2014-09-03

『少食のしくみ-2』~腸内細菌が、食べた植物を材料に必要な栄養素を創りだす

「1日青汁一杯、50Kcal」という超小食を十数年実践しながら元気に過ごしている森美智代さんの事例を1つの切り口として私たちの「食」を考えるシリーズ:『少食のしくみ』の第2回です。

前回は、森さんの著書『食べること、やめました』から、少食のしくみの鍵を握るのは、腸内が「まるでウシのなかのような植物動物に近い細菌構成」になっていることだと分かりました。  そこで、今回は、「ウシの消化吸収、常在細菌との共生関係」を明らかにし、森さんの「少食のしくみ」に迫ります。

 少食のしくみ2=画像1 ウシは、牧草だけを食べて日々成長し、500kgを超える巨体となり、毎日大量の牛乳を作ります。

なぜ、それが可能なのでしょうか?

その鍵をにぎっているのが「常在微生物との共生関係」、その具体的なしくみが「反芻」と「4つの胃袋」です。

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反芻とは「一度飲み下した食物を口の中に戻し、かみなおして再び飲み込むこと」で、反芻をする動物を「反芻動物」と総称し、ウシやヒツジなど、いずれも偶蹄類に属しています。反芻には、他の動物には見られない、ウシと微生物の共生関係がよく現れています。 

■反芻動物の4つの胃

「ウシの4つの胃」

「ウシの4つの胃」

ウシやヒツジなどの反芻動物には、第1胃~第4胃までの4つの胃があります。  第1~第3胃を合わせて「前胃」といい、特に第1胃と第2胃は「反芻胃」と呼ばれます。「後胃」または「腺胃」と呼ばれるのが第4胃で、ここだけに胃液や粘液を分泌する「胃腺(いせん)」が現れています。第4胃はヒトの「胃」にあたる器官です。

 第1胃はルーメンとも呼ばれ、成牛で150~250リットルの膨大な容積をもち、そこには、細菌をはじめとする様々な微生物が多く生息しています。それは、いわば「巨大な醗酵タンク」として機能しています。その数は、内容物1g当たり10~100億という膨大な数で、その重量は原虫類だけで2Kgにも及びます。

 反芻動物も胎児として母体内にいるときは、胃の中に微生物は存在しません。生後、母体に接する間に入ると考えられています。母ウシと一緒に生活している間に、母ウシの第1胃に含まれる多くの微生物が子ウシに入りまし。生後2~3ヶ月までに微生物との共生が十分にできるようになり、次第に母乳を離れ、草食を始めるようになります。

 

■反芻の流れ

「胃への食料の出入りの流れ」

「胃への食料の出入りの流れ」

飼育されている牛の場合、反芻は1日に10回ほど行われ、これに10時間を費やします。

 飲み下した食物はまず、反芻の中心的な役割を担う第1胃に入ります。ここで、食物と唾液が混ぜ合わされ、それを微生物により発酵され、〈短期脂肪酸が生産されます。(その一部は第1胃と第2胃で吸収されます)

 第2胃に入った食物は、口腔に戻され、再び咀嚼され、唾液と混ぜられて再び飲み下されます。

 

  • 唾液は、消化を助けるだけでなく、胃の中にタンパク質合成に必要な窒素を供給する役割も担っています。唾液は、血液を原料に作られます。血液中にはウシの体内でタンパク質が分解された時につくられる〈アンモニアが肝臓で無毒化された〈尿素が含まれてます。この尿素唾液中に分泌され、窒素を含む唾液になります。このように、普通は捨ててしまう尿素を再利用すことで、タンパク質合成に必要な窒素も供給しているのです。

 

 再び飲み下された食物は、第3胃に入りここでさらに発酵した後、第4胃に移ります。第4胃には胃腺から分泌される消化酵素により、第1胃で微生物が分解しなかった炭水化物、タンパク質、脂質などが消化されます。  第4胃までの反芻で消化された食物は次に小腸に送られます。

 

■第1胃の働き

第1胃に共生している細菌、原生動物などの微生物は、その働きにより「セルロース分解菌」「水溶性繊維分解菌」「メタン生成菌」などに分けられます。  

 

  • 「セルロース分解菌」とは、不溶性食物繊維のセルロースを分解(発酵)する酵素「セルラーゼ」を生産する微生物で、ほとんどの動物自身はセルラーゼを産生できません。ウシやヒツジなどの反芻動物やウマなどの草食動物は消化管にセルラーゼを産生する微生物(細菌、糸状菌、原生生物)を生息させていて、これらによるセルロース分解によって植物繊維の消化を可能にしています。またシロアリやゴキブリはセルラーゼを産生する単細胞の原生生物を腸内に共生させています。
  •  「水溶性繊維分解菌」とは、水溶性食物繊維を分解する性質を持つビフィズス菌などの微生物です。水溶性食物繊維が分解された結果、消化管の酸性度が高まり、酸に弱いウエルシュ菌などのいわゆる悪玉菌の増殖が抑えられ、ビフィズス菌などの善玉菌が増加します。
  •  「メタン生成菌」とは、水素と二酸化炭素または酢酸・メタノールなどの有機物からメタンを作り出し、エネルギーを獲得する嫌気性の微生物です。

 

■第1胃の3つの役割

《役割1》活動するためのエネルギー源を生産する

1つは、微生物の嫌気的代謝により、セルロースやデンプンなどの炭水化物から、〈酢酸〈プロピオン酸〉〈酪酸を主体とする〈短期脂肪酸を生産することです。ウシはこれらを吸収して、自分の細胞内でミトコンドリアが好気的代謝を行い、大きなエネルギー(基礎代謝量の70%に相当)を得ています。  

 

  • 酢酸は、生体内で活性化体であるアセチルCoA(アセチル補酵素A)としてさまざまな役割を果たします。生成したアセチルCoAはクエン酸回路でのエネルギー生産や、脂肪酸の合成、メバロン酸経路によるテルペノイド・ステロイドの生合成などに利用されます。クエン酸回路による代謝では、酢酸は最終的に二酸化炭素と水になります。
  •  酪酸は、β酸化により酢酸に相当するアセチルCoAに分解され、クエン酸回路によりエネルギー源として利用される、重要なエネルギー源となっています。

 

  《役割2》微生物の栄養分となるタンパク質を生産する

もう1つの役割は、共生する微生物の栄養分となる〈タンパク質を合成することです。タンパク質源となるのは食物に含まれるタンパク質や窒素などで、ここらからグルタミン酸やアラニンなどのアミノ酸をつくり、その一部からタンパク質を合成して、それが微生物の栄養分として供給されます。ここで使われる窒素は、「■反芻の流れ」で触れたように、唾液中に分泌した尿素に含まれ、唾液とともに供給されたものです。

 実は、ここでタンパク質を作るのは微生物のためばかりではありません。共生する微生物そのものが、反芻動物のタンパク源になっています。第1胃に生息する2Kgもの原虫は、150gの原虫タンパク質を含み、原虫の70%は第4胃に送られ、胃液で消化されたあと消化され、タンパク質として利用されるのです。  

 

役割3》身体の働きを調整するビタミンを生産する

第一胃の微生物は、溶性ビタミンビタミンK合成します。その他、ビタミンC、ビタミンDはウシが自前で合成し、ビタミンA、ビタミンEは食料の草から摂取しています。  

嫌気的代謝で作られるロピオン酸は、「プロピオン酸生産菌」による糖質の発酵によって大量に生産されますが、このプロピオン酸生産菌はビタミンB12も生産します。

 ビタミンB12は、ヒトの必須ビタミンの一つですが、主に動物性食品(主に魚類や介類、肉類や海藻類)に多く含まれます。一般的にはビタミンB12は、植物性食品には例外を除いて含まれていないため、完全菜食の場合は、サプリメント等により摂取するようです。牛は、プロピオン酸生産菌が生産するビタミンB12を摂取しているので、草だけを食べていても(いわば完全菜食)、人のようにビタミンB12欠乏症になることはないようです。  

 

以上のように、ウシは、常在微生物という「栄養素(エネルギー源、タンパク質、ビタミン)生産工場」を消化管内に持つことで、限られた食料から最大限に必要な栄養を取得することを実現した動物です。ウシが食べる草は、ウシの食料というよりも、「栄養素生産工場」の燃料と言ったほうが実態に近いのかも知れません。

ヒトの大腸にも細菌などの微生物が存在し、食物中の繊維質の5%程度は分解されます。これに対し、盲腸に微生物が多く生息している馬では30~50%も分解されます。そして、第1胃(ルーメン)をもつウシに至っては、50~80%も分解されます。  

 

■まとめ

● 森さんの「少食のしくみ」は鍵は、腸内細菌という「栄養素生産工場」にあり

「まるでウシのなかのような植物動物に近い細菌構成」を持つ森さんは、食べている「青汁」に含まれている栄養素以上のものを、腸内細菌の「栄養素生産工場」から得ていると思われます。 前回抽出した【追求ポイント】~「人間離れした牛のような腸」「捨てるものをとことん利用する細菌」「アンモニアから作られる尿素も再利用」は、どれも腸内の「栄養素生産工場」の存在を裏付けます。  

 

● 腸内細菌を考慮していない現代栄養学に分かるわけがない

森さんの少食を現代栄養学的に説明できない理由は、上記から既に明らかです。腸内細菌による栄養素の生産を考慮しない現代栄養学では、森さんの少食のしくみの理解に対して全く無力です。 前回抽出した【追求ポイント】~「三大栄養素・エネルギーの摂取量はほとんどゼロ」「現代栄養学的には説明できません」とは、現代栄養学が不完全な学問で役に立たないことを専門家が自ら認めていることにほかなりません。

 

 以上、森さんの著書『食べること、やめました』第4章「科学が証明した私の身体。断食と少食でシステムが変わった!?」に書かれてる、“専門的・科学的な視点での検査で分かったことは、「腸内細菌との共生関係」「腸内細菌という栄養素生産工場」を考慮することで、ほぼ説明可能だと分かりました。 そこで、詳細な「腸内細菌との共生関係」の解明⇒現実課題への適用といった将来的な課題も見据えて、今後の【追求の視点】を整理しておきます。 次回以降、この【追求の視点】からテーマを設定し扱っていく予定です。  

 

  • 『森さんの少食の事例は、他に真似できない特殊事例なのか?それとも、ある条件を満たせばだれでも実現可能なのか?それは何か?』全く同じではないにしろ、誰もがウシに近い構成の腸内細菌を持ち、それを「栄養素生産工場」として十分に機能させることができれば、「食料問題」「エネルギー問題」の突破口として期待できます。その実現の足がかりとして、森さんが現在の少食に至った経緯や、腸内細菌構成が大きく変化した事例などを整理したいと思います。

 

  • 『現代栄養学に代わる、腸内細菌と共生関係を組み込んだ“新しい栄養学”の構築に向けて腸内細菌の働きの解明が進んでいますが、現代栄養学は、その成果を反映することがないにも関わらず、未だ健康管理の基礎として君臨し続けています。この状況には大きな問題を感じます。これを変えるには、まず、現代栄養学の基礎理論や登場した時代背景などを把握し、その限界と誤りを明確にしておく必要だと思われます。

 

  • 『草食動物の進化史の把握』そもそも草食動物はいつごろ、どのような外圧のもと登場したのか? 今後の追求のためにも、当生物史ブログとしては、一度基礎的な事実をしっかり抑えておきたいところです。

 

シリーズ「少食のしくみ」、次回以降もご期待ください!  

 

参考

  • 岩堀修明著「ブルーバックス図解 内臓の進化」
  • 上野川修一著「ブルーバックス/からだの中の外界 腸のふしぎ」
  • 味の素株式会社 Ajico news「シリーズ“アミノ酸”」
  • 全国酪農協会「牛飼い哲学と基礎技術」
  • ウィキペディア「草食動物」 他多数

 

List    投稿者 seibutusi | 2014-09-03 | Posted in ⑩微生物の世界No Comments » 

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