肥満および加齢性疾患における食事および腸内微生物叢ポリアミン

ポリアミンの腐ったもの、スペルミジン、およびスペルミンは、細胞機能に不可欠な広く分布した多型化合物です。細胞内ポリアミンプールは、de novo生合成、異化、および原形質膜を横切る輸送を含む複雑な調節メカニズムによって厳しく調節されています。哺乳類では、ポリアミンの産生と細胞外空間からのそれらの取り込みの両方が、アンチチームとアンチチム阻害剤という名前のタンパク質のセットによって制御されます。ポリアミンレベルの調節不全は、さまざまな人間の病理、特に癌に関係しています。さらに、老化中の細胞内および循環ポリアミンレベルの減少が報告されています。組織間に存在するポリアミン含有量の違いは、主に内因性ポリアミン代謝によるものです。さらに、組織ポリアミンの一部は、腸内微生物叢による食事またはその産生にその起源を持っています。新たな証拠は、外因性ポリアミン（腸内微生物叢によって口頭で投与または合成された）がマウスの寿命を誘発することができ、スペルミジン補給が動物モデルに心臓保護効果を発揮することを示唆しています。さらに、スペルミジンまたはスペルミンのいずれかの投与は、食事誘発性肥満マウスモデルにおけるグルコース恒常性とインスリン感受性の改善と脂肪脂肪蓄積の減少に効果的であることが示されています。細菌や植物によるアルギニン脱炭酸を介して産生されるカチオン性分子であるアグマチンの外因性添加も、肥満モデルのグルコース代謝と心臓保護効果に有意な影響を及ぼします。このレビューでは、ポリアミン代謝と輸送のいくつかの側面、食事が循環および局所ポリアミンレベルにどのように影響するか、および腸内微生物叢によるポリアミン摂取またはポリアミン産生のいずれかの調節が潜在的な治療のためにどのように使用されるかについて説明します。

The polyamines putrescine, spermidine, and spermine are widely distributed polycationic compounds essential for cellular functions. Intracellular polyamine pools are tightly regulated by a complex regulatory mechanism involving de novo biosynthesis, catabolism, and transport across the plasma membrane. In mammals, both the production of polyamines and their uptake from the extracellular space are controlled by a set of proteins named antizymes and antizyme inhibitors. Dysregulation of polyamine levels has been implicated in a variety of human pathologies, especially cancer. Additionally, decreases in the intracellular and circulating polyamine levels during aging have been reported. The differences in the polyamine content existing among tissues are mainly due to the endogenous polyamine metabolism. In addition, a part of the tissue polyamines has its origin in the diet or their production by the intestinal microbiome. Emerging evidence has suggested that exogenous polyamines (either orally administrated or synthetized by the gut microbiota) are able to induce longevity in mice, and that spermidine supplementation exerts cardioprotective effects in animal models. Furthermore, the administration of either spermidine or spermine has been shown to be effective for improving glucose homeostasis and insulin sensitivity and reducing adiposity and hepatic fat accumulation in diet-induced obesity mouse models. The exogenous addition of agmatine, a cationic molecule produced through arginine decarboxylation by bacteria and plants, also exerts significant effects on glucose metabolism in obese models, as well as cardioprotective effects. In this review, we will discuss some aspects of polyamine metabolism and transport, how diet can affect circulating and local polyamine levels, and how the modulation of either polyamine intake or polyamine production by gut microbiota can be used for potential therapeutic purposes.