朝の食物繊維摂取と腸内細菌叢のバランス
早稲田大学 先進理工学研究科 電気・情報生命専攻
薬理学研究室 教授 柴田 重信

私たちの体には、ほぼ1日周期でリズムを刻む「体内時計」が備わっています。昼は活動的になり、夜は休息モードに入る基本的な生活リズムは、この体内時計のはたらきによるものです。近年、体内時計は腸内細菌叢にも影響を及ぼしていることがわかってきました。また、腸内細菌のエサとなる食物繊維を摂取する時間帯によって、腸内細菌叢のバランスが変動することが、早稲田大学の柴田重信先生らの研究で確認されています。
『食べる時間でこんなに変わる時間栄養学入門』（講談社）などの著書もある柴田先生に、その研究の概要を伺いました。

体内時計と食事・栄養の関係とは●体内時計は、脳だけでなく臓器や筋肉にもあるのですか。
体内時計を動かす元は「時計遺伝子」と呼ばれ●まず、体内時計とはどのようなものかをお教えください。

るもので、脳だけでなく肝臓、膵臓、肺、腎臓、体内時計は、まさに我々の身体に備わった時計床下部にある視交叉上核に発現している時計遺伝機構で、約1日を周期として時を刻み、ホルモンの子は「主時計」、末梢組織で発現している時計遺分泌や代謝、睡眠リズムといった概 日 リズムを制伝子は「末梢時計」と呼ばれます。現在、20 個程御しています。例えば女性の生理は 30日前後の周度の時計遺伝子が見つかっており、これらは時計期で毎月訪れますが、これも体内時計のはたらきを構成する針や歯車、電池などの部品の役割をしによるものです。1日周期だけでなく、季節性周期ています。

がい じつ

リズムによっても私たちの身体は変動することがわ
かっていますが、通常、体内時計という場合は、約 1日を周期とする概日リズムを指します。

骨格筋など末梢組織にも発現しています。脳の視●最近では「時間栄養学」という言葉を耳にしますが、これはどのようなものでしょうか。

約 1日というのは、ヒトの場合、24 時間より15時間栄養学とは、食・栄養と体内時計の関係を～ 20 分程度長いと考えられているからです。した調べる学問で、2 つの方向性があります。一つは、がって、このズレを調節する機構が必要となりま体内時計が食や栄養のはたらく時刻を規定していす。その機構は 2 つあり、一つは朝の光です。朝ることを調べる学問。もう一つは、食や栄養が体起きて光を浴びると、脳にある体内時計が24 時内時計の周期や振幅、位相などに影響しているこ間にリセットされます。もう一つは食事や運動でとを調べる学問です。前述の、朝食が体内時計をす。朝の食事や午前中の運動が刺激となり、臓リセットするというのは、後者の方向性での時間器や筋肉などにある体内時計が24 時間に調節さ栄養学です。

れます。

後者の時間栄養学についてもう少し詳しく説明
すると、最近、食品や食品成分の中に、体内時計に作用する可能性のあるものが報告されています。

態で飼育しているマウスに移植すると、移植され例えば、グリシンやトリプトファン、L‐セリン、γ‐たマウスも肥満となってしまったのです。このこと

アミノ酪酸（GABA）、テアニン、オルニチン、ヒから、肥満の原因の一部は腸内細菌叢の不調にスチジンなどのアミノ酸が睡眠に関連する時計遺あると考えられます。

伝子の発現に影響を及ぼすことがわかっています。

●前者の、体内時計が食や栄養のはたらく時間を規定するという方向性では、どのような研究がありますか。

食事に含まれるたんぱく質は、アミノ酸やペプチ朝の食物繊維摂取が腸内細菌叢の多様性を高める●食物繊維の摂取時刻と腸内細菌叢の多様性の関係も研究されていますが、具体的におドに分解されて吸収されます。動物の研究では、聞かせください。

朝から昼にかけてこれらの分解物の吸収が良いこ

朝と夕に高脂肪食を与えている食生活不良のモとがわかっています。また、フレイル（加齢に伴いデルマウスを2 群に分け、水溶性食物繊維の一種筋力など身体機能や認知機能の低下がみられる状であるイヌリンを片方は朝方、もう片方は夕方に与態）に関する研究では、1日のたんぱく質の摂取量えました。実験開始後約 2 週間の腸の内容物を抽とともに、朝のたんぱく質摂取がフレイルに予防出し、食物繊維の代謝産物である短鎖脂肪酸な的にはたらくことも報告されています。例えば朝にどを測定したところ、朝方にイヌリンを摂取したマたんぱく質を摂取する朝型高齢者は、夜に多く摂ウスでは、夕方に摂取したマウスに比べ短鎖脂肪取する夜型高齢 者より、筋量が多く、握力が高酸が多く産生されていました。また、腸内容物のかったという報告もあります。

水素イオン濃度を測定すると、朝にイヌリンを与えた群は酸性側に傾いており、悪玉菌の繁殖が阻害

時計遺伝子と腸内細菌叢のバランス●先生の研究では、腸内細菌のバランスも1日の中で変動しているとのことですが、これはどのようなことでしょうか。
体内時計は腸内細菌叢のバランスにも影響を及されていることが示唆されました。
さらに腸内細菌叢の多様性も、朝方にイヌリンを与えたマウスのほうが高いことがわかりました。
腸内細菌叢が良くない状態はディスバイオシスと呼ばれますが、朝方にイヌリンを摂取するとディスバイオシスが改善されるわけです。の糞便を調べたところ、朝と夜では明らかにそこに●なぜ、朝方の食物繊維摂取は夕方の摂取より良いでしょうか。

含まれる腸内細菌叢のプロファイルに違いがみられその理由の一つとして、夕食前より朝食前のほました。つまり、腸内細菌叢は1日の中でダイナミッうが長時間、絶食状態だったことが挙げられます。

クに変動していることがわかったのです。マウス

絶食状態が長かった朝ほど、腸の蠕動運動が活は、活動期に多くのエサを摂取したり運動したりす発である可能性が考えられるからです。

ぼしています。マウスを使った試験で、朝・昼・夜る一方、休息期では腸の活動も低下するため、腸そこで、次にイヌリンを含む食事を1日1食、朝内細菌叢のバランスに変化が生じたと思われます。に食べるマウスと夜に食べるマウスで検討しました。

また、時計遺伝子がはたらかないマウスや、体つまりどちらの群も約 20 時間の絶食後に4 時間程内時計がずれた、つまりシフトワーク（交代制勤度食べることになります。その結果、pH、短鎖脂務）のような状態のマウスをつくって調べたところ、

肪酸量、腸内細菌叢の多様性において、朝食群これらのマウスでは腸内細菌叢の多様性が低下すと夕食群の差はなくなりました。このことから、十ることがわかりました。シフトワークモデルのマウ分に絶食時間がとれた後の食事が腸内細菌叢のスでは肥満の状態もみられました。興味深いこと

健康維持に重要な役割を果たしていることが推測に、シフトワークモデルのマウスの糞便を正常な状されます。

●ヒトを対象とした試験についてはいかがでしょうか。

もたらすのは、菊芋を食べてからの経過時間ではイヌリンを豊富に含む菊芋を朝食時に摂取したなく、体内時計支配による腸内細菌への時刻情報場合と夕食時に摂取した場合のいずれが腸内細菌伝達が大きな意味を持つと考えられます。朝食時叢にとって効果的かを調べてみました。の菊芋は消化管を通過して4 ～ 5 時間後の昼頃に朝食時に菊芋を食べてから24 時間後に快便を約 30人の高齢者を2 群に分け、7日間にわたり、は腸内細菌のエサになり、短鎖脂肪酸がつくられ朝食時もしくは夕食時に菊芋パウダー 5gを水に溶て腸内環境の改善が起こり、それが持続して翌朝かして飲んでもらいました。そして、この試験開始の便通で表れるということです。

前と7日間の菊芋パウダー摂取後に、糞便を採取しなお、この試験では便秘尺度での変化は認めてpH、短鎖脂肪酸量、腸内細菌叢の変化を調べられましたが、pHや短鎖脂肪酸、腸内細菌叢のました。また、便秘尺度という指標を用い、菊芋構成要素については変化が確認できませんでした。

摂取が便通にどのように作用したかも調べました。

個人間の差が大きく、菊芋の朝食摂取群と夕食摂すると、菊芋摂取前と比較して、朝食摂取群に便取群の比較が行えなかったのです。

通が良くなった人が多い結果となりました（図1）。
試験前の予想では、夕方に食物繊維を摂取するほうが、翌朝の便通に良い効果を及ぼすのではないかと考えていました。市販の便秘治療薬は、朝の食物繊維の摂取は血糖値の上昇抑制にも効果的たのでしょうか。その理由を次のように考えました。

●朝の食物繊維の摂取と血糖値の変動に関する研究も行われていますが、その内容をお教えください。

ヒトの身体には時計機構が備わっていますが、食物繊維は血糖値の上昇抑制に有効であること腸内細菌は時計遺伝子を持っていないため、宿主が多くの研究によって報告されています。そこで、である私たちの時計機構が腸内細菌に時刻情報を食物繊維を朝食時に摂る場合と夕食時に摂る場伝えていると思われます。夕方から夜にかけては、合の血糖値の変動についても調べました。

夕方服用すると翌朝快便となるタイプが多かったからです。では、なぜ朝食摂取のほうが効果的だっ私たちの腸は活動休止モードになります。腸の蠕65 歳以 上の健 康な高齢 者 30 名を、菊 芋パウ

動運動が不活発になり体温も低下するため、腸内ダー 5gの朝食摂取群と夕食摂取群に分け、15 分細菌の活動性も低下し、食物繊維というエサが来ごとに24 時間の血糖測定が可能な装置を腕につても十分に利用できません。一方、朝は腸の活動けて血糖値の変動を調べました。試験は 2 週間かが盛んになるため、腸内細菌の活動性も上がり食けて行い、1 週目はベースラインとして日常生活を物繊維を利用しやすくなるのではないでしょうか。

維持し、2 週目に菊芋パウダー食を摂取してもらいました。
菊芋摂取前後の食後血糖値を比較すると、朝食摂取群では朝・昼・夕の各食後で菊芋摂取前に比べ摂取後の血糖値の上昇が抑制されていました。一方、夕食摂取群では夕食と翌朝食においてのみ摂取前に比べて血糖値の上昇が抑制されていました（図 2）。朝食摂取群で、朝食だけでなく昼食や夕食後の血糖値の上昇が抑制されたのは「セカンドミール効果」（＊）
によるもので、夕食摂取群

図1

菊芋の朝摂取と夕摂取による便秘スコアの比較便秘尺度で5点以上の便秘だった人に対する、菊芋の朝摂取群と夕摂取群の比較。朝摂取群は、便秘の改善効果がみられた。すべての被験者は朝に排便習慣がある。
Kim, Chijikiら（Nutrients, 2020）では 2 食目である朝食までの時間が長いことからセカンドミール効果が小さいのだと思われます。
さらにこの試験では、菊芋を摂取することで血糖値が抑制されやすい人と、抑制されにくい人に朝食摂取群
摂取前［mg/dL］

0

朝食（菊芋パウダー）

60120

昼食

［mg/dL］

摂取期間

夕食［mg/dL］

540

540

540

460

460

460

380380380180240［分］

060120180

240

［分］

060120180

240

［分］

夕食摂取群
摂取前
［mg/dL］

0

図2

夕食（菊芋パウダー）

60120

朝食（翌日）［mg/dL］

摂取期間

昼食（翌日）［mg/dL］

540

540

540

460

460

460

380

380

380

180

240

［分］

060120

180

240

［分］

060120

180

240

［分］

菊芋の摂取タイミングによる各食事の血糖値変化
血糖値変動に対する、菊芋の朝食または夕食摂取での作用。折れ線グラフはそれぞれの食事の血糖の経時的変化（1週間分の平均値）
で、棒グラフは1週間分の菊芋摂取前と摂取後の各食事の食後血糖上昇曲線下面積（AUC）。
＊p ＜0.05, ＊＊p ＜0.01
Kim S（Nutrients, 2020）

分けて、腸内細菌のプロファイルも調べました。

朝型か夜型か、シフトワークかなど、生活リズムのその結果、血糖値の抑制作用が強い人ほど、バク視点を含めた個人別の時間栄養指導を目指すもの

テロイデス門の細菌の割合が大きく、多いと肥満です。になりやすいといわれるファーミキュティス門の割具体的には、スマホのアプリやセンサー、カメ合が小さくなっていました。このことから、菊芋のラなどを通して活動量や心拍数、食事記録などを摂取によって血糖値が上昇しにくい人ほど、腸内とり、人工知能（AI）によってその人の生活リズム細菌叢も良好な状態にあることが示唆されます。に合ったメニューや食事のタイミングなどをアドバイ＊セカンドミール効果：最初の食事で血糖値が上がりにくい食事を摂ると、次の食事の後まで血糖値が上がりにくい状態が続くこと。

スできるシステムの構築を目指しています。また、減量プログラムの実行性を促進するために、「実行できたら飲食店のクーポンをプレゼントする」など個人別栄養指導への時間栄養学の活用を目指してゲーム感覚で楽しみながら取り組める仕組みも盛り込みたいと思っています。
AIを活用することで、人 生 100 年時代の健康●時間栄養学の今後の展望をお聞かせください。

寿命の延伸が大いに期待されています。そのとき、現在、「時間栄養学視点による個人健康管理シ「時間栄養学」は多大な貢献を果たすと信じていステムの創出」というテーマで、科学技術振興機構（JST）のプロジェクトを進めています。これは、ます。