（公財）
日本乳業技術協会 業務執行理事（信州大学名誉教授）
細野 明義

はじめに
1980年代に入り、食品に対して栄養素、風味、
健康的な体調を維持または増進させる機能についての総合的な判断基準を設けることの必要性が叫ばれるようになり、文部省（当時）の特定研究「食品機能の系統的解析と展開」（藤巻正生・お茶の水
女子大学学長）とその後の文部省重点領域研究「食品の生体調節機能の解析」（千葉英雄・京都大学教授）の成果により、食品に対して従来認識されて表1. プロバイオテイクスの健康効果
腸内環境改善、下痢の改善と予防、感染予防、抗炎症効果、抗癌性効果、抗変異原性効果、抗アレルギー効果、免疫賦活、抗ウイルス性効果、高脂血症予防、高血
圧予防、自閉症治療効果、抗肥満効果、
生活習慣病予防、抗齲蝕 症効果、歯周病、 胃内Helicobacter pylori菌の 抑 制 作
用など

いた栄養機能（一次機能）と感覚機能（二次機能）の他に、生体調節機能（三次機能）
について、しっか

なお、プロバイオティクス性の微生物としてりとした概念がつくられ、「機能性食品」
が世界に

酵母、グラム陰性細菌の中の一部菌種が知られて先駆けて提唱された。このことは主にヨーロッパ

いるが、ここではグラム陽性のBifidobacteriumの国々に対して大きな影響を及ぼし、プロバイオと乳酸菌であるlactobacilliに限定して説明する。

ティクス（probiotics）の概念の構築にも貢献を果たした。
マイルドな作用で有用菌が有害菌を抑えることを

1. プロバイオティクス
基礎概念の誕生イメージして名づけられたものである。乳酸菌とヒトの長寿学を研究していた英国の微生物生

ビフィズス菌はプロバイオティクスの代表的な菌態学者Fullerがそれまで定義されてきたプロバイ種であり、これらの菌種を中心に様々な機能が多オティクスの概念を整理し、1989年に「腸内フく報告され今日に至っている（表-1）。しかし、表ローラバランスの改善を通して宿主に有益に働く-1の総てについてその研究動向を記すことは到底

生菌添加物」と再定義したのが今日におけるプロ

不可能なので、本稿ではプロバイオティクスの概バイオティクスの概念の基礎をなしている。その念の今日的コンセンサスについて説明した上で、概念をもとに1996年Salminenは「宿主の健康や栄世界の研究者の多くが強い関心を寄せているプロ養に優位に働く生菌剤または培養乳製品」との定

バイオティクスの宿主腸管での作用機序について義を示し、腸管に限定せず宿主の身体全体に健康

概略的に解説したい。

効果を示す生菌の総称にまで定義の幅を広げた。

プロバイオティクスの接頭語である「プロ」は

図1. Elie Metchnikoff（1845−1916）と著書“Etudes Optimists sur Vieillesse,
Longevite, et Morts Naturelle”（表紙）

は爬虫類や鳥類それに魚類は比較的長命であるのに対し、哺乳類が短命なのは哺乳類が発達した大腸を持っているからであると考えた。つまり、大腸に糞便が滞留することにより腐敗菌が有害物質を産出することを許し、そのことが細胞の老化を速める原因になっていると推論した。その推論の正しさを証明するためにMetchnikoffはヨーグル
トの摂取に注目した。つまり、ヨーグルトを毎日摂取すれば腐敗菌の増殖が抑制されて乳酸菌が優勢となり、結果として整腸作用が働いて老化、老衰の速度が遅くなり、長寿を全うできると唱えるに至った。Metchnikoffのヨーグルト飲用による

その後2000年になって、FAO/WHOが食品に介

この不老長寿説はたちまち世界中に知られるよう在するプロバイオティクスのガイドラインになり、彼の死後多くの研究者がこの不老長寿説（“Guidelines for the Evaluation of Probiotics inに科学的なメスを入れ、やがてプロバイオティク

Food”）を刊行し、プロバイオティクスを「宿主にス の 概 念 が 生 ま れ る き っ か け を つ く っ た。

適当量与えたとき健康効果を発揮する生きた微生

Metchnikoffがプロバイオティクス学の生みの親物」とし、プロバイオティクスに対するSalminenと呼ばれる所以である。

の定義を一層簡略化させた。

1980年以降になってプロバイオティクスに関す

さて、プロバイオティクスの概念の確立に対る研究は一層盛んになり、今日ではプロバイオ

しウクライナ生まれの科学者、Elie Metchnikoff

ティクスの健康効果について膨大な数の論文や成（1845−1916、図-1）の慧眼がその底辺にあった書が発表されており、多様の健康効果が報告されことはよく知られた事実である。Metchnikoffはている。我国においては平成3年に「特定保健用食

ヨーグルトを摂取すると腸内の腐敗菌が抑えられ品」を制度化させたことを契機に、プロバイオティて 長 寿 が 全 う で き る こ と を 彼 の 著 書“Etudes

クスの研究が盛んになり、企業により多くの「特定

Optimists sur Vieillesse, Longevite, et Morts

保健用食品」の認定を受けたプロバイオティクス

Naturelle”（Paris, A. Maloine, 1907、図-1）に実験関連の製品が生み出され、今日に至っている。

と 疫 学 調 査 に 基 づ い て 詳 細 に 説 明 し て い る。
Metchnikoffはヒトデの幼虫にカルミン赤色色素

鏡下で観察し、食細胞が病原微生物の侵入に対し

2. バイオジェニックス、
イムノバイオティクス、
イムノジェニックスの提唱て生体防御の主役を演じているのではないかとの東京大学名誉教授の光岡知足博士は微生物の推測をし、細胞免疫学の基礎を築いた。この功績

発酵により生成された菌体成分や有効物質が、宿により、1908年ノーベル賞を受賞している。

主に対してプラスの健康機能をもたらすことをを注入すると、ヒトデ体内にいたアメーバ様の細胞が集まってきて色素を食べてしまうことを顕微

ノーベル賞の受賞をきっかけにMetchnikoffは「バイオジェニックス」（biogenics）と呼ぶことをLouis Pasteur（1822−1895）に招聘されてパス提唱し、プロバイオティクスの定義内では説明でツール研究所に移り、そこで始めた研究の課題がきない乳酸菌やビフィズス菌の保健機能をこの言“細胞はなぜ老化するのか”であった。Metchnikoff

葉で説明した。つまり、バイオジェニックスで図2. 2011年免疫学分野の研究でノーベル生理・医学賞を受賞した３人の博士（提供：北澤春樹 東北大学准教授）いる。この概念は免疫賦活化能を示す菌体内外の種々の免疫刺激性の機能成分とその利用を視野に入れたものである。
後述するように、今日のプロバイオティクス
研究は従来のように腸管菌叢による宿主に対する健腸効果の追求だけではなく、宿主の腸管粘膜免
疫系への作用解明が活発になされており、プロバ
イオティクス研究の最先端の一角を担っている。

Dr. Ralph M. Steinman

Dr. Bruce A. Beutler

Dr. Jules A. Hoffmann

我々哺乳類における生体防御機構の誘導は、は、腸内フローラを介することなく生体へ直接作侵入した病原菌を認識することから始まる。その用することにより、様々な生体調節作用、具体的認識メカニズムは、アメリカのBeutler博士とフには血圧降下、免疫賦活、アレルギー改善、血中ランスのHoffmann博士（図-2）が病原菌認識セン

コレステロール低下、整腸、抗変異原性、抗腫瘍

サー（受容体）ともいうべきToll様受容体（Toll-

作用を始め、感染予防、老化防止など示すことを

like receptor, TLR）を発見したことにより、この指している。この学説のもっとも注目すべき点は分野の研究が大きな進展を遂げている。現在ヒトバイオジェニック効果を期待する菌種は必ずしもゲノムの遺伝子解析から14種類、またタンパク生菌である必要はなく、死菌体にもそれらの作用

質レベル解析では11種のTLRが存在しているこのあることの可能性を示唆していることである。

とが判明している。TLRにはグラム陽性菌の細この場合、プロバイオティクスを含めた有用細菌胞壁であるペプチドグリカンや酵母の細胞壁成分などの細胞壁を構成するペプチドグリカン、テイのザイモサンを認識するTLR2、ウイルスの2本

コ酸、リポテイコ酸および菌体外多糖などが対象

鎖RNAを認識するTLR3、グラム陰性の細胞壁成になるが、これらについて検討を行ったin vitro

分リポ多糖やリポテイコ酸を認識するTLR4、鞭での多くの研究論文から上記の効果が死菌体にも毛フラジェリンを認識するTLR5、細菌の非メチ見出されることが証明されている。

ル化DNAを認識するTLR9などが存在する。これ

一方、アメリカの科学者Clancy博士は2003年にプロバイオティク
スの中でも特に腸管免疫系に働きかけることで免疫賦活の作用に優れた菌種をイ
ムノバイオティクス（immunobiotics）と呼
ぶ こ と を 提 唱 し た。
これを更に発展させたイムノジェニック
ス（immunogenics）という概念が東北大学
グループの齋藤・北澤によってなされてら 一 連 のTLRフ ァ ミ リ ー は そ れ ぞ れ 細 菌 に 備

図3. Toll 様受容体（TLR）
ファミリーと細菌性モデュリン（下里、2005）

わった特異的な分子パターン（pathogen associatedる。さもないと代謝は停止し、死滅してしまうか

molecular patterns; PAMPs）をもつ細菌性モデュリ

ら で あ る。 そ の た め 乳 酸 菌 や ビ フ ィ ズ ス 菌 はンを認識すると共に宿主に対するサイトカイン誘

FADHやNADHを酸化型に戻すためにピルビン酸

導能を示し、免疫応答の制御を行うものと考えら

から乳酸をつくる経路を確保し、FADやNAD＋をれている（図-3）。

再生させ生命維持に欠かせないエネルギー源としさらに、北澤らは腸管関連リンパ組織（gut-てのATPを生み出している。グルコースからピ

associated lymphoid tissue; GALT）に お い て

ルビン酸に至る経路は菌種で異なっており、ホモ

TLR9が顕著に発現することを見出している。こ発酵型乳酸菌では解糖系、ヘテロ発酵型乳酸菌でのことはTLR9が病原細菌由来のDNA（モチーフ）

は主としてペントースリン酸経路、ビフィズス菌に対しても同様の認識性を持ち、免疫の活性化に

ではビフィズム経路によってグルコースからピル寄与している可能性を示唆している点で注目されビン酸が生成される。ヒト腸管において乳酸菌やる。さらに、乳酸菌由来の免疫活性化能を持つ機

ビフィズス菌が乳酸を産生することはFADHや能性モチーフの評価系として、ブタTLR9遺伝子

NADHをFADやNAD＋に戻すためということになを哺乳動物細胞で強制発現させたブタTLR9トラ

るが、宿主側からすると、産生された乳酸は整腸

ンスフェクタントを用いての免疫評価系を世界にの上で極めて大きな意義を持っている。つまり、

先駆けて提案している。この成果は齧歯類と霊長

乳酸菌やビフィズス菌により腸管内で作り出され類の免疫反応のギャップをより霊長類に近づけたた多量の乳酸は大腸の上行結腸や横行結腸で他の評価法として、今後の利用が多いに期待される。

細菌による資化が盛んに進み、酢酸やプロピオン
酸、酪酸に誘導され、特にプロピオン酸や酪酸な

３. プロバイオティクスの宿主腸管に対する作用機序
1）腸内菌叢に対する作用

どの短鎖脂肪酸の濃度が100mmol/L以上になる
ため、pHも５～６前後と低くなって有害細菌の生育が抑制されるからである。ブタの小腸を用いて実験を行った塚原ら（京都府大）のグループは小プロバイオティクスの古くから知られた最も腸の絨毛萎縮の回復促進や大腸粘膜上皮の生育に重要な機能として整腸作用があげられる。整腸作

対しプロピオン酸や酪酸といった短鎖脂肪酸がヒ用は乳酸菌やビフィズス菌などのプロバイオティ

ストン脱アセチル化酵素に対する阻害効果を示す

クスが生きていることによって発揮される。そのことを明らかにしている。このことはプロバイオ

意味において整腸作用はプロバイオティクスの定

ティクスがもたらす整腸作用の新しい側面として義に叶った代表的機能と云える。

注目される。

乳酸菌やビフィズス菌は自らの生命維持に必

さらに、プロバイオティクスのlactobacilliが抗要なエネルギーとなるアデノシントリホスフェー

菌性のペプチドであるバクテリオシンを生産する

ト（ATP）を産生する場合、グルコースを嫌気的ことはよく知られた事実であり、Lactobacillusに資化してピルビン酸を産生することがまず出発

reuteri の 産 生 す る ロ イ テ リ ン やLactobacillus

点となる。その過程で主としてフラビンアデニン

gasseri LA39の産生するガセリシンなどはその作

ジヌクレオチド（FAD）もしくはニコチン酸アミ

用機序まで深く研究された例である。これらバク

ドアデニンジヌクレオチドリン酸（NAD＋）などのテリオシンは腸管内で腐敗菌の増殖を抑え、また補酵素を還元させてそれぞれFADH、NADHとす

前述したように乳酸の示す抗菌性は酢酸のそれよるが、これら還元型の補酵素を再び酸化型、つまりも強いので、いずれも腸管におけるpHを局所

りFADもしくはNAD＋ のかたちに戻す必要があ

的に低下させることにより病原性微生物の生育性

われる菌種が他の菌種、例えばE.coli な

表2. 乳酸菌により産生されるバクテリオシン
クラス（サブクラス）

クラスⅠ

クラスⅡ

主な特徴
異常アミノ酸を含む
低分子ペプチド酸・熱に安定代表的なバクテリオシン

どの細胞壁に比べて遥かに吸着能が高いことも興味深い現象である。
腸管フローラは、代謝産物や栄養素

ナイシンA, Z, Q
ラクテシン481
ラクテシン3147の競合といったフローラの内的要因にはじまり、腸管整理、食餌、薬物、生
活環境、外来微生物さらには宿主の年異常アミノ酸を含まない
低分子ペプチド酸・熱に安定齢、遺伝、消化管部位などの外的要因によって変動する。本稿では乳酸菌や（Ⅱa）

抗リステリア活性
Ｎ末端にYGNGV配列あり

ビフィズス菌による乳酸、短鎖脂肪酸

ペデイオシンPA-1
ロイコシンA

さらには抗菌物質の産生の観点から整腸作用や抗変異原性について説明して

（Ⅱｂ）

（Ⅱｃ）

2分子の相乗作用により抗菌活性を発揮

ラクトコッシンG

N末 端とC末 端がペプチドで結合した環状構造

エンテロシンAS-48
カゼリシンAきたが、これらの他にプロバイオティ
クスの示す乳糖分解性による乳糖不耐症の予防、タンパク分解酵素に基づく
抗菌ペプチドの生成、コレステロールの脱抱合活性などについても詳細な報

（Ⅱｄ）

その他の
クラスⅡバクテリオシン

告がなされている。

ラクテシンA
プランタリシンA（川井ら、2010）

2）
宿主の免疫系に対する作用（ⅰ）
プロバイオティクス認識機構が抑制され、結果として腸内菌叢の改善に寄与す

生体の免疫システムには、先天的な自然免疫

ることにつながっている。なお、表-2にクラスⅠと後天的に生じる獲得免疫の2種類がある。後者

バクテリオシンおよびクラスⅡバクテリオシンの獲得免疫はヒトなどの高等動物にしか存在しな（別名ランチビオテイク）と呼ばれる低分子ペプチ

いのに対し、前者の自然免疫は昆虫からヒトまでドを示した。ランチビオテイクの最大の特徴はそ

広く保有されている。自然免疫を担当する細胞はの構造中に翻訳後修飾された異常アミノ酸が存在

外界から細菌などが侵入すると、これをすばやくしていることであり、もっとも有名なのがナイシ攻撃し、獲得免疫を活性化させるといった働きをンである。

する。前述のTLRファミリーがその認識メカニ

一方、筆者らは発酵乳の製造に用いられる乳酸

ズムの主役を果たしている。外来性微生物の存在

菌やビフィズス菌の抗変異原性について研究ををいち早く探知することは、生体防御において極行ってきたが、食品由来のヘテロサイクリックア

めて重要である。それら外来微生物の菌体構成成

ミン類が示す変異原性を著しく減弱させることを分としてのリポポリサッカライド、ペプチドグリ

多くの菌種に見出してきた。さらに、プロバイオ

カン、リポタンパク、マンナン、リポタイコ酸、

ティクスの細胞壁がヘテロサイクリックアミン類を非 メ チ ル 化CpGモ チ ー フ を 有 す るDNA

吸着させ、排出に導く作用のあることも実験的に（CpGDNA;菌体由来の核酸）は前述の細菌性モデ

確認している。この吸着メカニズムは今のところ

ユリンの構成単位であり、哺乳動物の免疫系、と十分に説明されていないが、死菌体においても同

くにマクロファージや樹状細胞はこれらの外来性じ現象が認められ、かつプロバイオティクスと云

微生物の菌体構成成分をいち早く認識する。

表3. プロバイオティクスの免疫調節作用
対 象

ヒト

マウス

菌

種

主な作用

Bifidobacterium lactis Bb-12
Lactobacillus rhamnosus GG

アトピ－性皮膚炎の炎症緩和

Bifidobacterium lactis Bb-12
Bifidobacterium breve YIT4064
Lactobacillus rhamnosus GG

ロタウイルスに対するIgA 産生量の増加

Lactobacillus acidophilus La1

好中球や単球の貪食能の亢進

Bifidobacterium lactis HN 019

末梢血細胞中のCD4 CD25 T細胞、NK細胞の増加、貪食活性、NK1活性の増加

Bifidobacterium lactis

糞便中や乳中の抗βラクトグロブリン、IgA産生量の増加

Bifidobacterium breve YIT 4064

パイエル板細胞の抗インフルエンザウイルスIgA産生量の増加

Bifidobacterium bifidum
Lactobacillus casei Shirota
Lactobacillus gasseri

マウス脾臓B細胞の細胞増殖が亢進し、抗体産生量とIgA産生細胞数が増加
OVAで感作したマウス脾臓細胞と、加熱菌体のin vitro での共培養によりIFN-γ、IL-12産生を促進し、IL-4、IL-5、IgE産生を抑制

Lactobacillus plantarum L-137

マウス脾臓細胞とin vitro での共培養でIL-12とIFN-γ産生を亢進

＋＋（柳橋・細野・上野川、2010）

図4. 樹状細胞を介してのIgA産生誘導
におけるプロバイオ
ティクス研究の中核をなしている。表-3はプロバイオティクスの腸管免疫系や全身免疫系に対する免疫調節作用の報告例を示したものである。腸管に達した
プロバイオティクスや他の微生物はGALTを形成するリンパ組織の一つであるパイエル板（Peyer patch）のM細胞（membranous cell）に
プロバイオティクスが腸管免疫系や全身免疫取り込まれる（図-4）。しかし、あらゆる微生物が系に影響を及ぼしていることはよく知られた事実

腸管免疫系で受入れられるのではなく、排除されであり、この分野の研究論文は極めて多く、今日る微生物も存在する。その認識はM細胞の下（腸図5. LKM512およびスペルミン経口投与がマウス寿命に与える影響（松本ら、2010）

TGF-β（transforming growth
factor-β）などのサイトカインにより、Ｂ細胞（IgA＋B細胞）へと誘導され、IgA＋B細胞は、腸管粘膜
固有層に移行してIgAを産生すると一般的に説明されている。しかし、個々のプロバイオティク
スについては十分な解明がなされていない。
slgAの腸管上皮からの分泌に関連して協同乳業の松本らが興味深い現象を報告している。松本らはポリアミンがslgAの分泌促進に強く関与しているとするButs
らの報告（1993）に基き高齢者に管粘膜固有層側）に存在する樹状細胞やマクロ

LKM512ヨーグルトを1日当り100g、２週間摂取

ファージによって行われる。樹状細胞はカナダのさせたときの糞便中のポリアミンの量を調べ、Steinman博士（図-2）により発見された細胞であLKM512ヨーグルトの投与によりBifidobacterium

り、侵入菌のPAMPsを認識するTLRを発現してanimalis subsp. lactis LKM512の菌数が増え、プいる。マクロファージに比べ抗原提示の強い細菌

トレッシン、スペルミジン、スペルミン（SPM）に対し強い除外作用を発揮する特性を持っていといったポリアミンの含量が有意に増加することる。プロバイオティクスの場合は、腸管免疫組織を明らかにしている。同時に、プロバイオティク

内に到達して、免疫系を修飾し、さらに全身免疫ス（LKM512）が腸管バリア機能を誘導し炎症原因

系にも影響を与えている。つまり、腸管免疫系に物質の体内への侵入機会を減少させ、さらには腸到達したプロバイオティクスは様々な免疫細胞に

管粘膜固有層および全身性免疫の炎症抑制の誘TLRを介して作用する。この他にもT細胞の活性導、慢性炎症の軽減、抗酸化効果、抗変異原性の化、腸管上皮細胞の増殖、IgA産生の促進、炎症発揮などを示す優れたプロバイオティクスであるの抑制といった働きを通して免疫機能を発揮す

ことを明らかにした。さらに、雌性ICRマウスをる。

10 ヶ月齢飼育後、LKM512（109/kg/dose）
投与群（n=20）、SPM（3mg/kg/dose）投与群（n=20）およ（ⅱ）
プロバイオティクスのIgA産生誘導

び生理的リン酸バッファー投与（対照）群（n=19）

腸管上皮細胞層においては病原性微生物を排に分けて、それぞれ11 ヶ月間投与した（3回/週）。

除する仕組みの中でもっとも重要なのが分泌性のその結果、図-5に示すように、LKM512群で明ら免疫グロブリン（slgA）である。成人の場合であれ

かな寿命の伸長のあることを認めている。生存率

ば１日200mg以上のslgAが腸管上皮から分泌されが70%になる時点では対照群と比較して約6 ヶ月ると云われている。パイエル板のM細胞に取り込の寿命の伸びで、これはマウスの平均寿命（2年）

まれた微生物抗原の情報は、図-4に概略を示しの1/4に当たり、平均寿命から割り出した人（日たように樹状細胞を介してT細胞に伝えられる。

本人）換算年齢では約20年に相当するという驚異

T細胞が産生するインターロイキン-5（IL-5）や的な結果である。

おわりに
本稿ではプロバイオティクスに関する膨大な学拡げられている。今後プロバイオティクスのBTについての十分なデータが蓄積されることも併せ期待したい。

術情報の中からプロバイオティクスの概念の今日的コンセンサスと宿主腸管における作用機序を中最後に本稿をまとめるに当たり、プロバイオ

心 に し て 解 説 し た。 本 誌No.477（2012年、 夏 季

ティクスに関する多くの最新資料を提供して下号）に上野川教授が抗アレルギー作用を含め腸管さった東北大学准教授

免疫の発現機構について詳述しておられるのでそ

同乳業株式会研究所の部分には言及せず本稿をまとめた。葦の髄から表したい。

天井を覗いただけかもしれないが、我々の健康の増進・維持の上でプロバイオティクスが果たす役
割が如何に大きいかを認識して戴ければ幸いである。
現在のところプロバイオティクスは「生菌」状態であることを条件にしてその定義がなされているが、宿主腸管に対し様々な作用を発揮する場
合、どこまで生菌でどこから死菌であるかの境界線が不明である。その意味でプロバイオティクスの定義そのものについても今後の研究が進むにつれ、修正がなされる時がくるかも知れない。
また、プロバイオティクスと食品マトリックスとの関連もプロバイオティクスの正しい利用の上で極めて重要であるが、現在のところ残念ながら明確な知見が十分得られていない。今後、優れた機能を発揮するプロバイオティクスの食品への利用に当たって十分な検討が必要である。国際酪農連盟（International Dairy Federation）
でもこの問題に取組む方針を示しており、その成果が待たれるところである。さらに、プロバイオティクスの安全性の評価についてもプロバイオティクス利用に際して十分に留意する必要がある。乳酸菌やビフィズス菌は一般認識としてGRAS（Generally
Recognized As Safe）
としての認識が確立されているが、プロバイオティクスが日和見的であることや細菌転移（bacterial translocation; BT）
を行う
ことが報告されている。BTとは、腸内細菌が腸管外組織に移行して惹起される病態のことである。現在、BTは生菌以外にも死菌やエンドトキシンなどが腸管壁を越え移行することにも概念が北澤春樹博士ならびに協
松本光晴博士に深く謝意を