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Identification of gut microbiota capable of suppressing lipid per oxidation dependent cardio sudden death

Research Project

Project/Area Number 20H03385
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Imai Hirotaka  北里大学, 薬学部, 教授 (50255361)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywords脂質酸化 / 心不全 / 腸内細菌 / ビタミンE / リポキシトーシス / フェロトーシス / GPx4 / 抗生物質 / ビタミン
Outline of Research at the Start

これまでのところ腸内細菌が心臓の機能を正に制御することは知られていない。本研究では、心不全の原因のひとつである脂質酸化を介した心筋細胞死を抑制できる腸内細菌を同定することを最大の目的とし、さらにどのように腸内にいる腸内細菌が心臓における脂質酸化を抑制できるのかについて、網羅的なメタボローム解析を行うことにより、腸内細菌が産生する心不全抑制関連物質の同定を試みる。本研究により新たな心臓ー腸内連関を明らかにすることができる。

Outline of Final Research Achievements

Cardiac-specific GPx4-deficient mice can survive on a vitamin E-supplemented diet, but when dietary vitamin E levels are reduced, lipid oxidation-dependent cell death (ferroptosis-like cell death) is induced in cardiomyocytes, leading to sudden cardiac death. We have previously found that drinking water administration of cefoperazone (CPZ), an antibiotic with no antioxidant capacity, suppressed heart failure via changes in the gut microbiota. In this study, we found that the CPZ-resistant enterobacteria are identified and that they recognize and require trace amounts of vitamin E structure in the gut for this lethal inhibition, and we newly found that at least two other types of enterobacteria besides can also inhibit heart failure.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

心不全は予後が悪い疾患であるが、特に心血管梗塞以外の心筋細胞が突然致死となる特発性心筋症などはその原因が明らかになっていない。本研究では心筋内の脂質酸化の亢進が心不全をひきおこすこと、またその予防法や治療法として、特殊な腸内細菌が心臓における脂質酸化を制御できることを明らかにしたものである。腸内細菌が機能するためには腸内に定着するだけでなく、微量なビタミンEの特殊な構造を認識していることも明らかとなった。これらの知見は今後、機能性表示食品への応用開発にむけて極めて重要な意義をもっている。またこの新たな腸―心連関は学術的にもユニークであると考えている。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Slowly progressive cell death induced by GPx4-deficiency occurs via MEK1/ERK2 activation as a downstream signal after iron-independent lipid peroxidation2024

    • Author(s)
      Tsuruta Kahori、Matsuoka Masaki、Harada Shinsaku、Enomoto Ayaka、Kumagai Takeshi、Yasuda Shu、Koumura Tomoko、Yamada Ken-ichi、Imai Hirotaka
    • Journal Title

      Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition

      Volume: 74 Issue: 2 Pages: 97-107

    • DOI

      10.3164/jcbn.23-101

    • ISSN
      0912-0009, 1880-5086
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 解析が進むフェロトーシスの制御機構 Progress in molecular mechanism of regulation in ferroptosis2021

    • Author(s)
      今井浩孝
    • Journal Title

      細胞 THE CELL

      Volume: 53 Pages: 21-24

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 脂質酸化依存的新規細胞死が関与する疾患と食による制御2020

    • Author(s)
      今井浩孝
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 38 Pages: 1644-1653

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 酸化脂質消去酵素GPx4が関連するヒト疾患のマウスモデルと食品による予防、治療2024

    • Author(s)
      今井浩孝
    • Organizer
      第9回 あしなが予防医学研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] CPZ耐性腸内細菌による脂質酸化依存的心不全突然死抑制メカニズムの解析2023

    • Author(s)
      幸村知子 今井浩孝
    • Organizer
      日本ビタミン学会第75回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 心機能と腸を繋ぐビタミンE依存的な腸内細菌の発見2023

    • Author(s)
      幸村知子 今井浩孝
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂質酸化依存的心不全モデルマウスの治療をターゲットとした食品成分探索からの新たな発見2023

    • Author(s)
      今井浩孝、幸村知子
    • Organizer
      第97回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 心臓特異的GPx4欠損マウスの心不全突然死抑制効果を示す抗生剤の探索2022

    • Author(s)
      幸村知子、荘原直人、今井浩孝
    • Organizer
      第95回日本生化学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂質酸化依存的な心不全突然死を抑制する腸内細菌の同定2022

    • Author(s)
      今井浩孝
    • Organizer
      第94回日本薬理学会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 心臓特異的GPx4欠損マウスの心不全突然死抑制効果を示す抗生剤の探索2022

    • Author(s)
      幸村知子、荘原直人、伊藤光咲、工藤春伸、今井浩孝
    • Organizer
      日本薬学会第142年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗生剤セフォペラゾン耐性腸内細菌が脂質酸化依存的心不全突然死を抑制する2021

    • Author(s)
      伊藤 光咲、幸村 知子、今井浩孝
    • Organizer
      第34回バイオサイエンスフォーラム・第23回微生物アカデミー研究集会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 心臓特異的GPx4欠損マウスの心不全突然死抑制効果を示す抗生剤の同定2021

    • Author(s)
      荘原 直人、伊藤 光咲、工藤 春伸、幸村 知子、今井浩孝
    • Organizer
      フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] CPZ耐性腸内細菌がビタミンE低下による脂質酸化依存的心突然死を抑制する2021

    • Author(s)
      幸村知子、熊谷直哉、伊藤光咲、今井浩孝
    • Organizer
      第94回日本生化学会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗生剤CPZ耐性腸内細菌が脂質酸化依存的心不全突然死を抑制する2021

    • Author(s)
      幸村知子、熊谷直哉、伊藤光咲、今井浩孝
    • Organizer
      日本薬学会第141年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 心臓の脂質酸化依存的細胞死を制御する腸を介した新たなメカニズム2020

    • Author(s)
      今井浩孝、幸村知子
    • Organizer
      フォーラム2020 衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 心臓の脂質酸化を抑制できるビタミンE依存的な腸内細菌の発見2020

    • Author(s)
      今井浩孝、須原義智
    • Organizer
      第365回脂溶性ビタミン総合研究委員会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ビタミンE低下による脂質酸化依存的心突然死を抗生剤CPZ耐性腸内細菌が抑制する2020

    • Author(s)
      伊藤光咲、幸村知子、熊谷直哉、今井浩孝
    • Organizer
      日本ビタミン学会第72回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] 実験医学 1)概論―フェロトーシス研究の現状2023

    • Author(s)
      今井浩孝 内田浩二 山田健一
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      未土社
    • ISBN
      9784758125673
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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