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Molecular basis for the activation of exosome-mediated gut-brain interaction by food

Research Project

Project/Area Number 21H02141
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 38050:Food sciences-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Katakura Yoshinori  九州大学, 農学研究院, 教授 (50264106)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywordsエクソソーム / 腸脳相関 / miRNA / 加齢マウス / Caco-2細胞 / 臓器間相互作用 / マイクロアレイ / カルノシン / GABA / ブレインフーズ
Outline of Research at the Start

申請者はこれまでに、脳機能改善効果が認められている食品が、腸管細胞から、細胞外小胞として知られるエクソソームの分泌を促し、そのエクソソームが神経細胞を活性化することを、細胞レベルの研究で明らかにしている。そこで本研究では、細胞間相互作用に寄与すると考えられているこのエクソソームに着目し、食品による腸脳相関活性化に対するエクソソームの寄与とそこに内包されるmiRNA、およびそれらに基づく腸脳相関活性化の分子基盤を、多面的なin vivo解析で明らかにするとともに、それをもとに、食品機能及びヒト脳機能を評価するための新たなシステムを構築することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

I have searched for and identified foods that activate the gut-brain relationship via exosomes, and have identified several foods as gut-brain relationship activating foods. These foods were found to activate intestinal cells and secrete exosomes that activate neurons in an in vitro cell culture system. In addition, after these foods were administered to aged mice, visual cognitive memory was evaluated by a novel object recognition test, and it was found that all of the foods enhanced the memory function. Furthermore, using these foods as model foods, I succeeded in identifying the miRNAs involved in the activation of the gut-brain correlation and the pathways activated by these miRNAs through various multifaceted analyses and complex omics analyses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳機能を改善する食品に関しては、最近報告が増えてきつつある。しかしながら、それら食品の機能性の分子基盤を明らかにした例は少ない。本研究では、腸脳相関活性化作用を有する食品の分子基盤として、食品により誘導されるエクソソームを想定するものであり、極めて新規性が高く、食品の機能性に関する新たな可能性を示す研究といえる。今後は、脳機能改善に限らない、様々な食品の様々な全身性の機能を説明する分子基盤となりうることが期待される。

Report

(2 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Cadi Ayyad University(モロッコ)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Exosome-Mediated Activation of Neuronal Cells Triggered by γ-Aminobutyric Acid (GABA)2021

    • Author(s)
      Ryo Inotsuka, Miyako Udono, Atsushi Yamatsu, Mujo Kim, Yoshinori Katakura
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 13 Issue: 8 Pages: 2544-2544

    • DOI

      10.3390/nu13082544

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exosomes Derived from Fisetin-Treated Keratinocytes Mediate Hair Growth Promotion2021

    • Author(s)
      Mizuki Ogawa, Miyako Udono, Kiichiro Teruya, Norihisa Uehara, Yoshinori Katakura
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 13 Issue: 6 Pages: 2087-2087

    • DOI

      10.3390/nu13062087

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] TERTを活性化して育毛効果を有するポリフェノールの同定とその機能性の解明2021

    • Author(s)
      前田俊介、小川瑞紀、鵜殿美弥子、片倉喜範
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] GABAは腸管細胞から神経細胞を活性化するエクソソームの分泌を促す2021

    • Author(s)
      田中綾乃、いの塚涼、鵜殿美弥子、片倉喜範
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 食品成分による育毛制御の分子基盤2021

    • Author(s)
      片倉喜範
    • Organizer
      第75回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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