ガラクトオリゴ糖の利点は何ですか?

Galacto-オリゴ糖など(GOS) are a functional oligosaccharide とa relative sweetness の30% に40% のsucrose. They are present でtrace amounts で動物milk, but でhigher amounts でhumのbreast milk, とare not digested によってdigestive enzymes でのhumのbody. GOS can be synthesized からlactose as a raw material. Catalyzed によってβ-galactosidase, hydrolysはとtrans-galactosylatiにoccur, through a mechanism のretention, a covalent bond is formed 間のgalactose group とthe enzyme にthe galactose group のthe lactose molecule, とthen the galactose group is transferred にa nucleophilic acceptor, mostly でthe form のa β(1-4) bond [a few でthe form のa β(1-6) bond)] とlinked to 1 to 7 galactose molecules, thus forming a mixed impurity oligosaccharide composed のブドウ糖とlactose. GOS 派生from lactose is considered safe とis allowed to be added to foods1!

 gosは、非機能性オリゴ糖とは異なり、プレバイオティクスの機能因子に分類される。優れた物理化学的性質と独特の生理機能を有しており、現在、幼児栄養粉食食品、乳製品、菓子類、ビスケット、飲料、キャンディーなどの食品に使用されている[2、3]。

この論文では、gosが腸内微生物のバランスを維持し、腸内ウイルス感染を阻止し、免疫系の調節に関与し、腫瘍細胞の産生を抑制し、人体のミネラル吸収を改善し、心血管疾患などの生理学的メカニズムを改善する役割を詳細に説明しています。これは、将来の発展のための理論的なサポートを提供しますGOS でfunctional foods とits applicatiにでthe field の健康care.

1腸の健康を確保する

1.1腸内微生物のバランスを維持

ゴスはプレバイオティクスである。これは、有益な宿主微生物によって選択的に利用され、健康に有益な効果をもたらす基質である14]。腸内のプレバイオティクス発酵は、1つまたは複数の細菌の発酵生成物が他の微生物の基質となる共生機構を含む。腸内微生物のこのような複雑な協調行動は、健康と密接に関係しています健康な成人の腸内には、バクテリオイド、クロストリジウム属、ビフィズス菌、バシラス属を含む約10 - 10 km2の細菌叢が存在する。腸内細菌叢の不均衡は、人間の健康に脅威をもたらす[6]。例えば、腸内微生物、特にプロテオバクテリア、バクテリオイド、アクチノバクテリアなどのフィルミクテス門内の微生物の過剰増殖は、骨粗しょう症の重要な危険因子である[7]。プロバイオティクスの摂取は、このリスクを効果的に軽減し、gosは骨粗しょう症を効果的に遅らせることができます[8]。

gosなどのプレバイオティクスを摂取すると、腸内の善玉菌の増殖を選択的に促進し、病原菌の増殖を抑制し、腸内フローラのバランスを保つことができます。gosなど一連のプレバイオティクスによって促進される善玉菌の増殖は、輸送タンパク質とラクトース加水分解酵素をコードするlacs lacオペロンの発現を誘導する。gosは、プロバイオティクスの成長のための炭素源を提供しながら、腸内フローラを調節する過程で、短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸など)、乳酸、コハク酸、ガス(二酸化炭素、メタン、水素など)に変換することができます。少量のギ酸、酢酸、ペンタイン酸、2-酪酸メチル、イソ吉草酸も生成することができる。これらの短鎖脂肪酸のうち、免疫調節、脂肪代謝、ミネラル吸収などの生理学的メカニズムで重要な役割を果たしているものには、ギ酸、酢酸、ペンタイン酸、2-ブタン酸メチル、イソ吉草酸が含まれます[10]。

gosはビフィズス菌や乳酸菌の増殖を効果的に促進することができます[]。ビフィズス菌や乳酸菌は腸内のプロバイオティクスである。サルモネラ菌や赤痢菌などの病原性細菌は、腸粘膜表面に結合して腸粘膜を破壊し、腸内に侵入して増殖します。プロバイオティクスは、リン脂質を介して腸粘膜の上皮細胞にしっかりと結合し、腸粘膜の表面にバイオフィルムの保護バリアを形成することができ、腸内の有害細菌の侵入、コロニー化および生殖を効果的に防ぐことができます[3.41。

gosは胃酸、胆汁塩、消化酵素などの作用に抵抗し、消化器系との干渉を排除して大腸に選択的に入るため、ビフィズス菌などの善玉腸細菌には使用されるが、有害菌にはほとんど使用されない。それは"未消化オリゴ糖と考えられています"[12]。プロバイオティクスはgosを乳酸、酢酸、抗生物質などに分解する。彼らが生産するβ-ガラクトシダーゼは、腸粘膜上皮細胞の複合多糖類を分解し、腸内phを下げ、有害細菌の増殖を抑制する。腸内プロバイオティクスがgosを用いて増殖すると、細胞外多糖類が生成され、それが有害な細菌に付着して腸の健康を保護する[13]。hongら[14]は、ビフィズス菌を単回投与した群と比較して、高純度のgosを1%(質量比)投与した群では、腸内でより多くのビフィズス菌を産生できることを明らかにした。

gosは比較的有害な微生物の増殖を抑制することもできる。自閉症の小児は、非自閉症の小児に比べて、クロストリジウム濃度が高くビフィズス菌濃度が低いため、腸内細菌叢の不均衡が生じる可能性が高い[15]。実験により、gosはビフィズス菌や乳酸菌の増殖を増加させ、クロストリジウム、バクテリオイド、ヴェロネラなどの微生物の増殖を抑制し、短鎖脂肪酸の産生を変化させることが確認されている。

1.2エンテロウイルス感染に対する保護

Rotavirus is the maでcause のsevere dehydrating diarrhea でchildren under the age の5 worldwide [16]. GOS can effectively protect 反対rotavirus infectiにとalleviate diarrhea symptoms [17]. Researchers fed newborn ネズミwith a rotavirus infection モデルfermented milk supplemented with a short-chaでgalacto-oligosaccharide/long-chain fructo-oligosaccharide (scGOS/lcFOS 9:1) structure similar to human milk oligosaccharides. Follow-up studies found that the virus-infected mice had reduced diarrhea symptoms, とthat fermented milk supplemented with this あまりの寒mixture could effectively bind the virus and reduce its binding clefts [18].

2免疫系の調節に参加する

gosは腸内で短鎖脂肪酸に変換され、プロバイオティクスの成長を促進し、免疫調節機構において重要な役割を果たしています。gosとプロバイオティクスはともに腸壁の透過性を低下させ、腸から腸間膜脂肪組織および血液への病原体の移動を効果的に防ぎ、全身炎症を低減し、宿主の免疫応答を調節します。 腸内細菌叢の不均衡は、腸のバリア機能と免疫システムのバランスに深刻な影響を与える[19]。NF -κB(核因子河童B)シグナリング経路は重要な免疫反応の中心である。

短鎖脂肪酸は細胞内に侵入して免疫恒常性を調節し、nf-kbシグナル経路を調節することにより、高感度c反応性タンパク質、腫瘍壊死因子-a (tnf-a)、インターフェロン-y (ifn-y)、インターロイキン(il)などの炎症誘発因子の産生を阻害する。このうち、酪酸はケモカインmcp-1の発現を抑制し、リンパ球の免疫機能と関連する抗原を抑制する。短鎖脂肪酸は、腸のバリアを維持する上で重要な役割を果たしています。ムチンは、腸上皮のバリア機能を維持する重要な因子である。短鎖脂肪酸(特に酪酸)はmuc2のプロモーターを調節してmuc2の合成を促進することができる[15.6]。アデノシン一リン酸活性化タンパク質キナーゼ(ampk)は、腸のバリア機能と密接に関連している[5.6.10]。腸内細菌の中には、il-1、il-6、il-12などの産生を促進し、igaの分泌を誘導するものがあります[14.5]。gos、短鎖脂肪酸、腸内マイクロバイオームは、体を調整するために一緒に働きます' s免疫反応。

perdijkらは実験でgosが上皮細胞のバリア機能を調節していることを確認した。wangらは12、gosが乳仔の短鎖脂肪酸をより多く産生し、炎症誘発因子(il-8とil-10)とバリアタンパク質(zo-1とoccludin claudin-1)の遺伝子発現をnf-kbとampkのシグナル伝達経路によって調節することで、免疫恒常性を調節することを発見した。gosは、下痢症状の緩和に関連する免疫応答の調節を促進する可能性がある。

ロタウイルス感染から14日後、マウスのgosグループでは腸内iga値が上昇し、抗ロタウイルスigm値が有意に上昇した[18]。研究者は2&の前生物学的混合物を与えた#39; - focusyllactose (2'- fl)とscgos / lcfosをマウスに投与し、成人したときに3価インフルエンザワクチンを接種した。結果は、プレバイオティクス食が腸内フローラのバランスを調節し、ワクチン特異的な抗体応答を促進することを示した[22]。和泉ら。[23]新生児ネズミと粉ミルク補作包含オリゴ糖など3種類(lactulose、d-ラフィノースGOS)およびBifidobacterium生后14日后に、あまりの寒オリゴ糖/ Bifidobacterium議会グループ29%複数規制T細胞は肠管(Tregs)で29%増えリンパ規制T細胞(Tregs)結腸リンパ節の内容細胞あまりの寒オリゴ糖/ Bifidobacterium Bifidobacteriumに比べてグループ研究では、gosは腸内免疫を促進することが示されています。

3腫瘍細胞の産生を抑制する

gosはプレバイオティクスとしてビフィズス菌や乳酸菌などの善玉菌の増殖を誘導することができる。その代謝物である短鎖脂肪酸は、大腸上皮細胞の代謝、エピジェネティクス、シグナル経路、遺伝子発現などの抗がん免疫機構に関与しています[24,25]。短鎖脂肪酸はgタンパク質共役受容体(gprs)のリガンドとして作用する。短鎖脂肪酸gprsに結合する3つの主要な受容体であるgpr41、gpr43、およびgpr109aは、腸内微生物の抗がん機構に関連している[26]。gprsの活性化は、腫瘍細胞形成のメカニズムを阻害し、大腸がんを効果的に標的とするエピジェネティックおよび免疫学的特性を有する[27]。短鎖脂肪酸によって刺激される制御性t細胞上のgpr43の活性化は、前がん期の炎症反応を阻害する。gpr109aはil-18とil-10を低下させ、il-6とil-17を上昇させる。一方、酪酸はgpr109aの発現レベルを上昇させ、結腸腫瘍細胞を阻害する[26]。

短鎖脂肪酸は、ヒストンの調節や細胞のシグナル伝達に影響を与えるなど、他のメカニズムを通じてがんを抑制することができる。これらの規制のほとんどは遺伝子調節に依存している。例えば、酪酸は大腸がん細胞においてp57の発現を亢進させ、アポトーシスを誘導し、増殖を抑制する。酪酸は、p57 mrnaの転写を増加させるヒストン脱アセチル化酵素(hdac)を阻害し、p57 mrnaの分解を阻害するmir-92aレベルを低下させることによって、p57の発現を増加させる[28]。

一方、短鎖脂肪酸は、腫瘍細胞の増殖や代謝に関与するmuc4の発現を低下させ、チロシンキナーゼ(syk)に作用して腫瘍細胞の生存を阻害する[29]。関連付けられた腸プロバイオティクス(善玉菌役割结肠がんBifidobacterium乳酸菌などの変化にいる理由は細菌プロデュースによるshort-chain脂肪酸代謝301および一部の規定により毒性を合成発ガン物質酵素など規制されβ-glucuronidase、アゾ還元酵素、nitroreductaseやcarcinogens.31にステープルする処理を有効腸内プロバイオティクスは、免疫および細胞応答の観点からもがんを抑制することができる[32]。例えば、乳酸菌によって. hilgardii、l . paracasei、がん细胞の増殖を抑制するdownregulatingβ-catenin、Bcl-2とupregulatingバックスが引き起こします肠内ビフィズス菌がdownregulate proinflammatory要因NF -κB-p65剤、適応できる様受容体(TLRs)。例えば、乳酸菌acidophilusはzo-1、occludin、muc2、tlr2を増加させ、tlr4とcox-2を低下させ、抗原提示細胞(ap)の活性とcd4 + tの数に影響を与える 細胞数、apc活性の増加、ヘルパーt (th)細胞活性の阻害[33]。この一連の制御機構は大腸がんの抑制に重要な役割を果たしています。

fernandezたちは、大腸がんモデルマウスに、10% (w/w)のgosを含む飲料水を与えた。20周間後に消化管組織を分析したところ、gos群の結腸腫瘍細胞の数が有意に少なかった。また、ゲノム塩基配列を解析した結果、炎症誘発性細菌の系統と種の数が大幅に減少し、ビフィズス菌などの有益な細菌の数が大幅に増加した。134]。本研究は、gosの経口投与が大腸がんの予防に有効であることを示唆しています。

4人体のミネラル吸収を改善します

gosはミネラルの吸収を増加させることができる。腸内フローラを介した過程で、gosは短鎖脂肪酸や乳酸に変換され、腸内環境のphが低下します。酸性環境では、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、銅イオン、マンガンイオン、亜鉛イオン塩が可溶性になります。これらのイオンは、骨マトリックス成分の形成やコラーゲン合成の補因子として重要な役割を果たしています。gosはまた、腸内のミネラル吸収面を保護し、骨の健康を保護します[35-38]。

gosによって産生された短鎖脂肪酸は微絨毛に吸収される。乳酸や酪酸は、腸細胞や結腸上皮細胞の成長因子であるgタンパク質共役受容体gpr41やgpr43に結合して、腸内のミネラル吸収の表面積を増やし、ミネラル吸収を増加させる[39]。酪酸やプロピオン酸などの短鎖脂肪酸は、カルシウム結合タンパク質- d9kの遺伝子発現を増加させ、カルシウム結合タンパク質の合成に重要な役割を果たしている[40]。短鎖脂肪酸は、骨の成長を促進し、関連するシグナル伝達経路で重要な役割を果たしているインスリン様成長因子1 (igf1)の合成に影響を与える[19]。kaleemullahらは[41]マウスの食事にgos(体重5 g/100 g)を添加したところ、gosの食事はカルシウム、マグネシウム、鉄などのイオンの吸収を増加させ、それによって体の成長と発達に寄与することを発見した。

5心血管疾患を改善する

5.1脂質代謝を調節する

gosは脂質のレベルを制御することができる腸内微生物との相互作用を介して血液および組織で[42]。血中脂質が高くなったり、血中脂質が異常な場合、心血管疾患を誘発する可能性がある。高濃度の低密度リポタンパク質コレステロール、トリグリセリドを豊富に含むリポタンパク質、低濃度の高密度リポタンパク質コレステロールは、心血管疾患(アテローム性動脈硬化症、冠動脈性心疾患など)の危険因子として認識されている[43]。大腸菌、achmania、christensenia、eubacterium、pasteurella、vibrio butyricusなどの腸内微生物の過剰な増殖は、血清高密度リポタンパク質コレステロール値を正に調節し、高脂血症や異常な血液脂質を容易に引き起こします[44-46]。bifidobacteria, clostridium butyricum, lactobacillus, listeria monocytogenes, streptococcus thermophilus, bacteroides, enterococcus faecium, pseudomonas aeruginosa,等,脂肪合成遺伝子の発現を阻害することに関与しています,脂肪酸酸化,コレステロール吸収,コレステロール排泄およびその他の生化学的メカニズム[46.47]。

gosはヒドロキシメチルグルタリルcoaレダクターゼの活性を阻害し、内因性コレステロール合成を阻害する。短鎖脂肪酸は、脂肪を産生する遺伝子の発現を阻害することによって、コレステロール、脂肪酸、トリグリセリド、低密度リポタンパク質を減少させる。同時に、彼らは、肝臓の脂肪生成酵素の活性を低下させることができ、腸の空腹状態の合成を活性化脂肪貯蔵を阻害します。アンジオポエチン様4は、トリグリセリドの沈着と食事誘発性肥満を抑制する[48]。

脂肪酸の酸化に関しては、短鎖脂肪酸は胆汁酸受容体(膜結合型gタンパク質共役tgr5受容体や核ファルネシルx受容体など)に影響を与える。tgr5受容体はグルカゴン様ペプチド-1 (glp-1)の産生を誘導するが、核ファネシルx受容体は産生を誘導する その活性を阻害し[49]、白色脂肪組織の質量とサイズを減少させ[50]、脂肪の合成から酸化への変換を促進する脂肪特異的インスリンシグナル伝達を増加させる。腸内微生物はトリメチルアミン酸化物を産生し、ステロールおよびコレステロール代謝によってアテローム性動脈硬化症などの疾患のリスクを低下させる[46、51]。有益な細菌を含む微生物は、酵素による胆汁酸の変換および調節、コレステロールの変換および排泄に関与している[s²]。二重盲検実験では、心血管疾患のリスク因子を有する患者をプラセボ群、マルトデキストリン群、およびgosダイエット群にランダムに割り付けた。12週間後、gos群はプラセボ群より有意に血漿コレステロール値が低かった[42]。

5.2血糖制御の機能に関する不確実性

糖尿病は2型糖尿病が最も一般的である。インスリンはグルコースの恒常性と血糖調節に重要な役割を果たしている。インスリン抵抗性は2型糖尿病の主な原因だ。内臓脂肪の過剰な蓄積は、慢性炎症、高レベルのマクロファージ浸潤、インスリン抵抗性、代償性高インスリン血症を引き起こす可能性があります。末梢組織では、炎症誘発因子がインスリンシグナル伝達を遮断し、インスリン抵抗性を引き起こす[53,54]。腸内細菌叢の変化は、1型糖尿病と2型糖尿病と直接関連している。2型糖尿病は、増加につながり、病原性クロストリジウム菌などの善玉菌β-Proteobacteria、Bacteroides Desulfovibrio、患者のBifidobacteria減った。1型糖尿病は、バクテリオイド、クロストリジウム、ヴェロネラの増加、乳酸菌、ビフィズス菌、プレボテラの減少を引き起こす。この不均衡はリポ多糖(lps)の増加と耐糖能の低下につながる可能性があります[55,561。

Animal experiments have shown that the 腸microbiotamay mediate insulin resistance in type 2 diabetes. Prebiotics or probiotics may 推進insulin sensitivity によってeffectively improving the 構成のthe intestinal flora, reduce the accumulation のendotoxins in the intestine, and reduce the 生産のpro-inflammatory factors through the NF-KB signaling pathway, reduce intestinal permeability, and reduce oxidative stress. GOS can produce short-chain 脂肪acids, which play an important 役割in glucose homeostasis through various reaction mechanisms . It activates G protein-coupled receptors, induces the release のGLP-1 and peptide yy (PYY), increases insulin, reduces glucagon secretion, and suppresses appetite [54-58]. In theory, GOS may have the potential to resist diabetes, but there is currently insufficient support from relevant clinical trials to effectively confirm this theory.

gosは代謝経路を調節し、ホルモン分泌を調節する遺伝子の発現に影響を与える。14日のhongらの実験では、gos群の血清glp-1値が上昇し、pyy値も上昇したことから、gos群がglp-1とpyyの遺伝子発現に影響を与えていることが確認されました。和泉ら[23]は、gosがglp-1およびglp-2の発現を亢進させることを示した。

gonaiら[15]は、gosが2型糖尿病患者のビフィズス菌の減少を改善し、ビフィズス菌を回復させることを示した。しかし、今回の短期実験では、gosがlpsや耐糖能に影響するかどうかは明らかにされていない。canforaらは二重盲検実験を実施し、44人の過体重または肥満(bmi、28 -40 kg/ m2)の前糖尿病の男女をgos群またはプラセボ群にランダムに割り付けた。12週間にわたり、参加者は、通常の毎日の食事に同じエネルギー含有量のgosまたはマルトデキストリン(プラセボ)15 gを追加しました。その結果、gos群の糞便中のビフィズス菌の量は5倍に増えたが、インスリン感受性に大きな変化は見られなかった。s8]別の実験では、研究者は女性の食事に1日100 mg fos /500 mg gosを3ヶ月間補充した。その結果、bmiは変わらず、空腹時の血糖値は3ヵ月後に10%下がり、総コレステロール値は13%下がった。この研究によるとGOSを与えズラばと私は血糖値および脂質代謝l値には影響を及ぼし⁵9]。

6討論

gosは、腸の健康を維持するために重要な役割を果たしています,免疫機構を調節,体を改善し、腫瘍細胞の成長を阻害'のミネラル吸収、および調節脂質代謝。gosの唯一知られている副作用は、過剰摂取による一過性浸透性下痢で、これは乳糖不耐症の人の糖アルコールや乳糖を吸収できない症状と似ている。ただし、これは機能性食品におけるgosの使用には影響しませんgosには次のような機能的な利点もある。GOS is completely soluble in water, fully soluble in milk and dairy products, has a more suitable taste, is stable in low pH and high temperatures, has low calories, can effectively prevent tooth decay, and reduce constipation. This gives GOS broad prospects in the 開発のfunctional foods and the field の健康care, benefiting all types のpeople. GOS can not only be added to infant nutritional formula foods and dairy products, but also to some non-refrigerated juices and other foods. It can not only be used as a sugar substitute to satisfy the sweet tooth of diabetics or obese patients, but also has a positive effect on the dietary needs of people with irregular eating habits, intestinal flora imbalances, diabetes, 心臓血管disease and weight control. It can also be used as a nutritional supplement for the weak and がんpatients. In summary, GOS will play a 役割in a variety of foods due to its excellent physiological functions.

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