ポリヒドロキシ酪酸

ポリヒドロキシ酪酸（polyhydroxybutyrte; PHB）は海洋微生物^[3]などにおいて、エネルギー基質として細胞質に顆粒 (granule) として蓄積する^[4]。ある種の微生物においては細胞質の大部分をPHBで占めるものもある。PHBはこのような微生物から容易に抽出することができる。そのため生分解性プラスチック^[5]、再生医療のマトリックス材料^[6]及びペットフード^[7]など様々な分野への活用が研究されている。

ポリヒドロキシ酪酸（polyhydroxybutyrte; PHB）には生物作用も報告されている^[8]。

節足動物での生理作用が最初に報告された。エビの一種（Artemia franciscana）では、熱ショックタンパク質 (HSP70) の誘導を介して病原体 (Vibrio campbellii) に対して耐性を与える^[9]。またバナメイエビ (Litopenaeus vannamei) ではmTOR経路を活性化して、腸内細菌を多様化させ、短鎖脂肪酸の産生を促進し成長を促進する^[10][11]。さらにウシエビ (Penaeus monodon) では成長を促進するとともに、免疫機能を活性化させ生存率を高める^[12][13]。

脊椎動物でも生理作用が報告されている。スズキ目の一種であるヨーロッパシーバス (European sea bass) では腸内細菌を多様化させることで成長を促進する^[14]。ナイルティラピア (Nile tilapia) では感染症への耐性が報告されている^[15]。

哺乳類でも生理作用が報告されている。マウスにおいて、PHBには哺乳類のケトン体濃度を増加させて (生理的ケトーシス)、乳ガンを抑制する作用や肥満を改善する作用があると報告されている^[16]。ブタにおいて、下痢・軟便の抑制効果が有意に認められた。またラットの潰瘍性大腸炎モデルでは、血便が有意に減少した。強く炎症が生じる大腸下部（直腸部）において、有意にびらん（糜爛）および出血の抑制が観察された^[17]。

ポリヒドロキシ酪酸（polyhydroxybutyrte; PHB）は、腸内細菌の中で加水分解されてケトン体の産生を誘導し、その結果腸内細菌叢を酪酸菌優位にする作用もある（ケトバイオティクス）。その結果腸内細菌が低級脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、乳酸及び酪酸）を産生し、腸内環境は弱酸になり、大腸菌などの悪玉菌の増殖を抑制する。酪酸菌は大腸のパイエル板において、マクロファージを活性化し、調節性Ｔ細胞 (Treg) を活性化し、自己免疫を抑制する。

ポリヒドロキシ酪酸（polyhydroxybutyrte; PHB）はケトン体のポリエステルであるため、生理的ケトーシスを誘導することができる。腸内細菌の酵素により加水分解され、哺乳類のケトン体濃度を増加させることができる。ケトン体は抗肥満作用や抗ガン作用を持つため、健康食品としての開発が期待されている^[7]。また海外ではPHBはエビや魚の飼料としてすでに製品開発の途上である^[2]。

ケトン供与体は消化管内でケトン体を放出して生理的ケトーシスを誘導するものと定義されるが、一分子から放出されるケトン体の数 (N) によって3種類に分けられる。ケトン体のナトリウム塩 (N=1) の他に、ケトンエステル (N=2) やポリヒドロキシ酪酸 (N>1000) などがある。ケトン供与体はケトン体の健康効果をヒトをはじめとした哺乳類に導入するためのツールとして今後健康食品やペットフードでの実用化が期待される。