ナッツ類(木の実とピーナッツ)の摂取がヒトの腸内細菌叢に及ぼす影響:システマティックレビュー
ナッツ類(木の実とピーナッツ)の摂取がヒトの腸内細菌叢に及ぼす影響:システマティックレビュー
ケンブリッジ大学出版局よりオンライン公開。 2020年7月27日
エミリー・フィッツジェラルド
,
ケリー・ランバート
,
ジョーダン・スタンフォード
そして
エリザベス・P・ニール
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要旨
腸内細菌叢と人間の健康の様々な側面を結びつける証拠が増えてきている。ナッツは、プレバイオティクス繊維とポリフェノールを豊富に含む食品であり、これらの食品成分は、腸内細菌叢に有益な効果をもたらすことが示されている。この系統的レビューは、ナッツの摂取がヒトの腸内細菌叢に及ぼす影響に関するエビデンスを統合することを目的とした。2019年11月28日まで、データベースMEDLINE、PubMed、Cochrane CENTRAL、CINAHLの系統的検索を実施した。適格な研究は、次世代シーケンサー技術を活用し、ヒト(3歳以上)のナッツ摂取の影響を調査したものである。主要アウトカム指標は、αおよびβダイバーシティの指標と腸内細菌組成のグループ間差とした。合計8件の研究がレビューに含まれました。含まれる研究では、アーモンド、クルミ、ヘーゼルナッツ、ピスタチオのいずれかが腸内細菌叢に及ぼす影響について評価された。全体として、ナッツ類の摂取は腸内細菌叢の多様性に適度な影響を及ぼし、α多様性の有意な変化を報告した研究は2件、β多様性の有意な変化を報告した研究は4件であった。特にクルミは、β多様性のシフトをより頻繁に説明するように見え、これはそのユニークな栄養組成の結果である可能性がある。ナッツ類の摂取により、細菌組成の変化(SCFAを産生するClostridium属、Roseburia属、Lachnospira属、Dialister属の増加を含む)も報告された。ナッツの摂取は腸内細菌叢に調節効果をもたらすかもしれない。しかし、結果は研究間で一貫しておらず、これは試験デザインのばらつき、方法論の限界、個人間の細菌叢によって説明されるかもしれない。
キーワード
ナッツ類
腸内細菌叢
腸内細菌叢
プレバイオティクス
システマティックレビュー
DNAシークエンス
タイプ
システマティックレビューとメタアナリシス
情報提供
British Journal of Nutrition , ボリューム125 , イシュー5 , 2021年3月14日 , pp.508 - 520
DOI:https://doi.org/10.1017/S0007114520002925[新しいウィンドウで開きます]
著作権について
© The Author(s), 2020. The Nutrition Societyに代わってCambridge University Pressが発行しました。
腸内細菌は、ヒトの研究で急速に拡大している分野である(参考文献Cani1)。しばしば互換的に使用されますが(参考文献 Knight, Callewaert and Marotz2)、腸「マイクロバイオーム」という用語は、消化管内に存在するすべての微生物遺伝子を指し、微生物自体は「マイクロバイオータ」として総称されています。これらの微生物は、複雑で代謝の活発な生態系であるため、一般に宿主と共生関係を保ち、体内の多くの有益な機能に関与しています。例えば、ビタミンの合成(参考文献 LeBlanc, Milani and de Giori3)、免疫系の調節(参考文献 Chu and Mazmanian4)、大腸上皮細胞の重要なエネルギー源であるSCFAの生産(参考文献 Ramakrishna5)などが挙げられます。興味深いことに、2型糖尿病(Larsen, Vogensen and van den Berg6, Qin, Li and Cai7)、肥満(Ley, Turnbaugh and Klein8, Turnbaugh, Hamady and Yatsunenko9)、炎症性腸疾患(Morgan, Tickle and Sokol10)などいくつかの健康状態と腸内細菌叢集団の変化は関連しているが、このバイオシス障害が疾患の原因なのか結果なのか不明である(Fischbach11参照)。
比較的最近になって、微生物叢の組成を明らかにするための技術が進歩し、宿主-腸内細菌叢の代謝的相互作用とそれが人間の生理機能に及ぼす影響について、より深い理解が得られるようになった。2005年以降、微生物の判定方法、特にハイスループットシーケンス技術の進歩により、系統的な構成と定量化をより包括的に調査できるようになり、腸内細菌叢の理解が大きく進んだ(参考文献 Fraher, O'Toole and Quigley12)。この技術の例として、small subunit rRNAの配列分岐に基づく16s rRNA遺伝子またはそのアンプリコンの次世代シーケンシングが挙げられる(参考文献 Allaband, McDonald and Vazquez-Baeza13)。
腸内細菌が人間の健康や病気に影響を与える可能性があることを考えると、健康な微生物相をサポートする可能性のある食品を特定する必要がある。これまでの研究で、プレバイオティック繊維はマイクロバイオームの変化を促進する重要な基質であることが示されている(参考文献 So, Whelan and Rossi14)。ヒトの場合、プレバイオティックファイバーは小腸での消化を逃れ、代わりに大腸に入り、微生物によって基質として利用されます。ここで、プレバイオティクス繊維は特定の微生物の成長を刺激し、宿主に健康上の利益をもたらすSCFA酪酸を含む様々な代謝産物を生産する(参考 Holscher15)。
ナッツの摂取は多くの健康上の利点と関連している(参考文献Ros16)。疫学研究と臨床試験の両方が、頻繁なナッツの摂取と2型糖尿病(参考文献 Viguiliouk, Kendall and Blanco Mejia17)およびCHD(参考文献 Kris-Etherton, Hu and Ros18)発症リスクの低減、ならびに高血圧(参考文献 Mohammadifard, Salehi-Abargouei and Salas-Salvado19)などの心血管系リスク要因の低減およびより有益な脂質プロファイル(参考文献 Griel and Kris-Etherton20) の促進を結びつけています。ナッツは栄養価が高く、植物性タンパク質、不飽和脂肪酸、ビタミン、ミネラル、その他の植物化学物質が多く含まれています(参考:Brufau、Boatella、Rafecas21)。ナッツは100gあたりの食物繊維含有量が穀類に次いで2番目に多い食品です(参考:Marlett22)。また、ナッツは重合ポリフェノール(参考:Lamuel-Raventos and Onge23)、レジスタントスターチ(参考:Fuentes-Zaragoza, Sánchez-Zapata and Sendra24)、NSP(参考:Sargautiene, Nakurte and Nikolajeva25)に富む食材で、プレバイオティクス効果があるようだ。さらに、クルミはn-3系脂肪酸を特に多く含み、予備的研究ではこれらの脂肪酸をプレバイオティクスに分類しています(参考文献Costantini, Molinari and Farinon26)。ナッツの健康効果は、そのユニークな栄養組成に起因する部分もあるかもしれないが、ナッツがこのように様々な健康上の有益な効果を発揮する正確なメカニズムは依然として不明である。これまでの試験では、ナッツの摂取によって生じる特定の微生物のシフトについて検討されている(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27-参考 Ukhanova, Wang and Baer34)が、試験結果の一貫性がないため、エビデンスベースの評価が必要である。本系統的レビューは、ナッツ(ツリーナッツとピーナッツ)摂取がヒトの腸内細菌叢に及ぼす影響に関する既存のエビデンスを統合することを目的とした。我々は、プレバイオティクス化合物の配列により、ナッツ類を食事に補充することで有益な微生物種の増殖が促進され、腸内細菌叢の好ましい変化につながると仮定している。
方法
このシステマティックレビューは、Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis statement(参考文献:Moher、Liberati、Tetzlaff35)のガイドラインに従って報告されたものである。レビュープロトコルは、PROSPERO(International Prospective Register of Systematic Reviews)のプロトコル番号にプロスペクティブに登録された。crd42019127318 に登録した。
文献検索
電子データベースMEDLINE(EBSCO),PubMed,Cochrane CENTRAL,CINAHL(EBSCO)をMeSHと個別の検索語を組み合わせて,2019年11月28日まで系統的に検索を実施した。検索戦略において、日付や言語の制限は適用しなかった。電子データベースの検索と並行して,関連論文の参考文献リストの追加手検索も行った。検索戦略の例をオンライン補足資料 1 に示す。
研究の選択
検索結果はすべて電子データベースから参考文献管理ソフトのENDNOTE(X9;トムソンロイター)にエクスポートし、重複を削除した。2名の査読者(EFとEN)が、タイトルと抄録に基づいて独自に論文を審査し、適格な研究を特定した。その後、全文を検索し、適格基準を全文に適用した。矛盾はコンセンサスまたは第三者(KL)との協議によって解決された。
以下の基準をすべて満たす研究を対象とした。(1) 3 歳以上の被験者を対象としたヒトの研究。この幅広い年齢層は、子供の腸内細菌叢が3歳を過ぎると成人のそれに類似することを示す知見から用いられた(参考 Yatsunenko, Rey and Manary36);(2)ナッツはそのままの形で投与されたか、または最小限の加工を施されてナッツ全体の成分を含む(例:ナッツバター、ローストしたもの、粉砕したもの)。ナッツバター、ロースト、粉砕、刻んだナッツ)、(3)ナッツの摂取は、ナッツを摂取しない場合または摂取量が少ない場合と比較した、(4)研究デザインは無作為化または非無作為化実験、横断的またはコホート研究、(5)結果は標的アンプリコン配列およびショットガン・メタゲノミクスなどの次世代DNA配列決定技術を用いて測定された、であった。これらの方法は、微生物叢の最も包括的な分析を提供し、分類学的な定量化と同定を可能にするため、研究をこれらの方法を使用するものに限定した。さらに、これらの方法に限定することで、利用可能な微生物叢特性化技術の範囲と、それに伴う結果測定の報告の違いを考慮し、研究結果間の均質性を促進する手段を提供した(参考 Fraher, O'Toole and Quigley12)。
上記の包含基準に加え、以下の除外基準を適用した:(1)ヒトの微生物叢への適用が限定的であるため、in vitro実験及び動物実験、(2)ナッツ摂取を他の介入(例:他の食事介入)から分離できない実験、(3)微生物叢関連代謝物の変化のみを測定する研究。また、ナッツ全体と分離したナッツ成分(オイルや抽出物など)の両方を含む研究は、ナッツ全体からのデータを区別できる場合のみ対象とした。
アウトカム指標
主要アウトカム指標は、α多様性およびβ多様性の群間差、ならびに特定の分類レベル(門、クラス、目、科、属、「運用分類 単位」(OTU))における分類学的組成および微生物存在量の統計的有意差とした。 α多様性はサンプル内(または群集)多様性の指標で、存在微生物の豊かさと均一性を考慮している(参考 Lozupone and Knight37)。β-ダイバーシティは、サンプル間またはサイト間の微生物非類似度の指標であり、サンプル間でどれだけの分類群が共有されているかを記述する(参考文献 Morgan and Huttenhower38)。
データ抽出と品質評価
データ抽出プロセスのために、母集団、研究デザインと期間、ナッツの種類形式と投与量、微生物相の決定方法、結果を含む表形式の要約が作成された。ナッツ摂取後の微生物組成の変化を報告した各研究から、有意な所見(P < 0-05)のみが記録された。収録した研究の質は、Academy of Nutrition and Dietetics(39)のQuality Criteria ChecklistとRisk of Bias Assessment Toolを使用して評価した。
結果
対象研究の概要
電子データベースを検索した結果、894件の論文が見つかり、そのうち56件が重複の排除と記録のスクリーニングを経て評価された。最終的に8件の研究が適格基準を満たし、本レビューに含まれた。上記の研究選択プロセスは、Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis 2009 Flow Diagram(図1)にまとめられており、含まれる研究は表1にまとめられ、以下に記述されている。すべての研究において、ナッツ摂取後の微生物組成の有意なシフト(P < 0-05)は、表2にまとめられている。
図1. Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA)の研究選択のフロー図。
表1. ナッツの摂取が腸内細菌叢に及ぼす影響を検討した対象臨床試験の特徴
RCT-C、無作為化対照試験(クロスオーバー)、NHMRC、National Health and Medical Research Council、NR、報告なし、PRO、タンパク質、CHO、炭水化物、OTU、運用分類単位、PCoA、主要座標分析、RCT、無作為化対照試験、UM、ウロリチン代謝型、。
上記の「摂食試験」は、試験期間中に消費されるすべての食物が参加者に100%提供される試験に関するものである。
この研究では、年齢をマッチさせた15人の正常脂質血症の対照者も用いたが、解析には含まれていない。
表2. ナッツ摂取後の腸内細菌組成の有意なシフト
↓、存在量/相対的存在量の減少を報告、↑、存在量/相対的存在量の増加を報告、OTU、operational taxonomic unit。
UM-A のみの結果。
UM-B のみの結果。
8 件の研究のうち 5 件は無作為化対照クロスオーバー試験(Reference Holscher, Guetterman and Swanson27,Reference Bamberger, Rossmeier and Lechner28,Reference Holscher, Taylor and Swanson31,Reference Burns, Zitt and Rowe32,Reference Ukhanova, Wang and Baer34)、集団は健常成人、うち 1件は 健常児(Reference Burns, Zitt and Rowe32)も含むものとなっています。これらの研究はすべて、治療期間と治療期間の間に1週間から6週間のウォッシュアウト期間を設けたものである。残りの 3 つの研究は、パラレルデザインの無作為化対照試験(参考文献 Dhillon, Li and Ortiz33)と 2 つの事前試験/事後試験(参考文献 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29,Reference Gargari, Deon and Taverniti30)から構成されていた。研究は主に米国で発表され(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27、参考 Holscher, Taylor and Swanson31、参考 Ukhanova, Wang and Baer34)(n 5/8)、ドイツで1報(参考 Bamberger, Rossmeier and Lechner28)、イタリアで1報(参考 Gargari, Deon and Taverniti30)、 スペインで1報(参考 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29) となった。サンプルサイズは n 15 から 194 で、各研究における女性参加者の割合は 28 から 83 %であった。各研究の給餌期間は 3 日から 8 週間であり、全体の研究期間は 3 日から 24 週間であった。全粒クルミの摂取が腸内細菌叢に及ぼす影響を調べた研究は3件(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27、参考 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29)、全粒ローストヘーゼルナッツを利用した研究は1件(参考 Gargari, Deon and Taverniti30)、3件の研究(Reference Holscher, Taylor and Swanson31-Reference Dhillon, Li and Ortiz33)はアーモンドを様々な形で調査し、1件の研究はアーモンドまたはピスタチオを丸ごと利用している(Reference Ukhanova, Wang and Baer34)。成人の参加者におけるナッツの摂取量は、およそ1食分(33 g/d)から1日2食分(84 g)までと様々であり、その摂取量は子供にも適応されている。ほとんどの研究で、ナッツの摂取量の根拠は、この1食分(42または43g、または1~5オンス)が、ナッツとCVDに関する米国食品医薬品局の適格ヘルスクレームに一致するためであった(参考文献Taylor40)。
対象となったすべての研究では、ハイスループットな配列決定技術を用いて腸内細菌叢を評価し、すべての研究で16s rRNA遺伝子の配列決定を行って細菌組成を決定している。7つの研究ではIllumina Miseqを使用し(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27-参考 Dhillon, Li and Ortiz33)、一方1つの研究では454ベースのパイロシークエンスプラットフォームを使用していた(参考 Ukhanova, Wang and Baer34)。さらに、細菌以外の微生物群集について報告した研究も3件あり、1件は真菌のDNAもシークエンスしており(参考 Ukhanova, Wang and Baer34) (IS4 and IS5 inter-spacer regionに対するプライマーを使用)、2件は真菌 (ITS1-ITS4) と古細菌 (349f/806r プライマーを用いた16s rRNA遺伝子) のDNAシークエンスを行っている(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27,Reference Holscher, Taylor and Swanson31).すべての研究は、1つまたは複数の指標(Simpson's index、Shannon index、Chao-1 index、Faithの系統的多様性、観察OTU)を用いてα-diversityを測定している。報告されているβ多様性の指標は、UniFracおよびBray-Curtis距離指標であった。
Academy of Nutrition and Dietetics Evidence Analysis Manual Quality Criteria Checklistを使用して、8件の研究のうち6件は肯定的な品質とみなされた(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27,Reference Bamberger, Rossmeier and Lechner28,Reference Gargari, Deon and Taverniti30.「Academy of Nutrition and Dietetics」)。 Reference Holscher, Taylor and Swanson31、Reference Dhillon, Li and Ortiz33、Reference Ukhanova, Wang and Baer34)、残りの2つの研究(Reference Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29,Reference Burns, Zitt and Rowe32)は中立的品質と判明した(オンライン補足資料2)。
微生物相の多様性指標と細菌組成、ナッツの種類別
クルミ
Holscherら(参考文献 Holscher, Guetterman and Swanson27)は、1日当たり42 gのクルミを3週間摂取した後、サンプル内の多様性を示すα-多様性に有意な変化は見られなかった。しかし、UniFrac距離の重み付け主座標分析によって証明されたように、サンプル間の微生物の非類似性を示すβ-多様性を分析すると、細菌群集がクルミ摂取によって著しく影響を受けた(P = 0-03)。クルミの摂取後、真菌類および古細菌の存在量に有意な差は認められなかった。放線菌の相対的存在量の有意な減少が観察され、ファーミキューテスの相対的存在量は有意に増加した。属レベルでは、Faecalibacterium、Clostridium、Roseburia(Clostridium Cluster XIVa and IV)およびDialister属の相対存在度の増加(相対存在度49-160 %増加)が認められた一方、Ruminococcus、Dorea、OscillospiraおよびBifidobacterium属の相対存在度が著しく減少した(相対存在度16-38 %減少)。
Bamberger ら(参考文献 Bamberger, Rossmeier and Lechner28)は、8週間にわたって1日当たり43 gのクルミを利用し、β多様性のみに有意な変化があることを報告した。一般化されたUniFrac距離メトリックとPERMANOVA統計検定を用いると、クルミ群と対照群の間に約5%の有意な非類似性が認められた(P = 0-02)。優占する植物群やFirmicutes:Bacteroidetesの比率に有意な差は認められなかった。細菌の分類に用いられる類似配列のクラスターであるOTUのうち、ファーミキューテス門の4つと放線菌門の1つのOTUで相対存在度の有意なシフトが見られ、これは減少した。Ruminococcaceaeの2つの未分類のOTU(P < 0-02)とBifidobacterium属のOTU(P < 0-02)の増加で有意な増加が見いだされました。Lachnospiraceae科のAnaerostipes(P < 0-01)とBlautia(P = 0-04)という2つのOTUの相対的存在量には、有意な減少が見出された。
Garcia-Mantranaら(参考文献 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29)は、1日当たり33gのクルミを3日間摂取した場合の腸内細菌叢への影響を調べ、全参加者と、参加者のウロリチン代謝型(エラグタンニンが腸内細菌叢を介してウロリチンへと代謝される指標)に従って結果を報告しています。尿中ウロリチン濃度により、参加者はUM-A(ウロリチンAの産生が特徴)、UM-B(ウロリチンBの産生が特徴)、UM-0(ウロリチンの産生がない)に分類された。クルミ摂取後、いずれのUMにおいても局所多様性(Chao-1指数)は有意に減少し、全個体の冗長性解析により、細菌群集はクルミ摂取により有意に影響を受けることが明らかになりました(P = 0-001)。しかし、結果をUM別に報告すると、これらのシフトはUM-Bでのみ有意であり(P = 0-017)、UM-Bが全体の有意性を高めるドライバーである可能性が示唆された。微生物組成を考慮すると、クルミの摂取はバクテロイデット類の相対量を有意に減少させ、一方、放線菌の存在量を増加させた。UM-Aに分類された参加者は、Lachnospiraceae科で有意な減少を示し、Coprococcus属とCollinsela属で有意な増加を示しました。UM-Bの参加者は、コリオバクテリ科で有意な増加を示し、コプロコッカス属、コリンセラ属、ビフィドバクテリウム属、ブラウティア属で有意な増加を示した。
アーモンド
Dhillonら(参考文献 Dhillon, Li and Ortiz33)は、対照群にグラハムクラッカーを与え、57gのローストアーモンドの摂取が6週間にわたり腸内細菌叢に与える影響を調査しました。α多様性を考慮すると、アーモンドの摂取により、Chao-1指数、観察されたOTU、Shannon指数が有意に増加し、Simpson指数は有意に減少した。同様に、UniFrac距離とBray-Curtis非類似度指標によると、処理群間のβ多様性に有意差が確認された。RF39目に属する細菌で有意な増加が認められ、S24.7科に属する細菌で有意な減少が認められた。属レベルでは、Alistipes、Butyricimonas、Odoribacterで有意な減少が見られ、Lachnospira属で有意な増加が見られた。種レベルでは、Bacteroides fragilisの相対量が48 %減少したことが報告された。
Holscherら(参考文献:Holscher, Taylor and Swanson31)は、3週間の5回の食事期間中、様々な形態のアーモンドを1日あたり42g利用した(ホール、生、ホールドライロースト、刻み、ドライロースト、ドライローストアーモンドバター)が、微生物多様性の測定に有意なシフトを見いだせなかった。さらに、真菌および古細菌の存在量にも有意な差は見られなかった。プールされたデータを用いた場合、FirmicutesとBacteroidetesの比率に有意な差は見られませんでしたが、Actinobacteriaの相対的な存在量の有意な減少が観察されました。また、Roseburia属、Clostridium属、Dialister属、Lachnospira属の相対的な存在量が増加することが明らかになった。また、Parabacteroides属とBifidobacterium属の相対量が減少していることが確認された。アーモンド加工の影響によって結果を区別すると、刻んだアーモンドはLachnospira、Roseburia、Oscillospiraの相対量を増加させ、丸ごとローストしたアーモンドはLachnospiraの相対量を、丸ごと生のアーモンドはDialisterの相対量を増加させ、アーモンドバターとコントロールに違いはないことが明らかにされた。
Burnsら(参考文献Burns, Zitt and Rowe32)は、大人と子供の両方を対象に、3週間の食事期間2回にわたってアーモンド(全生アーモンドまたはアーモンドバター相当のオプション)を使用し、大人は43g/日、子供は14g/日を摂取させた。本研究では、微生物の多様性に有意な変化は見られず、門脈レベルでも有意なシフトは見られなかった。しかし、属・種レベルでの未分類の細菌シグネチャーの有病率に有意差があることが報告された。
ヘーゼルナッツ
Gargariら(参考文献 Gargari, Deon and Taverniti30)は、子供と成人の両方において、体重1kg当たり1日0~43g、最大で1日30gのヘーゼルナッツを使用して、8週間にわたるナッツ摂取の微生物叢への影響を調べた。この研究は、腸内微生物叢の微生物多様性や構成に統計的に有意な差が見られなかった唯一の研究であった。
混合介入(アーモンド+ピスタチオ)
Ukhanovaら(参考文献 Ukhanova, Wang and Baer34)は、無作為化クロスオーバーデザインを用いて、0、43または85 g/d(0、1~5または3食分に相当)を18日間の摂食期間3回利用し、アーモンドとピスタチオ両方の摂取が腸内細菌叢に及ぼす影響を調査した。α-またはβ-多様性に有意な変化は報告されなかったが、この研究では、ピスタチオ摂取グループはアーモンド摂取グループと比較して、平均UniFrac距離(使用した加重または非加重メトリックは不明)がより大きかったと報告された。これは、ピスタチオがアーモンドと比較して、腸内細菌叢全体の構成に大きな影響を及ぼした可能性を示唆している。多くのOTUがナッツ摂取の影響を受けたが、有意に減少したのは、Firmicutes bacterium DJF VP44に最も近い不特定のOTUと、Clostridium sp. ASF 356に最も近い不特定のOTUの2つだけであった。ナッツの摂取は、最も優勢なOTUの割合に有意な影響を与えなかった。本研究では真菌のDNA配列も決定したため、有意に増加した真菌OTUはなかったが、様々な真菌OTUがナッツ摂取により割合が減少する(P < 0-01)ことが判明した。
考察
我々の知る限り、本研究は、ナッツの消費に関連する全体的な微生物関連の変化を系統的に調査した最初の研究である。このレビューは、エビデンスベースは小さいものの、食事におけるナッツの摂取は腸内細菌叢に調節効果を及ぼしうることを立証している;しかしながら、正確な効果は研究間で結論は出ていない。
微生物の多様性は腸の健康の重要な予測因子であることが示されており、多様性が高いほど、外乱から回復したり適応したりするためのコミュニティの回復力が高いことが多いからである(参考 Heiman and Greenway41)。逆に、種の多様性の喪失と腸内細菌群集の不均衡、すなわち「ディスバイオーシス」は、いくつかの疾患状態において一般的に見出されている(参考 Turnbaugh, Hamady and Yatsunenko9、参考 Frank, St Amand and Feldman42)。今回のシステマティックレビューでは、ナッツの摂取が腸内細菌叢の多様性に緩やかな影響を与える可能性があることがわかった。全8件の研究のうち、α-多様性に有意な変化を示したのは2件(Reference Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29,Reference Dhillon, Li and Ortiz33)、1件は多様性が減少したと報告した(Reference Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero30,Reference Dhillon, Li and Ortiz33)。Calatayud and Romo-Vaquero29))、β多様性の有意な変化を報告したのは4件(Reference Holscher, Guetterman and Swanson27-Reference Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29,Reference Dhillon, Li and Ortiz33)である。このレビューで見つかったα多様性への影響の欠如は、食物繊維に関する別の系統的レビューの結果(参考文献So、WhelanおよびRossi14)と同様であり、様々な形態の食物繊維の短期摂食研究では、α多様性を増加させることはなかった。さらに、これらの知見は、全粒粉を用いた他の食事介入研究(参考 Vuholm, Nielsen and Iversen43、参考 Vanegas, Meydani and Barnett44)とも比較可能である。興味深いことに、このレビューに含まれる 1 件の研究(参考文献 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29 )では、3 日間のクルミ給餌介入後に α-diversityの減少が観察されており、これは食物繊維の摂取量を増やすよう助言した短期の食事介入から得られた知 見と同等の結果となっている(参考文献 Klimenko, Tyakht and Popenko45)。研究者らは、この一時的な多様性の低下は、急激な食事の変化により、「ショック効果」と呼ばれる微生物組成の乱れが生じたためであろうと示唆した。しかし、これらの結果は、全体的な食事パターンと腸内細菌叢の多様性との関係を探るこれまでの観察研究とは対照的である。例えば、地中海食は消化管細菌α多様性の増加と関連しており(参考 Garcia-Mantrana, Selma-Royo and Alcantara46,Reference De Filippis, Pellegrini and Vannini47)、この食事パターンの主要構成要素であるナッツ類を考えると特に関連性の高い所見である。食事に起因する腸内細菌叢の変化は、食事の変更後3-4日以内に起こることが示されていることから(参考 Walker, Ince and Duncan48)、このレビューに含まれる短期介入試験と習慣的な食事を評価する過去の観察研究の間に観察された不一致は、試験期間だけによるものではなさそうである。むしろ、この不一致は、食品や栄養素を単独で摂取するよりも、健康的な食事パターン全体の相乗効果によって説明されるかもしれない。
ナッツの種類によってその組成が異なることを考えると、ナッツの種類別に研究結果を検討することが正当化される。ナッツの種類によって、繊維、タンパク質、脂肪、微量栄養素、およびポリフェノールを含むその他の生物活性分子の比率が変化し、ユニークな栄養プロファイルを提供している。今回のレビューで調査された全てのナッツ類の中で、クルミは研究参加者間の全体的な腸内細菌組成の変動をより頻繁に説明するように見え、クルミに関する3つの研究全てが関連するβ多様性の測定基準の著しい変化を報告している。サンプルサイズが小さいため、ここから結論を出すのは難しいが、腸内細菌叢の潜在的な調節因子としてのクルミのユニークな栄養組成を考慮し、より大規模な介入試験でさらに調査することが必要である。例えば、クルミは他のナッツ類と比較してエラジタンニン(ポリフェノールの一種で、基本構造はエラグ酸)の含有量が特に高い(参考文献Abe、Lajolo and Genovese49)。消化管内細菌がエラグ酸を代謝してウロリチンを生成し、血管や抗炎症に有効であることが示されている(参考 Larrosa, Garcia-Conesa and Espin50、参考 Papoutsi, Kassi and Chinou51)。一方、プレバイオティクスとしてのエラグタンニンの役割を裏付ける研究は結論が出ていない(参考 Li, Summanen and Komoriya52、参考 Puupponen-Pimiä, Seppänen-Laakso and Kankainen53). さらに、Garcia-Mantranaら(参考 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29)によって示されたように、異なるUMがポリフェノールの代謝と生物活性に影響を与えることが示されている。クルミはまた、n-3系必須脂肪酸であるα-リノレン酸を特に豊富に含んでいます(参考 Maguire, O'Sullivan and Galvin54)。ヒトにおけるn-3系脂肪酸の補給に関する予備的研究では、これらの脂肪酸が腸内微生物の組成に著しい影響を及ぼすことが判明し、著者らはn-3系PUFAがプレバイオティクスに分類されると結論付けている(参考 コスタンティーニ、モリナリおよびファリノン26)。この研究の多くは、α-リノレン酸からしばしば非効率的にではあるが合成される可能性のあるEPAとDHAを用いて行われたことを認識すべきである(参考文献Burdge and Calder55)。その結果、α-リノレン酸が腸内細菌叢の調節因子としてどの程度作用しているかは、まだ不明である。
本総説では、腸内細菌叢プロファイルの変化が様々な系統分類で報告されているが、研究間の一貫性に欠けることが観察された。しかし、Bifidobacterium属と酪酸SCFAに関連するいくつかの興味深いパターンが観察され、さらなる考察が必要である。ビフィドバクテリウム属の細菌は、ヒトの胃腸管の正常な住人であり、健康に良いことが実証されている(参考 O'Callaghan and van Sinderen56)。主に酢酸の生産に起因し、酢酸は抗炎症作用を持ち、交配種が酪酸の生産のための共基質として使用する(参考 Belenguer、Duncan and Calder57)。さらに、研究により、消化管内のビフィズス菌種の消失が腸の予後不良と関連していることが示されています(参考:Grimm、Westermann、Riedel58)。これまでの研究で、食物繊維(参考 So, Whelan and Rossi14)およびポリフェノール(参考 Jin, Touyama and Hisada59、参考 Vendrame, Guglielmetti and Riso60)の摂取量が増加すると、ビフィズス菌の生息数が増加することがわかっていることから、食事にナッツを追加するとビフィズス菌効果が期待されるが、この効果は一貫性がない。むしろ、2つの研究(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27、参考 Holscher, Taylor and Swanson31)はビフィズス菌の存在量の減少を、1つ(参考 Garcia-Mantrana, Calatayud and Romo-Vaquero29 )では UM-B (UMで層別した場合)においてビフィズス菌が著しく増加したと報告し、1つ(参考 Bamberger, Rossmeier and Lechner28)ではビフィズス属から一つのOTUが増加したと報告しています。クルミの摂取がビフィズス菌に有害な影響を与える可能性は、エラグ酸の存在下でBifidobacterium animalis spp. lactisが阻害されることで説明できるかもしれません。しかし、この知見はBifidobacterium属に普遍的ではなく、種特異的であると思われます(参考文献 Bialonska, Kasimsetty and Schrader61)。さらに、この仮説は、アーモンド摂取後にビフィズス菌の存在量が減少することを観察したHolscherら(参考 Holscher, Taylor and Swanson31)の知見を説明することはできないだろう。これらの知見を説明するのに役立つかもしれない証拠ベースの1つの重要なギャップは、微生物叢の機能的可能性とこれらの微生物が生産できる代謝物の種類の両方を説明するための重要なステップである、より洗練されたマルチオミック法(ショットガン配列決定やメタボロミクスなど)の使用である。
本レビューの結果は、プレバイオティクス繊維の摂取がビフィズス菌を増加させるというSoらによる最近のレビューの結果(参考文献So、Whelan、Rossi14)とは対照的である。興味深いことに、ホールフードから分離した繊維の影響を分離したサブグループ分析では、主に穀物と穀物のホールフード介入はビフィズス菌の存在に影響を及ぼさなかった(参考文献 So, Whelan and Rossi14)。しかし、ホールフード対分離された食品成分がビフィズス菌の個体数に与える影響は、研究間で一貫していない。Mandalariら(参考文献 Mandalari, Nueno-Palop and Bisignano62)は、分離した繊維よりも全食品を使用した介入の重要性を強調し、アーモンドをすべての構成部分が存在する状態で摂取した場合(脂質を除去したアーモンドと比較して)、Bifidobacteriumの存在量に著しい増加が観察されることを実証している。これらの結果を総合すると、ホールフードが腸内細菌叢に及ぼす影響には一貫性がなく、ホールフードと食品成分の比較効果を探るさらなる研究の必要性が浮き彫りになりました。
SCFAである酪酸は、主にClostridium cluster XIVaおよびIVに属するRoseburia属、Lachnospira属、Faecalibacterium prausnitziiなどのFirmicutesファミリーのメンバーによって生産されている(Reference Louis and Flint63)。酪酸は大腸上皮細胞の主要なエネルギー源であり、大腸発癌の抑制や抗炎症作用など、多くの健康効果が確認されている(参考文献 Canani, Costanzo and Leone64)。今回のレビューでは、ClostridiumとRoseburiaの存在量が有意に増加したという2つの研究(Reference Holscher, Guetterman and Swanson27、Reference Holscher, Taylor and Swanson31)、Lachnospiraの存在量が有意に増加したという別の2つの研究(Reference Holscher, Taylor and Swanson31、Reference Dhillon, Li and Ortiz33)、Clostridium sp. ASF-356 に近いOTUが有意に増加したと報告した研究(Reference Ukhanova, Wang and Baer34)があることがわかった。In vitroの研究では、細かく砕いたアーモンドが酪酸濃度を増加させること(参考 Mandalari, Nueno-Palop and Bisignano62) とRoseburiaが胃腸管の酪酸産生能に大きく寄与している可能性が示されている (参考 Pryde, Duncan and Hold65). 上記の試験で特定の酪酸産生菌の増加が観察されたことから、メタボローム解析を用いたさらなる研究が必要であるが、潜在的に酪酸産生作用があると推察される。これらの知見とは対照的に、レビューに含まれる1つの研究(参考文献 Holscher, Guetterman and Swanson27)は、クルミ摂取後のバクテリアのブタン酸代謝遺伝子の予測数に差がないことを報告しており、これは摂食期間中に他の酪酸産生種が比例的に減少することによって説明できる可能性があります。実際、微生物叢の全体的な変化を考慮することは、個々の分類群における孤立した微生物のシフトに注目するよりも、微生物叢の全体的なメタボローム能力を示すより良い指標となる可能性があります。
本レビューでは、細菌に加えて、真菌および古細菌集団に対するナッツ摂取の全体的な影響についてもまとめ、ヒトの腸内細菌叢のより包括的な全体像が示された。食事によるシフトがこれらの微生物の個体群を調節することは以前から報告されているが(参考文献 Hoffmann, Dollive and Grunberg66)、今回のレビューでは古細菌の多様性や相対存在量に大きな変化は見られず、ナッツ類摂取後に様々な真菌OTUが減少したと報告した研究が1件のみ(参考文献 Ukhanova, Wang and Baer34)であることが分かった。真菌のDNA配列を決定した研究は1件(参考 Ukhanova, Wang and Baer34)、真菌と古細菌のDNA配列を決定した研究は2件(参考 Holscher, Guetterman and Swanson27、参考 Holscher, Taylor and Swanson31)であり、サンプル数が少ないことがこれらの結果に見られる違いに関係していると思われる。ナッツ摂取に伴う真菌と古細菌の活性をより包括的に理解するために、この分野でのさらなる研究が必要である。
ナッツの種類による微生物叢の変化を調べることが本調査の主眼であるが、結果のパターンを特定するために、研究間の他の共通点も調査した。注目すべき研究特性のひとつは、利用された摂食方法である。例えば、8件の研究のうち3件(参考文献 Holscher, Guetterman and Swanson27、参考文献 Holscher, Taylor and Swanson31、参考文献 Ukhanova, Wang and Baer34)は完全給餌試験に分類され、参加者に提供するすべての食物を管理していた(一般食推奨と同時にナッツがしばしば投与された自由生活試験と対照的である)。興味深いことに、微生物多様性の変化はごくわずかであったが(3件の研究のうち、β多様性の変化を報告したのは1件のみ)、細菌組成の変化は顕著であった。特に、2件の研究(参考文献Holscher, Guetterman and Swanson27、参考文献Holscher, Taylor and Swanson31)では、SCFAを生産することが知られているClostridium、 RoseburiaおよびDialisterが増加したことが報告されている(参考文献Guo, Zhang and Ma67、参考文献Koh, De Vadder and Kovatcheva-Datchary68) 。どちらの研究でも、習慣的な食事の変化に伴う参加者の腸内細菌叢の適応を考慮し、9日間のランイン期間が使用され、これらの変化がナッツの摂取に起因する可能性が高くなった。サンプルサイズが小さいため、これらの知見の広範な解釈には限界がありますが、これらの結果は、参加者の背景の食事を有意な変数として制御することの重要性を強調するものです。
このレビューは、レビュープロトコルの前向き登録、論文の重複審査と組み入れなど、堅実な方法論に従ったものである。さらに、レビューでは、現在の分析技術を反映した微生物叢の最も包括的な分析を保証し、結果間の均質性を促進する手段として、次世代シーケンシング技術を採用した試験のみを対象としました。この除外基準の実施により、他の微生物判定技術(細菌培養や蛍光in situハイブリダイゼーションなど)を利用した試験が除外されたため、分析のためのエビデンスベースが小さくなったことは事実である。限界として、系統的検索が科学的データベースに限定されていたため、未発表の研究が検出されなかった可能性がある。さらに、今回のレビューでは、SCFAの測定を含む腸内細菌叢のメタボローム能力を評価していないため、微生物のシフトを代謝経路の活性や健康アウトカムに結びつけることが難しく、結果の解釈には限界がある(参考 Bunesova、Vlkova、Rada69)。生物試料の収集と処理、配列決定プラットフォーム、使用した計算パイプラインなど、研究間の異質性が高いことも認識する必要がある。また、腸内細菌データの統計解析や報告についても、異なる多様性指標や特定の分類レベルのみでの知見の提示など、論文によって違いがみられた。ナッツの腸内細菌叢に対する正確な効果を例示するためには、より大きなサンプルサイズ、再現性のある方法、結果の報告を伴う、よく設計された介入試験が依然として必要である。
このレビューでは研究数が少ないにもかかわらず、結果に大きなばらつきが観察された。これは、マイクロバイオーム研究が本質的に複雑であるためと考えられ、被験者の腸内細菌叢の個人間変動に著しい差があることがこれまでに観察されている(参考 Walker, Ince and Duncan48)。クロスオーバー研究デザインの使用や、消化管疾患や最近の抗生物質治療を受けている被験者の除外など、このばらつきを減らすための戦略にもかかわらず、個人のマイクロバイオータの組成と機能には大きなばらつきが残っています。これまでの研究で、あらゆる食事介入に対する個人の反応は、確立された腸内細菌叢に大きく依存することが示されている(参考文献:Martinez、Lattimer、Hubach70)。これらの知見、および患者の習慣的な食事と食品の多様性が腸内細菌叢の主要な決定要因であるという知識(参考文献 De Filippo, Cavalieri and Di Paola71)を考慮すると、ベースライン時の個人の微生物叢の相互差異を減らす試みとして、介入前の食事分析を含むより厳格なスクリーニングおよび選択プロセスが保証される可能性がある。さらに、対象となったいくつかの研究のデザインにおけるいくつかの限界が結果に影響を与えた可能性がある-例えば、ベースラインのナッツ消費量の報告不足などである。したがって、個人のベースラインの食事摂取量を考慮し、個人間の腸内細菌叢の違いを考慮した強固な研究設計が必要である。
結論
このレビューでは、ナッツの摂取は、研究間で正確な効果に一貫性がないものの、腸内細菌叢に適度な効果をもたらす可能性があることが示唆された。他の種類のナッツと比較して、クルミは全体的な腸内細菌組成(β多様性)の最も強いドライバーであるように見え、これはそのユニークな栄養組成によって説明されるかもしれない。クルミはポリフェノールとn-3系脂肪酸を豊富に含んでおり、これらはいずれもプレバイオティクス特性を有することが分かっている。全体として、腸内細菌組成は、全体的な微生物多様性よりも、短期間の摂食試験中のナッツ摂取による影響が大きいようですが、このレビューのサンプル数が少ないため、解釈は限定的です。さらに、これらの組成の変化が具体的な健康上の成果につながるかどうかについては、メタゲノムおよびメタボローム技術などのより高度なマルチオミックス手法を使用して、微生物叢の全体的な機能能力を評価することが理想であるため、引き続き調査が必要である。試験デザインと方法論に関連する矛盾、個人間の微生物叢のばらつき、この研究分野に存在する膨大な数の潜在的交絡変数が、結果の解釈をさらに複雑にしています。ナッツの摂取が腸内細菌叢に及ぼす影響を探ることを目的とした今後の試験では、試験デザインを慎重に検討する必要があり、理想的には単一の食品または栄養素を変更した完全給餌法を取り入れることである。さらに、腸内細菌叢の個人間構成を最小化するために、習慣的な食事パターンとベースラインの微生物叢組成を評価することが推奨される。
謝辞
本研究に対する財政的支援は受けていない。
E. F., E. P. N. が研究をデザインした;E. F., E. P. N. が K. L., J. S. の指導のもと、研究スクリーニング、適格基準の適用、データ抽出を行った;E. F. が原稿を作成した; E. F., E. P. N. と K. L., J. S. が原稿に批判的レビューを加えた。
E. F., K. L., J. S.は競合する利害関係がないことを宣言している。E. P. N. は過去にNuts for Life、International Nut and Dried Fruit Council、California Walnut Commissionから資金援助を受けており、また現在も助成金を保有している。
補足資料
本論文で紹介した補足資料については、https://doi.org/10.1017/S0007114520002925 をご覧ください。
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<div class="title">ヒト腸内細菌叢の食事調節の研究のための潜在的モデルとしての豚の使用</div>。
種類
論文
タイトル
ヒト腸内細菌叢の食事性調節の研究のための潜在的モデルとしてのブタの使用
著者名
ソニア・N・ハインリッツ、ライナー・モーゼンティン、エバ・ヴァイス
掲載誌
ニュートリション・リサーチ・レビュー
オンライン公開:2013年10月18日
<div class="title">プレバイオティクスの効果:代謝と健康への恩恵</div> <div class="title">プレバイオティクスの効果:代謝と健康への恩恵 </div
種類
論文
タイトル
プレバイオティクスの効果:代謝と健康への恩恵
著者名
Marcel Roberfroid, Glenn R. Gibson, Lesley Hoyles, Anne L. McCartney, Robert Rastall, Ian Rowland, Danielle Wolvers, Bernhard Watzl, Hania Szajewska, Bernd Stahl, Francisco Guarner, Frederique Respondek, Kevin Whelan, Veronique Coxam, Marie-Jeanne Davicco, Laurent Léotoing, Yohann Wittrant, Nathalie M. Delzenne, Patrice D. Cani, Audrey M. Neyrinck 及びAgnes Meheust.
雑誌名
ブリティッシュ・ジャーナル・オブ・ニュートリション
オンライン公開:2010年8月1日
<div class="title">腸内細菌叢、食事と健康</div><div class="title">腸内細菌叢、食事と健康</div></div
種類
論文
タイトル
腸内細菌叢、食事と健康
著者名
スーザン・E・パワー、ポール・W・オトゥール、キャサリン・スタントン、R・ポール・ロス、ジェラルド・F・フィッツジェラルド
掲載誌
ブリティッシュ・ジャーナル・オブ・ニュートリション
オンライン公開:2013年8月12日
<div class="title">グリホサートとラウンドアップおよび/またはSHIME技術を使用した胞子ベースの製剤への曝露後の乳児の腸内細菌叢組成と代謝における変化</div></div>。
種類
論文
タイトル
グリホサートとラウンドアップ、および/またはSHIME技術を用いた胞子ベースの製剤に暴露した後の乳児の腸内細菌叢の組成および代謝の変化
著者名
Robin Mesnage, Marta Calatayud, Cindy Duysburgh, Massimo Marzorati and Michael N. Antoniou
論文誌
腸内細菌叢(Gut Microbiome
オンライン公開:2022年7月26日
<div class="title">単胃動物における微生物叢の発達に及ぼす食餌成分の影響</div>.
種類
論文
タイトル
単腹類における微生物叢の発達に及ぼす食餌成分の影響
著者名
エヴァ・バウアー、バーバラ・A・ウィリアムズ、ハウケ・スミット、ライナー・モーゼンティン、マーティン・W・A・フェルステーゲン
掲載誌
ニュートリション・リサーチ・レビュー
オンライン公開:2007年12月14日
<div class="title">ヒトの腸内細菌叢:食事は重要か</div>?
タイプ
記事
タイトル
ヒトの腸内細菌叢:食事は重要か?
著者名
ヨハンナ・マウコネン、マリア・サーレラ
掲載誌
ニュートリション学会予稿集
オンライン公開:2014年8月26日
<div class="title">プロバイオティクスとプレバイオティクスの摂取に起因する健康効果に関する科学的証拠:現在の展望と将来の課題に関する最新情報</div>。
タイプ
論文
タイトル
プロバイオティクスとプレバイオティクスの消費に起因する健康効果に関する科学的証拠:現在の展望と将来の課題のためのアップデート
著者名
ラファエル・チャコン・ルイズ・マルティネス、ラクエル・ベダニ、スサナ・マルタ・イセイ・サード
掲載誌
ブリティッシュ・ジャーナル・オブ・ニュートリション
オンライン公開:2015年10月7日
<div class="title">ラットモデルにおける腸内細菌叢:新しい技術による大きなブレークスルー</div>。
タイプ
論文
タイトル
ラットモデルにおける腸内細菌叢:新しい技術による大きなブレークスルー
著者名
ジュリー・トマス、フィリップ・ランジェラ、クレール・シェルビー
掲載誌
アニマルヘルスリサーチレビュー
オンライン公開:2012年7月4日
<div class="title">プロバイオティクスと腸内フローラ研究のための分子生物学的手法の応用</div><div class="title"> <div class="title">プロバイオティクスと腸内フローラの研究
種類
論文
タイトル
プロバイオティクスと腸内フローラ研究のための分子生物学的手法の応用
著者名
A. L. マッカートニー
掲載誌
ブリティッシュ・ジャーナル・オブ・ニュートリション
オンライン公開:2007年3月9日
<div class="title">ナノ粒子の摂取と腸内細菌叢への影響。<span class='italic'>試験管内</span>と動物モデルでのテストが可能</div>。
種類
論文
タイトル
ナノ粒子の摂取と腸内細菌叢への影響:in vitroと動物モデルでのテストが可能
著者名
デボラ・カンポス、リカルド・ゴメス-ガルシア、ディアナ・オリベイラ、アナ・ラケル・マドゥレイラ
掲載誌
Gut Microbiome
オンライン発行:2021年12月28日