ベイラー医科大学麻酔科助教授のDavid J. Durgan博士らは、高血圧症の理解を深めるために、特に腸内細菌叢の乱れが血圧に悪影響を及ぼすことを示唆する新たな証拠を収集している。Durgan博士は、「我々の研究室のこれまでの研究で、SHRSP（高血圧自然発症ラット）モデルなどの高血圧モデル動物の腸内細菌叢の組成が、正常血圧の動物のそれとは異なることが明らかになっている。
また、高血圧の動物の腸内細菌叢を正常血圧の動物に移植すると、レシピエントが高血圧になることも明らかになった。」「この結果は、腸内細菌の異常が単なる高血圧の結果ではなく、実際に高血圧の原因に関与していることを示している。」と述べた。
この結果を受けて、今回の研究では、2つの疑問に答えることにした。1つ目は、高血圧の予防や緩和のために、微生物の異常を操作することができるのか？第二に、腸内細菌は動物の血圧にどのような影響を与えているのか？
この最初の疑問に答えるために、Durgan博士らは、断食が腸内細菌叢の構成を大きく左右する要因の1つであると同時に、心血管に有益な効果をもたらす促進因子であるという過去の研究を参考にした。しかし、これらの研究では、腸内細菌叢と血圧を結びつける証拠は得られていなかった。
研究チームは、自然発症の高血圧モデルであるSHRSP（脳卒中易発症性自然発症高血圧ラット）と正常ラットを用いて、2つのグループを設定した。一方のグループは、SHRSPと正常ラットに1日おきに餌を与え、もう一方のグループ（コントロール）は、SHRSPと正常ラットに餌を制限せずに与えた。
実験開始から9週間後、研究者らは、予想通り、SHRSPコントロールのラットは、通常のコントロールのラットに比べて血圧が高いことを確認した。興味深いことに、1日おきに絶食させたグループでは、絶食させなかったSHRSPラットと比較して、SHRSPラットの血圧が有意に低下していた。
「次に、絶食したSHRSPラットで観察された血圧の低下に、微生物叢が関与しているかどうかを調べた」とDurgan博士は述べた。
研究者らは、絶食または無制限給餌を行ったラットの微生物叢を、自分自身の微生物叢を持たない無菌ラットに移植した。
Durgan博士らは、通常の摂食をしたSHRSPラットの微生物叢を移植された無菌ラットは、そのドナーと同様に、通常のコントロールのラットの微生物叢を移植された無菌ラットよりも血圧が高いことを確認し、興奮した。
Durgan博士は、「特に興味深かったのは、絶食したSHRSPラットから微生物叢を受け取った無菌ラットが、SHRSP対照ラットから微生物叢を受け取ったラットに比べて、血圧が有意に低かったことだ。これらの結果は、断食によって誘発される微生物叢の変化が、断食による血圧低下効果を媒介するのに十分であることを示している。」
腸内細菌叢が血圧を制御する仕組み
研究チームは、プロジェクトの2つ目の課題の調査を進めた。腸内細菌叢はどのようにして血圧を調節しているのか？
「我々は、腸内細菌叢の全ゲノム・ショットガン配列解析と、血漿および消化管内腔成分のアンターゲット・メタボロミクス解析を行いた。我々が観察した変化の中で、胆汁酸代謝産物の変化は、血圧調節の潜在的なメディエーターとして際立っていた。」とDurgan博士。
研究チームは、通常の給餌を行ったSHRSP高血圧動物は、正常血圧の動物に比べて循環中の胆汁酸が少ないことを発見した。一方、断続的な給餌スケジュールに従ったSHRSP動物は、循環中の胆汁酸が多かった。
Durgan博士は、「この知見を裏付けるように、一次胆汁酸であるコール酸を動物に補給することで、SHRSP高血圧モデルの血圧も有意に低下することがわかった」と述べている。
以上のことから、今回の研究結果は、動物モデルにおいて、断続的な断食が腸内細菌叢の組成を再構築することにより、高血圧の抑制という点で有益であることを初めて示している。また、本研究は、腸内細菌叢の異常が胆汁酸シグナルを変化させることにより、高血圧症の原因となることを示している。
Durgan博士は、「この研究は、断食が微生物叢の操作を通じて宿主に影響を与えることを理解する上で重要だ。これは、臨床に応用できる可能性があり、魅力的なアイデアだ」と述べている。
腸内細菌叢に含まれる細菌の多くは、循環系に入ることで有益な効果を発揮することがわかっている化合物の産生に関与しており、宿主の生理機能の調節に貢献している。断食のスケジュールは、腸内細菌集団の活動を調整して、自然に健康効果をもたらす日が来るかもしれない。
本研究は、2021年2月18日、Circulation Research誌のオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は 「断食による腸内細菌叢の再編が血圧を下げる（Restructuring the Gut Microbiota by Intermittent Fasting Lowers Blood Pressure）」と題されている。
この研究には、ベイラー医科大学のHuanan Shi氏、Bojun Zhang氏、Taylor Abo-Hamzy氏、James W. Nelson氏、Chandra Shekar R. Ambati氏、Joseph F. Petrosino氏、Robert M. Bryan氏らも貢献している。
BioQuick News:Periodic Fasting Lowers Blood Pressure by Reshaping Gut Microbiota in Animal Model
