潰瘍性大腸炎におけるアミノ酸とアミノ酸トランスポーターの役割の検討

• Project/Area Number: 20K16988
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 具 潤亜 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (60847359)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 腸内環境 / 潰瘍性大腸炎 / アミノ酸 / アミノ酸トランスポーター / 腸内細菌

Outline of Research at the Start

潰瘍性大腸炎は、大腸特異的に増悪寛解を繰り返す慢性的な炎症性腸疾患である。腸管上
皮や多くの免疫細胞は複数のアミノ酸トランスポーターを発現し、アミノ酸を認識、吸収し利用することができる。最近の知見で、血清アミノ酸のインバランスが潰瘍性大腸炎の再燃リスクのマーカーとなりうることや、腸炎モデルマウスにてアミノ酸制限食による腸炎感受性が変化することが示唆されているが、それらの機序についての詳細は未だ不明である。本研究ではアミノ酸やアミノ酸トランスポーターと炎症性腸疾患のかかわりの解明を目的に、動物モデルを使用し研究を行う。

Outline of Annual Research Achievements

潰瘍性大腸炎は、大腸特異的に増悪寛解を繰り返す原因不明の慢性的な炎症性腸疾患で、近年になりとくにアジアで急激に患者数が増加し、食の西洋化などの環境因子が関わっているとされる。本研究では、肉類に多く含まれる栄養素のアミノ酸にとくに注目し、アミノ酸やアミノ酸トランスポーターと炎症性腸疾患のかかわりの解明を目的としている。
本年度は予定通り、自然発症型の腸炎モデルであるIL-10欠損マウスのコロニーを拡大し、コントロール食群とアミノ酸制限食群を準備し、腸炎発症の経時的変化をマウス大腸内視鏡検査を駆使して観察を行った。コントロール食の腸炎群と比較して、アミノ酸制限群では腸炎が減弱することが観察され陽性所見と判断したが、アミノ酸制限により個体の大きさがコントロール群と比較して小柄になってしまうことが観察された。腸炎以外の要素が入るため、評価の上でリミテーションとなると判断している。一方で、必須アミノ酸を選択的に輸送するアミノ酸トランスポーターL-type Amino acid transporter 1 （LAT1）に着目し、LAT1が腸管上皮特異的に欠損するコンディショナルノックアウトマウスを使用したDSS腸炎モデルでの検討も進めた。初期検討として、1週間の腸炎惹起による短期間観察を行い、体重変化などではコントロール腸炎群と明らかな差を認めなかったが、組織学的にはLAT１欠損群で有意に炎症が強くなっていることが確認できた。腸炎が増悪している、または、組織修復の遅延がおこっていることが示唆され、詳細な解析を進める必要がある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

自然発症型腸炎モデルIL-10欠損マウスのコロニーを十分に拡大し、予定通りアミノ酸調整食による腸炎の修飾を検討したところ、低アミノ酸食において腸炎が減弱する陽性の結果を得た。しかし、必須アミノ酸制限のため、コントロールマウスに比べて、低アミノ酸マウスで体重が有意に減少してしまうことが評価上のリミテーションとなることが分かった。一方で、LAT1の腸管上皮特異的欠損マウスを使用したDSS腸炎におおいて、明らかに腸炎が増悪、あるいは、組織修復が遅延している陽性所見を得た。現在、詳細な機序などについて検討を進めることができており、当初の研究予定から大幅な変更なく、順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

アミノ酸トランスポーターの細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスを使用したDSS腸炎で陽性結果がでており、詳細な検討を引き続き進める。