プロピオン酸の効果と安全性における腸内細菌の重要な役割

プロピオン酸の効果と安全性

プロピオン酸の基本的な性質と腸内細菌による産生

プロピオン酸は、腸内細菌によって食物繊維やオリゴ糖が発酵・分解される過程で生成される短鎖脂肪酸の一種です。化学式C₃H₆O₂で表される無色の液体で、特有の刺激臭を持つ有機酸として知られています 。
参考）https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%94%E3%82%AA%E3%83%B3%E9%85%B8

 

腸内で産生される短鎖脂肪酸の主要成分としては、酢酸（約60％）、プロピオン酸（約20％）、酪酸（約15％）の順で構成されており、プロピオン酸は全体の約20％を占める重要な成分です 。これらの短鎖脂肪酸は、善玉菌であるビフィズス菌などの腸内細菌が難消化性の食物繊維を代謝することで産生されます 。
参考）https://www.tamapla-ichounaika.com/knowledge/category/post-41627/

 

プロピオン酸の産生に関わる主要な腸内細菌群には、Bacteroides属やVeillonella属などがあり、特にVeillonella属細菌は運動によって産生された乳酸を利用してプロピオン酸を生成することが研究で明らかになっています 。
参考）https://healthist.net/biology/2245/

 

プロピオン酸の神経系への影響と認知機能への効果

近年の研究により、プロピオン酸が神経系に対して保護的な作用を持つことが明らかになってきました。特に、多発性硬化症患者におけるプロピオン酸の補給は、炎症制御と神経保護効果をもたらすことが報告されています 。
参考）https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11184351/

 

プロピオン酸は、求心性迷走神経に直接作用し、神経情報を脳に伝達して摂食量を低下させる機序が確認されています 。また、パーキンソン病のマウスモデルにおいて、腸内細菌由来のプロピオン酸が神経保護効果を示すことも研究で実証されました 。
参考）https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7849090/

 

一方で、プロピオン酸血症などの代謝異常症では、プロピオン酸の蓄積により神経機能障害が生じることも知られており、適切な濃度管理が重要であることが示されています 。
参考）https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11962025/

 

プロピオン酸の血糖値とインスリン感受性への効果

プロピオン酸は血糖値の調節において複雑な作用を示します。研究では、短鎖脂肪酸としてのプロピオン酸が肝臓細胞での糖新生を抑制し、インスリン抵抗性の改善に寄与することが確認されています 。
参考）https://www.nakashima-foundation.org/kieikai/pdf/26/307.pdf

 

一方で、食品添加物として大量に摂取されるプロピオン酸は、交感神経系を活性化し、グルカゴンやノルエピネフリンなどのホルモンの急上昇を引き起こし、結果として血糖値を上昇させる可能性があることも報告されています 。
参考）https://dm-net.co.jp/calendar/2019/029230.php

 

この相反する作用は、プロピオン酸の摂取量と摂取方法によって決まると考えられ、腸内細菌由来の適量のプロピオン酸は血糖改善効果を示す一方、過剰な外部摂取は逆効果をもたらす可能性があります 。
参考）https://www.jstage.jst.go.jp/article/tonyobyo/63/6/63_373/_pdf/-char/en

 

プロピオン酸の食品保存料としての利用と安全性

プロピオン酸およびその塩類（カルシウム塩・ナトリウム塩）は、食品保存料として広く利用されています。特にパンや洋菓子類において、カビや細菌の増殖を防ぐ目的で添加されており、欧州食品安全機関では5000mg/kg以下の使用が認められています 。
参考）https://www.weblio.jp/content/%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%94%E3%82%AA%E3%83%B3%E9%85%B8

 

プロピオン酸は酵母に対する毒性が低いため、発酵食品への影響を最小限に抑えながら保存効果を発揮できる利点があります 。また、自然界では特定のチーズの発酵過程でも生成される有機酸であり、天然由来の成分としての安全性も確認されています 。
参考）https://www.asama-chemical.co.jp/TENKAB/YUKAWA17.HTM

 

ただし、プロピオン酸ナトリウムの過剰摂取では急性毒性が確認されており、適切な使用制限のもとで安全に利用される必要があります 。
参考）https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%94%E3%82%AA%E3%83%B3%E9%85%B8%E3%83%8A%E3%83%88%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0

 

プロピオン酸の独自の免疫調節作用と疾患予防効果

プロピオン酸は、他の短鎖脂肪酸とは異なる独特の免疫調節機能を持っています。研究により、授乳期の母体におけるプロピオン酸摂取が、GPR41受容体を介して子の気管支喘息やアレルギー性気道炎症を抑制することが明らかになりました 。
参考）https://www.chiba-u.ac.jp/news/files/pdf/20230510_1r.pdf

 

この抗アレルギー効果のメカニズムは、プロピオン酸がG蛋白質共役受容体GPR41に結合し、免疫系の過剰反応を抑制する制御性T細胞の活性化を促進することにあります 。
参考）https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11063405/

 

さらに、プロピオン酸は末梢神経系における神経保護作用と神経再生効果を示すことが報告されており、ヒストン酢化を介した細胞内シグナル伝達により、炎症性神経疾患の治療に新たな可能性を示しています 。
参考）https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9942889/