Yi-Ju Hsu et al., |
概要 |
| 本研究では、疲労に対するケフィア (KF) の潜在的な有益な効果を評価しました。 さらに、腸内微生物叢の構成は宿主の健康上の利点と関連しています。 したがって、この研究では腸内細菌叢の組成に対するケフィアの影響も調査しました。 4 つのグループ (グループあたり n = 8) の雄 ICR マウスに、ケフィア を 0、2.15、4.31、および 10.76 g/kg/日で 4 週間、1 日 1 回経口投与し、ビヒクル（訳者注：コントロール） KF-1X、KF-2Xおよび KF-5X グループと命名しました。 腸内細菌叢は、16S rRNA 遺伝子配列決定を使用して分析されました。 結果は、ビヒクル、KF-1X、KF-2X、および KF-5X グループでの治療後の盲腸の顕著なクラスター化を示しました。 KF-2XおよびKF-5Xグループは、ビヒクルグループと比較して、Firmicutes/Bacteroidetes比の減少を示した。 さらに、水泳の運動の後に、徹底した水泳時間、前肢の握力、血清乳酸、アンモニア、グルコース、血中尿素窒素（BUN）、クレアチンキナーゼ（CK）のレベルに基づいて、抗疲労活性と運動パフォーマンスを評価しました。 KF-1X、KF-2X、KF-5X 群の全力水泳時間はビヒクル群に比べて有意に長く、KF-1X、KF-2X、KF-5X 群の前肢握力は また、ビヒクルグループのそれよりも大幅に高かった。 ケフィアの補給により、水泳テスト後の血清乳酸、アンモニア、血中尿素窒素、クレアチンキナーゼレベルも低下しました。 しかし、運動のための重要なエネルギー源である組織グリコーゲン含有量は、ケフィアの補給により大幅に増加しました。 したがって、ケフィアの補給は腸内微生物叢の組成を変化させ、パフォーマンスを向上させ、肉体的疲労と戦うことができます。 |
| 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. ケフィアの準備 |
| 2.2. 動物と実験計画 |
| 2.3. 徹底的な水泳テスト |
| 2.4. 前肢の握力 |
| 2.5. 疲労に関連する生化学的指標 |
| 2.6. 組織グリコーゲンの測定 |
| 2.7. 組織の組織学的染色 |
| 2.8. 血液生化学的評価 |
| 2.9. 細菌 DNA 抽出と 16S rRNA シーケンス |
| 2.10. 統計分析 |
| 3. 結果 |
| 3.1. 組織重量、体重、食物摂取量、水分摂取量に対する4週間のケフィア補給の影響 |
| 3.2. 徹底的な水泳テストに対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 3.3. 前肢握力に対する 4 週間の ケフィア補給の効果 |
| 3.4. 10分間の水泳テスト後の乳酸に対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 3.5. 10分間の水泳テスト後のアンモニアとグルコースに対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 3.6. 90分間の水泳テストと60分間の休憩後の血中尿素窒素およびクレアチンキナーゼに対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 3.7. 肝臓および筋肉のグリコーゲンに対する 4 週間のケフィア補給の効果 |
| 3.8. 実験終了時の組織の病理組織および生化学的変数に対する4週間のケフィア補給の影響 |
| 3.9. 腸内微生物叢に対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 4.討議 |
| 5.結論 |
| 本文 |
| 1. はじめに |
| 発酵乳製品の健康増進効果は、天然乳に含まれる生物活性成分の結果であり、また、発酵乳製品または酸乳製品中のプロバイオティクス細菌の作用によって生成される適切に調節された活性成分によるものです[1]。 発酵乳製品の健康上の利点は、摂取した微生物との直接的な相互作用によって、または発酵プロセス中に生成される微生物の代謝産物の影響によって間接的に実現されます[1]。 コーカサス山脈を起源とするケフィア (KF) は、微量のアルコールを含む酸性の発酵乳です [2]。 ケフィアは伝統的に、乳酸菌と酵母を含む比較的安定した特異的なケフィア粒子を牛乳に接種することによって製造されます。 この飲料は重要な機能性乳製品となっており、過去 10 年間でケフィアに関する研究が増加しました [3]。 ケフィアは、高血圧、胃腸疾患、アレルギー、虚血性心疾患の臨床治療に使用されています [2、4]。 さらに、ケフィアは、抗菌、抗真菌、抗変異原性、抗酸化、抗糖尿病、抗腫瘍、免疫刺激効果など、多くの生物学的活性を持っています。 脂肪肝症候群にも効果があります[5]。 さらに、ケフィアの摂取により、有益な細菌、酵母、ビタミン、ミネラル、脂肪、完全なタンパク質が提供されます。 最近の研究では、乳製品の脂質が抗慢性炎症生物活性を持っていることが示されました [6]。 さらに、最近の研究とメタ分析では、全脂肪乳製品の摂取により、価値の高い栄養素と抗炎症特性の生物学的利用能がより高いことが示されました [7]。 したがって、ケフィアは抗炎症および免疫システムに有益な健康的な栄養豊富な食品であり、エイズ、慢性疲労症候群 (CFS)、ヘルペス、およびがんの患者のためのサプリメントとして使用されてきました [8]。 |
| 運動中は、多くのエネルギー源 (ブドウ糖やグリコーゲンなど) が枯渇し、肉体的な疲労が生じます [9]。 乳酸、アンモニア、血中尿素窒素、グルコースなどのいくつかのバイオマーカーは、疲労を評価するために広く使用されています [10,11]。 定期的な運動は体の機能を改善しますが、激しい運動は活性酸素種や過酸化脂質の蓄積を引き起こし、それによって臓器に損傷を与え、疲労を引き起こす可能性があります[12、13]。 したがって、疲労は生体調節、自律神経、内分泌、免疫系に関連したさまざまな障害をさらに引き起こす可能性があるため、懸念事項です。 生物学的調節や免疫系に関連するこれらの障害は、運動強度の低下や日常活動の混乱につながる可能性もあります[14]。 |
| 疲労は一般的な生理学的反応であり、その症状は疲労感とエネルギー不足です。 長期的な疲労は老化、ヒト免疫不全ウイルス (HIV) 感染、うつ病、パーキンソン病、多発性硬化症、癌を引き起こしやすくなります [15]。 したがって、多くの研究者は、疲労を遅らせ、疲労関連代謝物の除去を促進するために、ケフィア、漢方薬、天然化合物、ダイエット食品、または運動器具技術の使用に興味を持っています[16、17、18]。 発酵乳製品は、運動誘発性の免疫抑制の影響を軽減するのに効果的でした[19]。 オブライエンら[18]は、ケフィアの摂取が、集中的な持久力トレーニング中の運動後のパフォーマンスと回復に健康上のプラスの効果があることを示しました。 腸内細菌叢の組成の変化は、慢性疲労症候群/筋痛性脳脊髄炎 (CFS/ME) を引き起こすことが報告されています [20]。 Loganら[21]は、低レベルのビフィズス菌と腸内細菌の異常増殖が慢性疲労症候群/筋痛性脳脊髄炎患者の免疫機能不全を引き起こす可能性があると報告した。 Sheedyら[22]は、慢性疲労症候群/筋痛性脳脊髄炎患者の糞便サンプル中で、腸球菌および連鎖球菌によって生成される乳酸の割合が大幅に増加していることを観察した。 しかし、ケフィアの抗疲労活性と腸内細菌叢の組成に対するケフィアの影響を直接扱った研究は比較的少数です。 したがって、この研究では、確立された in vivo プラットフォーム [23,24] を使用して、抗疲労効果を評価し、ケフィア補給後の腸内細菌叢の組成を分析しました。 |
| 2.材料と方法 |
| 2.1. ケフィアの準備 |
| ケフィアは SYNBIO TECH INC. (台湾、高雄) から入手しました。 これは、低温殺菌された 9.2% 再構成スキムミルクに粉末ケフィアスターター培養物を接種し、37 °C で 16 時間発酵させることによって調製されました。 次に、発酵乳を 100 °C で 30 分間低温殺菌し、凍結乾燥しました。 接種に使用した粉末ケフィアスターター培養物は、定義された乳酸菌株で構成されていました。 これには、Lactobacillus fermentum DSM 32784 (LF26)、L. helveticus DSM 32787 (LH43)、L. paracasei DSM 32785 (LPC12)、L. rhamnosus DSM 32786 (LRH10)、および Streptococcus Thermophilus DSM 32788 (ST30) が含まれます。 すべての菌株は伝統的なケフィアから分離されました。 KF 100 g には、タンパク質 30 g、脂肪 0.75 g、炭水化物 57 g を含む 354.75 カロリーが含まれています。 サンプルは最初、さらに使用するまで気密容器に入れて 4 °C で保管しました。 |
| 2.2. 動物と実験計画 |
| 雄の ICR マウス (6 週齢、体重 25 g) を BioLASCO (A Charles River Licensee Corp.、宜蘭、台湾) から購入しました。 マウスにはげっ歯類用餌 5001 と蒸留水を自由に与えました。 それらは、室温 (24 ± 2 °C)、湿度制御 (65 ± 5%) 条件下、規則的な 12 時間の明暗サイクルで保管されました。 動物プロトコールは、台湾桃園市の国立台湾体育大学の施設内動物管理使用委員会 (IACUC) によって検討され、承認されました (IACUC-10523)。 |
|
2 週間の順応期間の後、ICR マウス (8 週齢) を体重に基づいて 4 つのグループに分けました (1 グループあたり n = 8)。 （１）ビヒクル群（コントロール群）； （２）ＫＦ－１Ｘ群の補充（ＫＦ－１Ｘ群）。 （３）ＫＦ－２Ｘ群の補充（ＫＦ－２Ｘ群）； と （４）ＫＦ－５Ｘ群の補充（ＫＦ－５Ｘ群）。 KF-1X、KF-2X、およびKF-5X群に投与されたケフィアは、それぞれ2.15、4.31、および10.76 g/kg/日であった。 ビヒクル群には、KF-1X、KF-2X、およびKF-5X群に投与したケフィアと同じカロリー量のグルコース水を投与した。 すべてのグループに投与されたブドウ糖水またはサプリメントの量は同じであり、投与量は各マウスの体重に応じて決定されました。 ケフィア製剤またはブドウ糖水を1日1回、28日間経口投与した。 |
| 2.3. 徹底的な水泳テスト |
| 徹底的な水泳テストの結果は、Kan らの方法に従って決定されました [25]。 徹底的な水泳テストの結果は、29 日目の ケフィア補給の 30 分後に決定されました。 水泳を始めてから疲れ果てるまでの時間を、持久力のパフォーマンスを評価するために使用しました。 |
| 2.4. 前肢の握力 |
| 前肢の絶対握力を測定するために、以前に説明したように、低力試験システム (Model-RX-5、Aikoh Engineering、名古屋、日本) を使用しました [16]。 28日目のケフィア補給30分後に握力を測定した。 |
| 2.5. 疲労に関連する生化学的指標 |
| 31 日目に、10 分間の水泳運動後と 20 分間の休息後に血液サンプルを採取しました。 血清を4℃で10分間遠心分離しました(1500×g)。 乳酸、アンモニア、およびグルコースのレベルは、自動分析装置 (Hitachi 7060、日立、東京、日本) を使用して測定されました。 介入から 33 日後、疲労に伴う クレアチンキナーゼ および血中尿素窒素レベルの変化を評価するために、マウスに 60 分間の休息の後、90 分間の水泳テストを実施しました。 |
| 2.6. 組織グリコーゲンの測定 |
| 36 日目の実験の終了時に、肝臓と筋肉のグリコーゲン含有量が分析されました。 グリコーゲン分析の方法は、以前に記載された方法[16]に従って分析された。 |
| 2.7. 組織の組織学的染色 |
| マウスを屠殺した後、さまざまな組織を収集し、10% ホルマリンで固定しました。 Huangらによる以前に記載された方法によってヘマトキシリンおよびエオシン染色をしました[10]。 |
| 2.8. 血液生化学的評価 |
| 36 日目の実験終了時に、すべてのマウスを 8 時間絶食させ、95% CO2 窒息で屠殺し、心臓穿刺により血液を抜き取りました。 遠心分離によって血清を収集し、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ（AST）、アラニンアミノトランスフェラーゼ（ALT）、アルブミン、クレアチニン、乳酸デヒドロゲナーゼ（LDH）、CK、総タンパク質（TP）、グルコース、総コレステロール（TC）、およびトリアシルグリセロールのレベルを測定しました。 (TG) は自動分析装置 (Hitachi 7060、日立、東京、日本) を使用して評価されました。 |
| 2.9. 細菌 DNA 抽出と 16S rRNA シーケンス |
| 盲腸サンプルは 36 日目に収集されました。 収集したサンプルは、DNA 抽出のためにすぐに -80 °C で保管されました。 細菌 DNA は臭化セチルトリメチルアンモニウム/ドデシル硫酸ナトリウム (CTAB/SDS) 法を使用して抽出され、ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) 分析および 16S rRNA 遺伝子配列決定に直接使用されました。 DNAの濃度と純度は1%アガロースゲルでモニタリングしました。 抽出された DNA は、16S rRNA シーケンスの前に -80 °C で保存されました。 細菌の 16S rRNA 遺伝子の超可変 V3 ～ V4 領域を、バーコード付きユニバーサル プライマー 341F (F、フォワード プライマー; 5'-CCTAYGGGRBGCASCAG-3') および 806R (R、リバース プライマー; 5'-GGACTACNNGGGTATCTAAT-) を用いた PCR を使用して増幅しました。 3'）。 ライブラリーの構築とアンプリコン DNA サンプルの配列決定は、BIOTOOLS Co., Ltd. (台湾、新北市) を使用して実行されました。 TruSeq DNA PCR-Free Sample Preparation Kit (Illumina、サンディエゴ、カリフォルニア州、米国) を使用してペアエンド ライブラリー (各サンプルの挿入サイズ 450 ～ 470 bp) を構築し、Illumina HiSeq2500プラットフォームでハイスループット シーケンスを実行しました。 |
| 2.10. 統計分析 |
| 実験データは平均値 ± SD (n = 8) として表されます。 一元配置分散分析 (ANOVA) を使用して、ダンカン検定を使用して複数のグループ間の有意差を計算し、p 値 <0.05 を有意とみなしました。 コクラン・アーミテージ傾向検定により用量効果が検査されました。 |
| 3. 結果 |
| 3.1. 組織重量、体重、食物摂取量、水分摂取量に対する4週間のケフィア補給の影響 |
| 表１に体重、摂食量、水分摂取量を示した。 KF-1X、KF-2X、およびKF-5Xグループのマウスの筋肉および褐色脂肪組織(BAT)の量は、ビヒクルグループのものよりも高かった。 これらの結果は、肝臓、腎臓、精巣上体脂肪体 (EFP)、心臓、および肺の組織の重量、または媒体、KF-1X、KF-2X、および KF-5X グループ間の食物および水の摂取量に有意な差がないことを示しました。 |
 |
| 3.2. 徹底的な水泳テストに対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 図 1 に示すように、KF-1X グループの徹底的な水泳時間は 7.7 ± 1.6 分でした (コントロール グループよりも 2.10 倍長かった; p = 0.0019)。 KF-2X グループの徹底的な水泳時間は 7.8 ± 2.5 分でした (コントロールグループよりも 2.12 倍長かった; p = 0.0017)。 KF-5X グループの徹底的な水泳時間は 8.9 ± 3.3 分 (溶媒グループより 2.43 倍長かった; p = 0.0001)、 これは、KF-1X、KF-2X、および KF-5X グループが抗疲労効果を示したことを示しています。 さらに、持久力水泳パフォーマンスに対する有意な用量依存効果が観察されました (p < 0.0001)。 |
 |
| 図 1 徹底的な水泳テストに対するケフィア (KF) 補給の効果。 |
| データは平均±SD、n = 8として表示されます。 異なる文字のバー (a、b) は、一元配置分散分析を使用して決定された p < 0.05 での有意差を示します。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
| 3.3. 前肢握力に対する 4 週間の ケフィア補給の効果 |
| 握力は、KF-1X (169 ± 9 g)、KF-2X (171 ± 13 g)、および KF-5X (173 ± 9 g) 群の方が、ビヒクル群 (137 ± 7 g) よりも高かった (p < 0.001) (図 2)。 したがって、KF-1X、KF-2X、および KF-5X グループの握力は、ビヒクルグループと比較して、それぞれ 23%、25%、および 26% 大幅に増加しました。 さらに、握力に対する有意な用量依存効果が観察されました (p < 0.0001)。 |
 |
| 図 2 前肢握力に対するケフィア (KF) 補給の効果 |
| データは平均±SD、n = 8として表示されます。異なる文字のバー(a、b)は、一元配置分散分析を使用して決定されたp < 0.05での有意差を示します。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
| 3.4. 10分間の水泳テスト後の乳酸に対する4週間のケフィア補給の効果 |
| 介入の 31 日目に、マウスに 10 分間の水泳テストを実施し、水泳運動の前後および 20 分間の休息後の乳酸レベルを評価しました (図 3a)。 水泳前、ビヒクル (3.0 ± 0.2 mmol/L)、KF-1X (2.9 ± 0.3 mmol/L)、KF-2X (2.9 ± 0.1 mmol/L)、および KF -5X (3.0 ± 0.2 mmol/L) グループ の間で血中乳酸濃度に有意差は観察されませんでした。 水泳後、KF-1X (6.6 ± 0.5 mmol/L)、KF-2X (6.4 ± 0.5 mmol/L)、および KF-5X (6.8 ± 0.8 mmol/L) グループの血中乳酸濃度は溶媒グループ（13.4 ± 2.0 mmol/L）と比較し、有意に低下しました。 (それぞれ50.5%、p < 0.0001、52.4%、p < 0.0001、および49.0%、p < 0.0001) さらに、10 分間の水泳テスト後には、血中乳酸濃度に対する有意な用量依存効果が観察されました (p = 0.0037)。 20 分間の休息期間中の、KF-1X (5.9 ± 0.7 mmol/L)、KF-2X (4.3 ± 0.5 mmol/L)、および KF-5X (4.5 ± 0.9 mmol/L) 群の血中乳酸濃度は、はビヒクル群（10.5 ± 1.7 mmol/L）よりも有意に低かった（それぞれ、43.6%、p < 0.0001; 59.4%、p < 0.0001; および 57.1%、p < 0.0001）（図 3b）。 10 分間の水泳テストと 20 分間の休息期間後には、血中乳酸濃度に対する有意な用量依存効果も認められました (p < 0.0001)。 |
 |
|
| 図 3 10 分間の水泳テスト後そして20 分間の休憩後 (b、d、f)の (a、b) 乳酸、(c、d) アンモニア、および (e、f) グルコースの血清レベルに対するケフィア (KF) 補給の影響 (a、c、e)。 |
| データは平均±SD、n = 8として表示されます。異なる文字のバー(a、b)は、一元配置分散分析を使用して決定されたp < 0.05での有意差を示します。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
| 3.5. 10分間の水泳テスト後のアンモニアとグルコースに対する4週間のケフィア補給の効果 |
| ケフィア補給31日後、KF-1X（123±12μmol/L）、KF-2X（113±12μmol/L）、KF-5X（111±16μmol/L）の血清アンモニア濃度 水泳試験後の群の濃度はそれぞれ19.0% (p = 0.0016)、25.7% (p < 0.0001)、27.3% (p < 0.0001)であり、ビヒクル群(152 ± 23 μmol/L)よりも低かった(図 3c）。 さらに、10 分間の水泳テスト後には、血中アンモニア濃度に対する有意な用量依存的影響が観察されました (p < 0.0001)。 20 分間の休息期間中の、KF-1X (97 ± 17 μmol/L)、KF-2X (88 ± 13 μmol/L)、および KF-5X (87 ± 23 μmol/L)群 の血中アンモニア濃度はビヒクル群（131±25μmol/L）よりも有意に低かった（それぞれ26.0％、p = 0.0019; 33.0％、p = 0.0002;および33.9％、p = 0.0001）（図3d）。 さらに、10 分間の水泳テストと 20 分間の休息期間後には、血中アンモニア レベルに対する有意な用量依存効果 (p < 0.0001) も認められました。 |
| 3.6. 90分間の水泳テストと60分間の休憩後のBUNおよびCKに対する4週間のケフィア補給の効果 |
| KF-1X (20.6 ± 3.7 mg/dL)、KF-2X (20.0 ± 2.2 mg/dL)、および KF-5X (20.3 ± 2.5 mg/dL) 群の 血中尿素窒素レベルは有意に低かった (16.1%、p = 0.0170; 18.3%、p = 0.0074; および 17.3%、p = 0.0110)群 は、ビヒクル群(24.5 ± 3.8 mg/dL) よりも低かった (図 3a)。 さらに、血中尿素窒素レベルに対する有意な用量依存効果が観察されました (p = 0.0301)。 図 4b に示すように、KF-1X (339 ± 78 U/L)、KF-2X (268 ± 66 U/L)、および KF-5X (265 ± 103 U/L) 群の血清 クレアチンキナーゼレベルは、 ビヒクル群（445 ± 115 U/L）と比較して、有意に低かった（それぞれ、23.8%、p = 0.0297; 39.7%、p = 0.0007; および 40.5%、p = 0.0006）。さらに、クレアチンキナーゼレベルに対する有意な用量依存効果が観察されました (p < 0.0001)。 |
 |
 |
| 図4 90 分間の水泳テストと 60 分間の休憩後の (a) 血中尿素窒素 (BUN) および (b) クレアチンキナーゼ (CK) の血清レベルに対するケフィア (KF) 補給の効果 |
| データは平均±SD、n = 8として表示されます。異なる文字のバー(a、b)は、一元配置分散分析を使用して決定されたp < 0.05での有意差を示します。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
| 3.7. 肝臓および筋肉のグリコーゲンに対する 4 週間のケフィア補給の効果 |
| 図 5a に示すように、KF-1X (28.44 ± 3.25 mg/g 肝臓)、KF-2X (29.00 ± 6.06 mg/g 肝臓)、および KF-5X (29.54 ± 7.38 mg/g 肝臓) 群の肝臓グリコーゲン含有量はビヒクル群（18.58±1.53 mg/g肝臓）よりも有意に高かった（それぞれ1.53倍、p = 0.0006、1.56倍、p = 0.0003、および1.59倍、p = 0.0002）。 さらに、肝臓のグリコーゲン含有量に対する有意な用量依存効果が観察されました (p = 0.0004)。 ただし、KF-1X (1.25 ± 0.31 mg/g 筋肉)、KF-2X (1.37 ± 0.22 mg/g 筋肉)、および KF-5X (1.75 ± 0.25 mg/g 筋肉) グループの筋グリコーゲン レベルは高かった ( ビヒクル群（1.00 ± 0.18 mg/g 筋肉）よりも、それぞれ 1.25 倍、p = 0.0489、1.37 倍、p = 0.0051、および 1.74 倍、p < 0.0001）でした（図 5b）。 さらに、筋グリコーゲン含有量に対する有意な用量依存効果が観察されました (p < 0.0001)。 |
 |
 |
| 図 5 (a) 肝臓グリコーゲンおよび (b) 筋肉グリコーゲンに対するケフィア (KF) 補給の効果。 |
| データは平均±SD、n = 8として表示されます。異なる文字のバー(a、b、c)は、一元配置分散分析を使用して決定されたp < 0.05での有意差を示します。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
| 3.8. 実験終了時の組織の病理組織および生化学的変数に対する4週間のケフィア補給の影響 |
| 肝臓、筋肉、心臓、腎臓、肺組織などの主要臓器の病理学的組織像を図 6 に示します。 KF-1X、KF-2X、およびKF-5X群のマウスの肝臓、筋肉、心臓、腎臓、肺、EFP、およびBATの組織学的観察は、ビヒクル群のものと異ならなかった。 ケフィア補給後に臓器特異的毒性の臨床徴候は観察されませんでした。 KF-1X、KF-2X、およびKF-5X群のマウスのALTおよびクレアチンキナーゼレベルは、ビヒクル群のマウスのALTおよびクレアチンキナーゼレベルよりも低かった。 AST、ALT、アルブミン、クレアチニン、LDH、CK、TP、グルコース、TC、TG などの他の生化学指標は、4 つのグループ間で差がありませんでした (表 2)。 したがって、本研究で使用された ケフィア補給の用量は安全でした。 |
 |
| 図 6 ケフィア (KF) 補給の (a) 肝臓(b) 筋肉。 (c) 心臓。 (d) 腎臓。 (e) 肺。 (f) 精巣上体脂肪体 (EFP)。 (g) 褐色脂肪組織 (BAT) への影響。 |
| 標本は光学顕微鏡を使用して観察されました。 ヘマトキシリンおよびエオシン染色、倍率: ×200 (a-e) および ×100 (f、g)。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
 |
| 3.9. 腸内微生物叢に対する4週間のケフィア補給の効果 |
| われわれは、KF-1X、KF-2X、およびKF-5Xで治療したマウスの16S rRNA遺伝子を用いて腸内微生物叢の組成を分析し、ケフィアで36日間治療した場合の微生物生態の劇的な変化を観察した。 主な座標分析では、マウスが異なる治療に基づいて比較的異なるグループにクラスター化していることが示され（図7a）、ケフィアが腸内微生物集団を大幅に変化させたことを示唆しています。 図 7b は、門レベルで、ビヒクル、KF-1X、KF-2X、および KF-5X グループの腸内細菌叢の全体的な組成がFirmicutes（ビヒクル群65％、KF-1X群69％、KF-2X群51％、KF-5X群57％）とBacteroidetes(ビヒクル群では 28%、KF-1X 群では 25%、KF-2X 群では 43%、KF-5X 群では 39%)によって支配されていることを示しています。 マウスの腸内微生物叢は、FirmicutesとBacteroidetesが大半を占めていました（合わせて約 90% を占めます）。 しかし、KF-2X および KF-5X で治療したマウスでは、Firmicutesの割合が減少し、Bacteroidetesの割合が増加しました。 KF-5XおよびKF-2X群のFirmicutes／Bacteroidetes (F/B)比はそれぞれ1.46および1.19であり、KF-1X(2.76)およびビヒクル(2.32)群よりも低かった。 ビヒクル群における異なる腸内微生物叢の組成を、KF-1X (図 7c)、KF-2X (図 7d)、および KF-5X (図 7e) 群の組成と比較しました。 図7cに示すように、線形判別分析効果サイズ（LEfSe）は、Ruminococcaceae由来の細菌の数がビヒクル群よりもKF-1X群の方が高いことを示しました。 図7dは、Bacteroidales と Bacteroidiaの割合がビヒクル群よりもKF-2X群の方が高かったのに対し、Clostridiales とClostridia の割合はKF-2X群よりもビヒクル群の方が高かったことを示しています。 図7eは、KF-5X処理マウスがビヒクル群のマウスよりもRikenellaceae, Bacteroidales, および Bacteroidiaの割合が高いことを示しています。 しかし、ビヒクル群のマウスは、KF-5Xで処理したマウスよりもClostridiaの割合が高かった。 |
 |
 |
 |
 |
 |
| 図7（a）運用上の分類単位の相対存在量プロファイルにおけるサンプルのブレイ・カーティス距離測定に基づく、マウスの腸内細菌叢組成の主座標分析（PCoA）に対するケフィア（KF）補給の効果。 (b) マウスの門レベルの腸内微生物叢組成に対するケフィア補給の影響。 平均存在量上位 10 の門のみが含まれており、他の門は「その他」にまとめられています。 (c) KF-1X およびビヒクルグループのマウスの門レベルの腸内微生物叢組成に対する KF 補給の効果。 (d) KF-2X およびビヒクル群、および (e) KF-5X およびビヒクル群。 LEfSe 比較における有意差のある存在量は、p 値によって昇順に並べ替えられます。 ビヒクル（グルコース水）、KF-1X（2.15 g/kg/日 KF）、KF-2X（4.31 g/kg/日 KF）、および KF-5X（10.76 g/kg/日 KF）。 |
| 4.討議 |
| プロバイオティクスは、ヨーグルト、ザワークラウト、キャベツキムチ、豆味噌、納豆などの発酵食品に自然に含まれています[26]。 プロバイオティクスは、疲労回復を促進し、免疫機能を改善し、健康な胃腸機能を維持することにより、運動能力にプラスの効果をもたらす可能性があります[26]。 さらに、Bacillus coagulans などの特定のプロバイオティクスは、栄養素の吸収を高めることが示されています。 これらはタンパク質の吸収、特にホエータンパク質からのロイシンの吸収に特に効果的です[27]。 この研究では、ケフィアがプロバイオティクスやタンパク質の利用を増加させることにより、トレーニングなしで持久力のパフォーマンスを向上させる可能性があることを発見しました。 |
| 握力は、手順に沿った運動トレーニングを通じて改善する必要があります[28]。 図 3 に示すように、KF-1X、KF-2X、および KF-5X 群の握力は、ビヒクル群と比較して、それぞれ 23%、25%、および 26% 大幅に増加しました。 したがって、ケフィアは訓練介入を行わずに試験動物の握力を増加させました。 したがって、長期的なケフィア補給は、運動トレーニングが実施されていない場合でも筋力向上に効果があります。 Esgalhado ら [29] および LeBlanc ら [30] は、プロバイオティクスまたはプレバイオティクスの補給により腸内の短鎖脂肪酸 (SCFA) 含有量が増加する可能性があると指摘しました。 これらの 短鎖脂肪酸は脂質、グルコース、コレステロールの代謝に影響を与え、腸の健全性を維持します [31]。 n-酪酸、酢酸、プロピオン酸などの 短鎖脂肪酸は、宿主のエネルギーバランスを調節し、栄養素の利用可能性を高めることができます [32]。 一方、ケフィアグレインには乳酸菌と酵母が含まれており [33]、乳酸菌は宿主に有益な効果をもたらします [20]。 Chenら[34]は、L. plantarum TWK10 (LP10)が筋肉量と握力を増加させ、運動能力を高め、肉体的疲労を軽減することを報告しました。 Lactobacillus spp. は乳酸を生成することで運動パフォーマンスに影響を与える可能性があります。 しかし、乳酸を利用する細菌は乳酸を使用して酪酸を生成することができます[35]。 さらに、激しい運動後には、かなりの量の血中乳酸が生成されます[36]。 したがって、ケフィアは乳酸を使用して短鎖脂肪酸を生成し、その後、栄養素の利用可能性を高め、運動パフォーマンスを向上させる可能性があります。 したがって、ケフィアは血中乳酸を除去して利用し、肉体的疲労を軽減する潜在的な解決策となる可能性があります。 |
| 運動中の血液および脳内のアンモニアの蓄積は、中枢神経系に悪影響を及ぼし、疲労を引き起こします[37]。 したがって、ケフィアの補給は血中アンモニアの蓄積を減少させることにより、中枢神経系と疲労の関係において重要な役割を果たしている可能性があります。 しかし、10分間の水泳試験後、または10分間の水泳試験と20分間の休憩後のビヒクル群、KF-1X、KF-2X、およびKF-5X群の間で血糖値に有意差は観察されなかった。 (図3e、f)。 血中尿素窒素レベルの増加はタンパク質の分解を反映しており、筋肉の収縮強度に悪影響を及ぼし、疲労を引き起こします。 したがって、血中尿素窒素は疲労に関連する重要な生化学的パラメーターです [38、39、40]。 この結果は、ケフィアの補給により 血中尿素窒素レベルが低下し、それによって急激な運動によって誘発される疲労が軽減されることが示されました。 血清クレアチンキナーゼレベルは、筋肉損傷、筋ジストロフィー、および重度の筋肉分解の重要な臨床バイオマーカーです [41]。 筋細胞の損傷は運動中の代謝産物の蓄積につながり、運動能力の低下をもたらします[42]。 したがって、ケフィアの補給は血清クレアチンキナーゼレベルを低下させ、急激な運動によって引き起こされる骨格筋損傷を改善することができます。 Chenら[34]は、LP10の補給が血清乳酸、アンモニア、クレアチンキナーゼレベルを低下させることによって抗疲労効果を引き起こし、それによってマウスの運動能力を向上させることを実証した。 グルコースはグリコーゲンとして貯蔵され、主に肝臓と筋肉組織に存在します。 グリコーゲン含有量は疲労の決定要因です [43]。 筋肉のグリコーゲン含有量は、長時間の運動の制限要因になります。 ケフィアはグリコーゲンレベルを増加させることができ、これは身体的持久力を高めるのに有益です。 したがって、KF-1X、KF-2X、および KF-5X 群はすべて、肝臓または筋肉のグリコーゲン含有量を増加させることができ、これにより運動パフォーマンスが直接向上し、肉体的疲労が軽減される可能性があります。 ただし、KF-5X は、KF-1X および KF-2X よりも筋グリコーゲン含有量を大幅に増加させることができます。 |
| KF-5XおよびKF-2X群におけるFirmicutes／Bacteroidetes （F/B）比は、ビヒクル群よりも低かった。 特に、Bacteroidetesは、分岐鎖アミノ酸の異化に関与するタンパク質の発現増加および短鎖脂肪酸の産生増加と関連している[44]。 短鎖脂肪酸は宿主のカロリー源ですが、腸内での短鎖脂肪酸の生産は主に炎症の軽減、満腹感の増加、および全体的なプラスの代謝効果に関連しています [45,46]。 Bomhofら[47]は、 プレバイオティクスとプロバイオティクスはすべてFirmicutes／Bacteroidetes （F/B）比を低下させることを実証しました。 Proteobacteria, Deferribacteres, Tenericutes, Cyanobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Synergistetes, および TM7など、すべてのグループの他の門も検出されました。 Clostridiales目の最も豊富な細菌科であるRuminococcaceae,は、哺乳類の腸内環境に存在し、腸の健康の維持に関与しています[48]。 Bacteroidales目は、宿主に有益な特性を提供することが知られている[49、50、51]。 これらの結果は、ケフィアが腸内微生物叢を改変し、それによって肉体的疲労を軽減する代謝ネットワークに貢献できることを示しました。 |
| 5.結論 |
| 本研究では、4週間のケフィア補給により腸内細菌叢を調節する可能性があり、血漿乳酸、アンモニア、クレアチンキナーゼレベルを低下させることで抗疲労作用が得られることを発見しました。 これにより、マウスの前肢の握力と疲労までの水泳時間が改善され、運動能力が向上します。 さらに、ケフィアは腸内細菌叢を改変し、それによって宿主の代謝表現型に寄与し、運動パフォーマンスを向上させ、肉体的疲労を軽減する可能性があります。 したがって、ケフィアは肉体的疲労の軽減に役立つ可能性があります。 今後は、抗疲労に関与する ケフィアの分子機構と臨床試験を調査する必要がある。 |
| 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. 2018 Jul; 10(7): 862.に掲載されたKefir Supplementation Modifies Gut Microbiota Composition, Reduces Physical Fatigue, and Improves Exercise Performance in Mice.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。 |
