改善の細菌バイオマーカーとして同定される可能性があります |
| Lactiplantibacillus plantarum OLL2712は、IL-10 産生誘導能の高い乳酸菌です。 IL-10は、炎症誘発性メディエーターの産生を抑制し、創傷修復シグナル伝達を促進することによって神経炎症から細胞を保護するため[53,54]、IL-10産生の増加は、過剰な神経炎症の有害な影響を軽減する最も効果的な方法の1つであると考えられています[55]。 。 アミロイドβや 神経原線維変化に加えて、神経炎症も アルツハイマー病の発症の根本的なメカニズムの 1 つであると考えられており、いくつかの疫学研究では、抗炎症薬の使用が アルツハイマー病のリスクを軽減する可能性があることを示唆しています [56]。 さらに、アルツハイマー病モデルマウスの脳における IL-10 の発現が神経新生と認知機能を高めることが報告されています [57]。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712は、マウスモデルおよびヒト ランダム化比較試験研究において、全身性慢性炎症に対して抑制効果があることが一貫して判明しています [28、29、30、31、35]。 腸の免疫系に関しては、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712が樹状細胞とマクロファージに作用して IL-10 産生を誘導し、腸の炎症を抑制することが示唆されています [58]。 本研究では、炎症に関与するいくつかの属の相対存在量の減少を観察しました。 これらの発見に基づいて、これらの属の減少は、おそらく、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712による腸免疫系におけるIL-10産生の誘導を介した慢性炎症の抑制によるものと考えられる。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の投与は、脳腸軸を介して腸の炎症と神経炎症を抑制し、その結果、記憶機能が改善されるという仮説が立てられています。 |
| 複合記憶に対する Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取の介入効果は、毎日の食事でのコレステロール摂取量が多い人では小さかった。 in vivo 研究では、プレバイオティクスまたはプロバイオティクスの投与が、血清または血漿の総コレステロール、低密度リポタンパク質 (LDL) コレステロール、およびトリグリセリドの減少、または高密度リポタンパク質 (HDL) コレステロールの増加に効果的であることが示されています [59]。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の投与は、高密度リポタンパク質 (HDL) コレステロールを大幅に増加させ、脂質プロファイルを改善することが報告されています [31]。 アルツハイマー病におけるコレステロールの関与は、脳内の脂質代謝に関与するアポリポタンパク質 E (APOE) 遺伝子の研究によっても裏付けられています [60]。 メタ分析では、中年期の総コレステロール値が高いと、晩年における認知機能低下のリスクが高まることが報告されている[61]。 さらに、メタ分析では、食事によるコレステロール摂取量の増加と総コレステロールレベルの増加との関係も実証されています[62]。 これらの発見を考慮すると、この研究では、高コレステロール摂取量が脂質プロファイルの改善に対するLactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果を相殺し、高コレステロール摂取量の人の記憶機能に改善が見られなかった可能性があります。 |
| 対照的に、複合記憶に対するLactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取の介入効果は、毎日の食事で脂溶性ビタミンの摂取量が多い人でより大きかった。 脂溶性ビタミンは、ビタミン A、D、E、K を含む疎水性ビタミンです。この研究の重回帰分析で使用された脂溶性ビタミン摂取量は、標準化されたビタミン A、D、E、K 摂取量の合計でした。 脂溶性ビタミンの摂取とアルツハイマー病の間には強い関連性があり、脂溶性ビタミンは、分子機構への直接的な影響と細胞の脂質恒常性への干渉の両方を通じて、アルツハイマー病の発症に影響を与えている可能性がある[63]。 各脂溶性ビタミン摂取量を候補説明変数とした追加の重回帰分析により、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取と同時にビタミンKのみが複合記憶能力の変化の有意な予測因子であることが明らかになりました。 ビタミンKは、血液凝固に関与する栄養素として発見された脂溶性ビタミンです。 しかし、最近の研究では、抗アポトーシス効果と抗炎症効果があり、スフィンゴ脂質プロファイル発現の変化を通じて神経炎症や神経変性にも関与している可能性があることが示唆されています[64]。 横断研究では、ビタミンK摂取量と認知機能および主観的記憶障害との間に正の相関があることが報告されている[65、66、67]。 ビタミン K アンタゴニストの使用は、視覚記憶や言語流暢さなどの認知機能に悪影響を与える可能性があり [68]、ビタミン K 摂取が認知機能と関連していることが示唆されています。 さらに、高齢者を対象とした以前の介入研究では、ビタミンKが豊富な食品である茶葉抽出物の補給による認知機能の改善は、毎日の食事でビタミンKの摂取量が少ない人でより大きかった[13]。 したがって、この研究で観察された複合記憶変化に対する脂溶性ビタミン、特にビタミンKの摂取の影響は、神経炎症などのアルツハイマー病の病状に対するLactiplantibacillus plantarum OLL2712と脂溶性ビタミンの相加または相乗効果を反映している可能性がある。 |
| ただし、いくつかの制限に注意する必要があります。 まず、この研究は小規模なランダム化比較試験です。 被験者のサンプル サイズは、両グループの Cognitrax の複合記憶スコアの介入変化の標準偏差を 9 と仮定し、その差の検出が 6 ポイントであると仮定して計算されました。 測定された標準偏差は概ね予想どおりであったため、被験者の数が増加すると、たとえ小さなスコアの差であっても、大幅な改善として検出される可能性があります。 実際、複合記憶スコアの p 値は有意水準 (p = 0.058) に非常に近いため、サンプル サイズを増やすと、一般的な記憶機能に対する Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の効果が明確になります。 さらに、この研究は同じ地域に住む65歳以上の健康な高齢者ボランティアを対象に実施されたため、高齢者集団への一般化が制限される可能性があります。 したがって、統計的に有意な差の臨床的有意性を慎重に判断する必要がありますが、今後の試験ではより多くの症例で明らかな改善が実証されるでしょう。 第二に、この研究では代謝産物が定量化されていませんでした。 特に、腸内細菌による嫌気性発酵の最終生成物として生成される腸内代謝産物の主要なグループである短鎖脂肪酸は、異なる免疫調節効果を有することが報告されている[69]。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712の作用機序をより深く理解するために、今後の研究でこれらの代謝有機分子を定量化し、主な活性成分を特定する予定です。 この研究では血液サンプルは収集されませんでしたが、ヒトを対象としたLactiplantibacillus plantarum OLL2712を用いた以前の介入研究では、血液サンプルを使用して血糖コントロール、脂質プロファイル、および慢性炎症マーカーに関連する代謝因子が調査されています。そして、Lactiplantibacillus plantarum OLL2712摂取の抗糖尿病、抗炎症、脂質プロファイル改善効果が確認されている[30、31、35]。しかし、脳脊髄液中の アミロイドβ とタウは、老人斑と 神経原線維変化を反映する体液マーカーであり、アルツハイマー病の 2 つの特徴的な微細構造的特徴である [70] が研究されていない。 この予備研究の結果を明確にし、より完全なものにするために、今後の研究にはこれらの代謝産物を含む追加の測定が含まれ、腸内細菌叢との関係が分析される予定です。 第三に、参加者の遺伝子検査は実施されなかった。 Lactiplantibacillus plantarum OLL2712と認知症に関連する遺伝子多型との関係、 AD発症のリスクに関連するAPOE、IL-10、免疫に関連、アテローム性動脈硬化に関連するプラスミノーゲン アクティベーター インヒビター-1など 不明のままです。 第 4 に、この研究における腸内細菌叢の分析では、腸内細菌叢の組成の変化を調査したのではなく、3 か月の介入後の時点での単一サンプルの組成を調査しました。 介入前後の変化量の分析は、被験者内変動が大きいため、腸内細菌叢の分析にはあまり効果的ではないと考えました。 介入前後の組成の変化を比較するには、3 日以上の異なる日に各被験者から糞便サンプルを抽出して標準化することで、同じ被験者内の変動を減らす必要がある場合があります。 ランダム化試験でプラセボと比較して、介入後に炎症に関与する属に有意な差が見つかったことは意味のある結果であると思われる。 ただし、炎症改善の細菌バイオマーカーとしてのこれらの属の信頼性を高めるために、介入前後の 3 点サンプリングによる標準化により、再現性を確認するためのさらなる研究が必要です。 |
| 5. 結論 |
| これは、高齢者の記憶機能の改善におけるLactiplantibacillus plantarum OLL2712の有効性を実証した最初のランダム化比較試験です。 初期の記憶力低下のある高齢者にランダム化比較試験を12週間補給したところ、ランダム化比較試験摂取グループでは複合記憶と視覚記憶が大幅に改善され、炎症に関与する属であるLachnoclostridium, Monoglobus, Oscillibacterの相対存在量が低下したことが示されました。 現在、認知症の前段階における認知機能低下の発症と進行を予防する有効な薬物療法は確立されていないため、この結果は、ランダム化比較試験の継続的な摂取が高齢者の記憶機能を保護する効果的なアプローチである可能性を示唆しています。 |
補足資料 次のサポート情報は、https://www.mdpi.com/article/10.3390/nu14204300/s1 からダウンロードできます。 表 S1: ランダム化試験を報告する際に含めるべき情報の CONSORT 2010 チェックリスト。 表 S2: Cognitrax における視覚記憶、言語記憶、および複合記憶の測定値。 |
| 参考文献（本文中の文献No.は原論文の文献No.と一致していますので、下記の論文名をクリックして、原論文に記載されている文献を参考にしてください） |
| この文献は、Nutrients 2022, 14(20), 4300に掲載されたEffects of Lactiplantibacillus plantarum OLL2712 on Memory Function in Older Adults with Declining Memory: A Randomized Placebo-Controlled Trial.を日本語に訳したものです。タイトルをクリックして原文を読むことが出来ます。 |