レポート

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の研究

  • 健康機能性素材探索・評価

100種類以上の乳酸菌の中から、免疫細胞の濃度バランスに着目して「乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110」を発見。そのはたらきについて研究しています。

乳酸菌の健康維持機能は古くから知られており、なかでも近年、注目を浴びているのが乳酸菌の免疫との関係、とくにアレルギーに関する研究です。キリンホールディングスは、ヨーグルトや発酵食品をつくる一般的な乳酸菌の中から、免疫細胞の濃度バランスを整える「乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110」を発見しました。これまでの研究成果をご紹介します。

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の発見

昔から、ヨーグルトなどに含まれる乳酸菌は、体質を改善し、健康を維持する効果が高いとされてきました。そこで、キリンホールディングスでは、昭和女子大学大学院生活機構研究科と共同で、アレルギー状態のマウスのリンパ球(白血球の一種)と様々な乳酸菌を共存させて、サイトカイン(特定の細胞に情報を伝えるタンパク質)を誘導する活性を比較しました。

その結果、乳酸菌のTh1サイトカインとTh2サイトカインの誘導活性は菌株により大きく異なることがわかりました。アレルギー状態のマウスの血液では、Th1サイトカインとTh2サイトカインのバランスがTh2側に傾いています。数ある乳酸菌の中でも、小岩井乳業が所有する乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110が、Th1サイトカインを誘導する活性およびTh2サイトカインを抑制する活性が高いことを発見しました。

免疫細胞の濃度バランスとアレルギーの関係

アレルギーの反応が起こることと、外から入った病原菌などの異物を除去する白血球の働きには、密接な関係があります。白血球は働きや形などからさまざまな細胞に分類されますが、その中にTh1細胞、Th2細胞というものがあります。この2種類の細胞はお互いにバランスを保ちながら、免疫を制御する働きをしています。

アレルギー反応が起きていると、Th2細胞と関連が深いIgE抗体という物質の血中濃度が濃くなっていることがわかっています。IgEの濃度が高まると、花粉やダニなどのアレルゲンに接触したとき、くしゃみなどの様々なアレルギー反応が誘発されます。そこで、Th2細胞に傾いた免疫細胞のバランスを、Th1細胞とのバランスがとれている状態にするはたらきが必要だと考えました。

Th1/Th2バランスへの影響

アレルギーを誘導したマウスに、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を1mg毎日摂取させたところ、与えた群では、アレルギー反応の原因であるIgE抗体の量が乳酸菌を与えない群に比べて低くなることがわかりました。

また、このマウスの脾臓リンパ球のサイトカイン産生能を調べたところ、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を与えた群のリンパ球のほうがTh1サイトカインの産生量が高いことがわかりました。すなわち、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を摂取することによって、Th2細胞に傾いた免疫細胞のバランスを、Th1細胞とのバランスがとれている状態に改善するはたらきがあることが示唆されました。

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110のスギ花粉によるくしゃみへの影響

スギ花粉抗原に感作させたモデルマウスの飼料に乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を1日あたり1mg加えた群と加えなかった群で、スギ花粉抗原を点鼻した際の、くしゃみや鼻の引っかきなどの行動を比較しました。その結果、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を摂取させていたマウス群では、くしゃみや鼻の引っかき行動が抑制されました。これらの結果により、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の摂取が花粉による鼻での反応を抑える可能性が動物モデルで示されました。

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の作用メカニズム(細胞レベルでの研究)

これまでに、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110がTh1/Th2バランスを修正するはたらきをもつことが確認されています。そこで、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を摂取した場合、細胞や体の中でどのようにしてはたらいているかについて解析しました。

IL-4やIgEといったアレルギー因子の産生を抑制するにはIL-12を産生させることが重要であることが示されています。生体内でマクロファージと呼ばれる細胞は、乳酸菌を取り込むことによってIL-12の産生を誘導します。しかしIL-12産生誘導能は乳酸菌株ごとに異なります。その理由を解明するためにマクロファージ(マウスCD11b+細胞)による乳酸菌の取り込み率とIL-12産生誘導能との関係を調べました。その結果、乳酸菌株によって、マクロファージへの取り込み率は異なっており、IL-12産生誘導能との間に相関関係があることがわかりました。

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の作用メカニズム(生体内での研究)

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を与えたマウスの小腸リンパ組織(パイエル板、腸管膜リンパ節)において、IL-12産生が誘導されるかどうかを遺伝子の発現量で確認しました。乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を与えたマウスでは、蒸留水を与えたマウスに比べて、パイエル板でも腸管膜リンパ節でもIL-12p40遺伝子の発現が上昇しました。

さらに、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を与えたマウスの血中IL-12p40濃度の変化を測定したところ、蒸留水を与えたマウスに比べて、血中のIL-12p40濃度が有意に上昇していました。

以上の結果から、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110を経口摂取することにより、腸管でIL-12遺伝子の発現が誘導され、血中のIL-12濃度が上昇する作用メカニズムが明らかとなりました。

腸の働きを整える「プロバイオティクス」効果

乳酸菌などの微生物の中には、生きて腸の中に届くと悪玉菌や善玉菌のような腸内細菌のバランスを整え、健康に役立つ「プロバイオティクス」効果があるものが知られています。しかし、すべての乳酸菌が生きて腸に到達できるわけではありません。人や動物の体には、口から入った細菌が勝手に増殖しないよう、胃酸や胆汁酸のようなバリアがあるからです。

そこで、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110が生きて腸に到達できるかを、胃内の環境に合わせてpH3に調整した培地での乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の生菌率と界面活性作用のある胆汁酸を含む培地での増殖能で調べました。その結果、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110は、胃酸や胆汁酸に耐性があることが確認できました。

しかし、胃酸や胆汁酸に耐えて腸に届いても、そこに留まらなければ増えることはできません。そこで、ヒト腸管由来の細胞に接着する能力について調べたところ、パラカゼイ種の乳酸菌の中でも、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110が高い接着性で腸管に付着できる可能性が確認でき、プロバイオティクス乳酸菌である可能性が示唆されました。

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110のゲノム配列の決定

乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110は、様々な乳酸菌と比較してTh1/Th2バランスを整えるはたらきが高いことや、プロバイオティクス乳酸菌としての性質を持つことがわかりました。こうした特徴の由来を解明するための第一歩として、ゲノム配列、すなわち全遺伝子配列を決定しました。その結果、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110はゲノムの大きさなどにおいて、Lactobacillus属のL. casei ATCC334やL. plantarumと同じグループの乳酸菌に近いと考えられますが、一部、それらの乳酸菌とは異なる配列を持っていることが明らかになりました。こうした特異的な遺伝子情報が、乳酸菌Lactobacillus paracasei KW3110の優れた特徴の解析につながることが期待されます。

関連論文

  • 『The Anti-Allergic Effects of Lactic Acid Bacteria Are Strain Dependent and Mediated by Effects on both Th1/Th2 Cytokine Expression and Balance』Int Arch Allergy Immunol 2004;135:205-215

学会発表

  • 「抗アレルギー効果のある乳酸菌 Lactobacillus paracasei KW3110株の選抜」日本農芸化学会 2003年4月1日
  • 「乳酸菌 Lactobacillus paracasei KW3110株の動物モデルでの効果」日本農芸化学会 2003年4月1日
  • Lactobacillus paracasei KW3110株の選抜とTh2偏向マウスにおける効果」日本アレルギー学会
  • Lactobacillus paracasei KW3110株のスギ花粉症及び気道炎症モデルマウスに対する効果」日本アレルギー学会 2004年11月4日
  • 「マウス細胞およびヒト末梢血単核球を用いたL. paracasei KW3110株の抗アレルギー効果の解析」日本農芸化学会 2006年3月26日
  • Lactobacillus paracasei KW3110株の経口投与によるin vivoでのIL-12産生誘導」第2回日本食品免疫学会 2006年10月23日、24日
  • Lactobacillus paracasei 乳酸菌KW3110株のプロバイオティクス菌としての評価」日本生物工学会 2003年9月16日
  • Lactobacillus paracasei KW3110株のゲノム解析」日本農芸化学会 2008年3月27日
  • 組織名は掲載当時のものです(2009年12月)
  • このページの情報は研究成果の掲載であり、商品の販売促進を目的とするものではありません。
  • もともと飲まない人に飲酒を勧めるものではありません。
  • 飲酒にあたっては、適量飲酒を心がけてください。