細菌感染性の下痢に伴う脱水症にはアミノ酸摂取が有効、慶大が確認

慶應義塾大学(慶大)は6月9日、アミノ酸、中でもグルタミン酸の摂取が、個体の飲水量を増加させることにより、細菌感染性の下痢に伴う脱水症を抑えることを明らかにしたと発表した。

同成果は、慶大 薬学研究科の君塚達希大学院生(研究当時)、同・薬学部の金倫基教授、明治ホールディングスの共同研究チームによるもの。詳細は、国際学術誌「Nutrients」にオンライン掲載された。

世界保健機関(WHO)は、1日に3回以上の軟便または水様便が見られる、または、その人にとって通常よりも頻繁に排便があることを「下痢」と定義している。急性の下痢性疾患は、特に発展途上国の幼児に多く見られ、現在、世界中で最も重要な健康問題の1つとなっている。細菌感染性によるものが、世界中で最も蔓延している下痢性疾患とされている。

下痢性疾患において、栄養状態は罹患率および死亡率に影響する重要な因子として知られている。例えば、食事性タンパク質による栄養管理は、持続性の下痢や便の排出量の減少に効果的であることが知られているほか、特定のアミノ酸が腸の炎症を抑制することも報告されている。しかし、細菌感染性の下痢の死亡率を改善する食事要因は、まだわずかしか特定されていないという。

そこで研究チームは今回、まず食事因子、特にタンパク質成分が感染性下痢症に与える影響を明らかにするため、通常食(タンパク源:ミルクカゼイン)またはアミノ酸食(通常食のタンパク成分をすべてアミノ酸に置換した飼料)を与えたマウスに、腸管病原細菌で感受性マウスに致死的な感染性下痢症を引き起こすCitrobacter rodentium(C.rodentium)を感染させ、生存率の比較を行ったという。

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  今回の研究の概念図。アミノ酸食は日常的な飲水量を増加させることにより、致死的な細菌感染性の下痢による脱水症を予防することが確認された。またアミノ酸食は血中や腸内のグルタミン酸濃度を高くし、腸内細菌叢にも変化をもたらすことも明らかとなった。グルタミン酸の投与によっても飲水量は増加し、脱水を抑えることが可能である (出所:慶大プレスリリースPDF)

その結果、通常食摂餌群では感染2週間以内にほとんどのマウスが死亡したのに対し、アミノ酸食摂餌群では大部分のマウスが生存していることが確認された。

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  アミノ酸食は致死的な腸管細菌感染による生存率を上昇させることが明らかとなった。通常食またはアミノ酸食を与えたマウス(左)にC.rodentiumを感染させ、生存率の比較が行われた。その結果、アミノ酸食摂餌群では通常食摂餌群と比べ、生存率が劇的に上昇することが確認された(右) (出所:慶大プレスリリースPDF)

これを受けて、アミノ酸食が腸管感染後の生存率を上昇させる要因についての検証が行われたところ、アミノ酸食は病原菌の腸管への定着や炎症病態には影響しないことが示唆されたが、脱水時に高値となる血液尿素窒素(BUN:Blood ureanitrogen)の値が、通常食摂餌群と比べ、アミノ酸食摂餌群では感染後6日目に有意に低下していることが認められたという。このことは、アミノ酸食が感染性下痢による脱水症を抑制していることを示すものであるとするほか、アミノ酸食では飲水量が増加していることも観察されたとする。

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  アミノ酸食は飲水量を増加させ、感染性の下痢による脱水を予防することが判明。通常食またはアミノ酸食を与えたマウスにC.rodentiumを感染させ、糞便中の菌数(左)、血液尿素窒素(BUN、中央)、飲水量(右)の比較が行われた。アミノ酸食はC.rodentiumの腸管への定着には影響しなかったが、感染後の脱水症を抑制していることは明らかとなった。さらに、アミノ酸食は飲水量を増加させることも確認された (出所:慶大プレスリリースPDF)

さらに、血中アミノ酸濃度と飲水量との間に関連があることや、食事の変化が腸内細菌叢の組成に影響することが知られていたことから、両群の血漿・糞便中のアミノ酸濃度や腸内細菌叢の組成比較を行ったところ、通常食摂餌群と比べてアミノ酸食摂餌群では、血漿および糞便中でグルタミン酸の濃度や、Erysipelotrichaceae菌群の割合が高いことが確認されたという。

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  アミノ酸食は血中・腸内のグルタミン酸濃度を高くし、腸内細菌叢の組成を変化させることが明らかとなった。通常食、またはアミノ酸食を与えたマウスの血漿(左)・糞便(中央)中のアミノ酸濃度の比較が行われた。すると、アミノ酸食摂餌群でグルタミン酸の濃度が高いことが確認された。また、Erysipelotrichaceae細菌群の割合がアミノ酸食摂餌群で高いことも判明した(右) (出所:慶大プレスリリースPDF)

こうした結果を踏まえ、アミノ酸食摂餌群の血中・腸内で増えていたグルタミン酸を経口的に投与したところ、飲水量が増加することが判明したほか、グルタミン酸の投与により、C.rodentium感染後のBUNの値も対照群と比べて有意に低下し、マウスの生存率も上昇することが確認されたという。

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  グルタミン酸の投与は飲水量を増加させ、感染性の下痢による脱水を抑制することが確認された。グルタミン酸を摂取することにより、飲水量が増加することが明らかとなった(左)。また、C.rodentium感染後のBUNの値が対照群と比べて有意に低下し(中央)、マウスの生存率も著明に上昇した(右) (出所:慶大プレスリリースPDF)

人は年齢を重ねるごとに、体内水分量が徐々に減少していくとされる。また、喉の渇きを感じる口渇中枢の働きも加齢とともに衰えるため、水分が必要な状態にあっても喉の渇きを感じにくくなる。一方、乳幼児も必要水分量が多いことが知られている。そのため、高齢者や乳幼児は、脱水症になるリスクが高いとされている。今回の研究成果は、アミノ酸摂取が感染性の下痢による脱水症に対してだけでなく、こうした脱水症リスクの高い高齢者や乳幼児の「かくれ脱水」を予防できる可能性を示唆するものであり、今後の実用化が期待されるとしている。