ビフィズス菌による腸管上皮－Ｔ細胞間相互作用の制御に基づく腸炎抑制機構の解明

• Project/Area Number: 13J05482
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Food science
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2014-2015); The University of Tokyo (2013)
• Principal Investigator: 宮内 栄治 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: ビフィズス菌 / 大腸炎 / 共刺激分子 / 腸内細菌

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに、大腸炎抑制効果の高い菌株（BN株）は大腸上皮のβ-cateninシグナルを活性化することで上皮の修復を促進することを示した。一方、このようなβ-cateninシグナル活性化によるcyclin D1やc-mycの発現亢進は、大腸癌などのがん細胞増殖に寄与する。そこで、大腸癌モデル動物にBN株を投与した際、大腸癌に及ぼす影響を解析した。アゾキメタンをマウスに腹腔内投与後、デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）を自由摂取させ、大腸癌を誘発した。また試験期間中BN株を毎日経口投与した。その結果、体重減少や生存率などの指標についてはBN株投与により若干の抑制効果がみられたが、有意な差は確認されなかった。また、大腸癌の数、サイズについてもBN株投与による影響はほとんどみられなかった。
また、DSS誘導性大腸炎の発症初期におけるBN株の作用を検討した。DSS投与後の宿主の変動について、腸管透過性の亢進、上皮細胞のアポトーシス亢進、およびCD11b+細胞（好中球を含む）の大腸組織への浸潤を経時的に観察した。その結果、DSS投与3日後から腸管透過性の亢進が確認された。一方、このタイムポイントにおいて、上皮細胞のアポトーシスおよびCD11b+細胞の浸潤は確認されなかった。また、ZO-1およびOccludinの発現量をWestern blotで解析したが、DSS投与3日後の大腸において、これらのタンパク質の発現量に変化はみられなかった。一方、各タンパク質の局在を解析した結果、ZO-1およびOccludinの局在がDSS投与3日目に変化していることが明らかとなった。さらに、BN株の投与によりこれらの局在変化は抑制され、腸管透過性の亢進も抑制された。以上の結果から、BN株は大腸炎初期におけるタイトジャンクションタンパク質の局在変動を抑制し、上皮の恒常性を維持することが明らかとなった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Plasmodium berghei ANKA causes intestinal malaria associated with dysbiosis (2015)
  • Author(s): Taniguchi T, Miyauchi E, Nakamura S, Hirai M, Suzue K, Imai T, Nomura T, Handa T, Okada H, Shimokawa C, Onishi R, Olia A, Hirata J, Tomita H, Ohno H, Horii T, Hisaeda H
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5:15699 Issue: 1 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1038/srep15699
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bifidobacterium longum Alleviates Dextran Sulfate Sodium-Induced Colitis by Suppressing IL-17A Response : Involvement of Intestinal Epithelial Costimulatory Molecules (2013)
  • Author(s): Eiji Miyauchi, Tasuku Ogita, Junki Miyamoto, Seiji Kawamoto, Hidetoshi Morita, Hiroshi Ohno, Takuya Suzuki, Soichi Tanabe
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Issue: 11 Pages: e79735-e79735
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0079735
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Commensal microbe-derived butyrate induces colonic regulatory T cells (2013)
  • Author(s): Yukihiro Furusawa, Yuuki Obata, Shinji Fukuda, Takaho A. Endo, Gaku Nakato, Daisuke Takahashi, Yumiko Nakanishi, Chikako Uetake, Keiko Kato, Tamotsu Kato, Masumi Takahashi, Noriko N. Fukuda, Shinnosuke Murakami, Eiji Miyauchi, Shingo Hino, Koji Atarashi, Satoshi Onawa, Yumiko Fujimura, Trevor Lockett, Julie M. Clarke, David L. Topping, Masaru Tomita, Shohei Hori, Osamu Ohara, Tatsuya Morita, Haruhiko Koseki, J un Kikuchi, Kenya Honda, Koji Hase and Hiroshi Ohno
  • Journal Title: Nature Volume: 506 Issue: 7480 Pages: 446-450
  • DOI: 10.1038/nature12721
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フラクトオリゴ糖による腸内細菌叢修飾のBiogeographic解析 (2016)
  • Author(s): 宮内栄治、大野博司
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター・札幌市・北海道
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] The role of the gut microbiota in the development of experimental autoimmune encephalomyelitis (2015)
  • Author(s): MIYAUCHI Eiji, KIM Seok-Won, OHNO Hiroshi
  • Organizer: 第44回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター・札幌市・北海道
  • Year and Date: 2015-11-20
• [Presentation] High-affinity, poly-reactive IgA is required for gut homeostatic maintenance to prevent colitis in mice (2015)
  • Author(s): OKAI Shinsaku, USUI Fumihito, HASEGAWA Makoto, NAKAMURA Toshinobu, YAMAMOTO Kazuya, NISHIYAMA Eri, MORI Hiroshi, YAMADA Takuji, KUROKAWA Ken, KATO Tamotsu, MIYAUCHI Eiji, OHNO Hiroshi, SHINKURA Reiko
  • Organizer: 第44回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター・札幌市・北海道
  • Year and Date: 2015-11-19
• [Presentation] ビフィズス菌による大腸炎抑制効果とメカニズム解析 (2015)
  • Author(s): 川崎吾子、宮内栄治、川住雅美、森田英利、大野博司
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] Bifidobacterium longumによる腸管上皮を介した大腸炎抑制メカニズムの解析 (2014)
  • Author(s): 宮内栄治、鈴木卓弥、大野博司、田辺創一
  • Organizer: 第68回日本栄養・食糧学会大会
  • Place of Presentation: 酪農学園大学（北海道江別市）
  • Year and Date: 2014-05-31
  • Invited
• [Presentation] Bifidobacterium longum alleviates dextran sulfate sodium-induced colitis by suppressing Th17 cells : involvement of intestinal epithelial costimulatory molecules (2013)
  • Author(s): Eiji Miyauchi, Soichi Tanabe, Hiroshi Ohno
  • Organizer: 7th International Leukocyte Signal Transduction Conference
  • Place of Presentation: Kos, Greece
  • Year and Date: 2013-09-12
• [Book] 医学のあゆみ（粘膜免疫Update; 腸内細菌による多発性硬化症の制御） (2015)
  • Author(s): 宮内栄治
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Book] 臨床免疫・アレルギー科 (2014)
  • Author(s): 宮内栄治, 田辺創一, 大野博司
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 科学評論社