ケフィアからの乳酸菌は、
ナチュラルキラー細胞の腫瘍細胞に対する
細胞毒性を増加させます。

Takuya Yamane , Tatsuji Sakamoto ,

Takenori Nakagaki and Yoshihisa Nakano

Foods 2018, 7, 48

はじめに

発酵飲料ケフィアには、抗菌、抗発癌、創傷治癒、抗アレルギー、免疫調節、消化管免疫効果など、多くの健康上の利点があります[1]。自家製ケフィアの発酵飲料は、日本で20年以上前から販売されています。自家製ケフィアには6つの乳酸菌、すなわちLactococcus lactis subsp Lactis [2–12]、Lactococcus lactis subsp Cremoris [8,9,13]、Lactococcus Lactis subsp Lactis biovar diacetylactis [4]、Lactobacillus planterun [4,14–16]、Leuconostoc meseuteroides subsp Cremoris [7、 9]、Lacto bacillus casei [2,5,12,16] が含まれています。
ケフィアは胃腸の免疫システムの変調を通じて健康上の利点を提供することができ、以前の研究はケフィアがTNF-α（腫瘍壊死因子アルファ）、IFN-γ（インターフェロンガンマ）およびIL-12（インターロイキン12）を含むいくつかの炎症性サイトカインのレベルを増加させることを示しました [1]。乳酸菌は、下痢[17、18]、食物アレルギー[19]、および炎症性腸疾患[20-22]に対して有益な効果があります。乳酸菌も結腸直腸癌の予防に重要な役割を果たし[23,24]、Lacto bacillus casei Shirotaはナチュラルキラー（NK）細胞の活性を増加させます[25,26]。ただし、NK細胞活性に対する自家製ケフィアの影響は明らかではありません。この研究では、自家製ケフィアからの6つの乳酸菌混合物が、ヒト結腸直腸腫瘍HCT116細胞に対する細胞傷害活性を含む、NK細胞活性を増加させることを発見しました。これらの結果は、自家製ケフィアからの6つの乳酸菌の混合物が自然免疫と腫瘍細胞の細胞毒性に重要な影響を与えることを示唆しています。

結果と考察

自家製ケフィアからの6つの乳酸菌によるNK活性の誘導
　 図1に示すように、自家製ケフィアからの6つの乳酸菌がMRSブロス培養液で検出され、細菌のDNAをテンプレートとしてPCRを使用して識別されました。K562細胞に対する6つの乳酸菌混合物で処理されたKHYG-1細胞の細胞毒性は、細胞数依存的に増加しました（図2）。 図3Aに示すように、KHYG-1細胞は6つの乳酸菌混合物によって活性化され、K562細胞に対する細胞毒性を用量依存的に増加させました。 乳酸菌は、アポトーシス誘導、抗酸化活性、免疫応答の改善など、生物学的活性に多くの影響を及ぼします[33]。長尾ほかLactobacillus casei ShirotaがNK細胞活性を増強したと報告しました[25]。ケフィアから分離されたLactobacillus planterunラクトバチルスプランタラムC4は、マウスの腸内のエルシニア腸炎菌O9による感染を防ぐことも示されています。さらにLactobacillus plantarum C4の培養培地からの濃縮上清は、抗菌および抗腫瘍活性を持っています[34]。 自家製ケフィアの6種類の乳酸菌混合物には、Lactobacillus planterunとLactobacillus caseiが含まれるため、これらの乳酸菌がNK細胞活性の誘導に寄与していると考えられています。

ヒト大腸腫瘍細胞に対する6つの乳酸菌による細胞毒性の誘導。
　 HCT116細胞に対するKHYG-1細胞の細胞毒性活性は、6つの乳酸菌混合物によって用量依存的に増加しました（図3B）。NK細胞には、癌細胞を検出して殺す固有の能力があります[35]。グランザイムBおよびパーフォリンによって媒介されるNK細胞の溶解機能は、抗癌防御におけるNK細胞の役割の研究を支配してきました[36]。NK細胞のエフェクター機能は、受容体を活性化および阻害することにより厳密に調節されています。腫瘍細胞は、NK細胞受容体の発現を改変することにより、NK細胞の抗腫瘍活性を回避することができます。たとえば、結腸直腸癌では、CD16（FCGR3A、IgG受容体IIIaのFcフラグメント）、NKp46（NCR1、自然細胞毒性誘発受容体1）、NKp30（NCR3、自然細胞毒性誘発受容体3）などの活性化受容体の発現、およびNKG2D（KLRK1、キラー細胞レクチン様受容体K1）-減少します。 さらに、KIR3DL1（キラー細胞免疫グロブリン様受容体3DL1）やNKG2A（キラー細胞レクチン様受容体C1）などの阻害受容体の発現が増加します[37]。6つの乳酸菌混合物またはその分泌化合物は、これらの受容体遺伝子の発現を調節し、NK細胞媒介性細胞毒性から逃れることによって腫瘍形成を阻害する可能性があります。 乳酸菌は、具体的にはその開始または進行を阻害することにより、結腸直腸腫瘍の発生を防止するための多くの特性を有することが実際に実証されている。抗がん免疫応答の経路では、乳酸菌もNK細胞活性を刺激します[33]。さらに、日本で実施された精力的な11年間の前向きコホート研究では、がん発生率の増加とNK細胞毒性のレベルとの間に逆相関が見られました[38]。これらの結果は、自家製ケフィアからの6つの乳酸菌混合物が、NK細胞の免疫の活性化を通じて、ヒト結腸直腸腫瘍HCT116細胞と反応することを示しています

乳酸菌の死菌混合物によるKHYG-1細胞の細胞毒性の誘導
　生菌と死菌の乳酸菌がNK細胞の活性化に及ぼす明確な影響を調べるために、KHYG-1細胞を生きた状態で処理し、6つの乳酸菌混合物を殺菌し、細胞毒性アッセイを実施しました。 図4Aに示すように、KHYG-1細胞の活性化は、生菌混合物と死菌混合物の両方で処理することにより増加しました。HCT116細胞に対するKHYG-1細胞の細胞毒性も両方の混合物によって増加しました（図4B）。一方、以前の研究では、Lactobacillus planterunのいくつかの菌株の40％から62％が、模擬腸内の低pH条件下で生存し[39]、Lケースイのいくつかの菌株の81％から93％がまた、pH 2.0で2時間生存します[40]。したがって、現在および以前の結果は、胃酸によって殺された乳酸菌と生きている乳酸菌の両方が自家製ケフィアの投与後に腸内のNK細胞活性化に影響を与えることを示唆しています。

KHYG-1細胞におけるIFN-γの発現および分泌レベルの増加
　IFN-γmRNAおよびIFN-γ分泌は両方とも、6つの乳酸菌混合物で処理されたKHYG-1細胞で増加しました（図5A、B）。NK細胞はIFN-γの分泌を通じてさまざまな免疫細胞を調節し、腫瘍監視を行います[41]。自家製ケフィアからの6種類の乳酸菌の混合物によって誘導されるIFN-γ発現と分泌の増加は、抗腫瘍活性に相乗効果をもたらす可能性があります。

結論

　この研究は、NK細胞の細胞毒性およびNK細胞におけるIFN-γの発現および分泌が、6つの乳酸菌混合物で細胞を処理した後に増加したことを示した。6つの乳酸菌混合物の影響の根底にあるメカニズムを調査するには、結腸直腸癌の動物モデルを使用したin vitroおよびin vivoの研究がさらに必要です。