ヒト糞便から分離した腸内細菌によるp-クレゾールの体外解毒研究

In Vitro Detoxification Studies of p-Cresol by Intestinal Bacteria Isolated from Human Feces.

• Muthu Vijayasarathy
• Gopikrishnan Kalarikkal Kiran
• Sivaraman Balaji
• Jayamanohar Jabastin
• Palanisamy Bruntha Devi
• Venkatesan Brindha Priyadarisini

抄録

p-クレゾールは、腸内での微生物発酵の結果として生成される神経毒性および腎毒性の発がん性芳香族物質である。p-クレゾールの誘導体（p-クレシル硫酸またはp-クレシルグルクロニド）は、血液透析を受けている腎不全患者に悪影響を及ぼします。ヒトの腸内には、多くの芳香族化合物を無害化することができる多様な微生物が生息しているようです。しかし、p-クレゾールの代謝における腸内微生物の役割についての知見は限られている。そこで本研究では、ヒトの糞便から分離された腸内細菌によるp-クレゾールの無害化を調べることを目的としている。16SrRNA遺伝子配列解析により、3種類のp-クレゾール耐性菌を選抜し、Enterococcus faecalis株（UTD-1、UTD-2、UTD-3）として同定した。その結果，細胞外抽出物（2.58～9.53μg/ml）では，細胞内抽出物（0.55～5.28μg/ml）に比べてp-クレゾール濃度（30μg/ml）の低下率が高かった。これらの3つの潜在的な分離株はまた、60分までの消化管条件下での耐性を示した。さらに、in vitro条件下で胆汁ストレスにさらされると、病原性遺伝子（esp, gelE, cyl）の発現が抑制されることが明らかになった。HPLC分析の結果、細胞外抽出物を処理した試料からの形質転換体は、p-クレゾール分解経路の代謝物標準物質に匹敵することが示された。また、赤外分光分析でも代謝物標準物質と類似したスペクトルを示した。以上のことから，腸内分離されたE. faecalis（UTD-1，UTD-2，UTD-3）は，尿毒症患者のp-クレゾール解毒作用を緩和するための有望な候補となる可能性が示唆された。

p-Cresol is a neurotoxic and nephrotoxic carcinogenic aromatic substance produced as a result of microbial fermentation in the intestine. The derivatives of p-cresol (p-cresyl sulphate or p-cresyl glucuronide) have a deleterious effect on renal failure patients undergoing hemodialysis. Human gut seems to be inhabited with a diverse microbial population capable of detoxifying many aromatic compounds. However, the knowledge on the role of gut microbes in metabolizing p-cresol is limited. Hence, the present study aims to investigate p-cresol detoxification by intestinal bacteria isolated from human feces. Three potential p-cresol tolerant isolates were selected and identified as Enterococcus faecalis strains (UTD-1, UTD-2 and UTD-3) by 16SrRNA gene sequencing. All three E. faecalis isolates decreased the p-cresol concentration (30 µg/ml) at a higher rate with extracellular extracts (2.58-9.53 µg/ml) as compared to intracellular (0.55-5.28 µg/ml) extract. These three potential isolates also exhibited tolerance to gastrointestinal conditions for up to 60 min. Added to its potential, the expression of virulent genes (esp, gelE, and cyl) was found to be suppressed when subjected to bile stress under in vitro conditions. HPLC analysis displayed transformed products from extracellular extract treated samples were comparable to the metabolite standard of the p-cresol degradation pathway. Infrared spectral analysis too showed the spectrum similarity with metabolite standard. Thus, conclusively, intestinal isolates E. faecalis (UTD-1, UTD-2 and UTD-3) might be a promising candidate for mitigating p-cresol detoxification in uremic patients.