Analysis of the peripheral nervous system in gut homeostasis

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07050
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 石亀 晴道 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 上級研究員 (70729227)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 末梢神経 / 腸管神経

Outline of Annual Research Achievements

神経栄養因子の受容体Tropomyosin receptor kinase(Trk)ファミリーであるTrkA、TrkB、TrkCを介したシグナルは、神経系の発生に必須であり、その発現様式の違いは神経細胞の分化や機能に影響を与えると考えられている。しかしながら、腸管におけるTrkファミリー発現神経の組織内分布や免疫恒常性維持機構における役割に関しては、ほとんど報告がない。そこで本研究は、Trkファミリーに注目し、異なるTrk受容体を発現する神経の性質を解析することにより、末梢神経を介した新たな腸管の恒常性維持機構を解明することを目的とした。レポーターマウスを用いたTrkファミリー遺伝子発現神経の形態学的解析や、様々な神経節を用いたRNAシークエンスによる遺伝子発現解析を行ったところ、TrkAを発現する腸管組織に分布する神経線維は、主に交感神経節より投射される神経であった。また、TrkB発現神経は、腸管では筋層間神経叢にその細胞体が分布し、腸管外末梢神経では主に求心性迷走神経に発現していた。さらに、腸管でのTrkC発現神経は、筋層間神経叢と粘膜下神経叢との両方に存在する内在神経であり、粘膜組織でもその神経線維が高密度に分布していることが分かった。しかし、Trkファミリー遺伝子が発現する神経の機能解析のために、遺伝学的手法を用いたジフテリア毒素受容体誘導による神経除去を試みたが、ジフテリア毒素受容体の発現誘導効率が低く、これら神経の生体内での役割を解析するには至らなかった。今後、Trkファミリーの発現を腸管組織に分布する異なる神経のマーカーとして用い、病態との関連性や生体内での役割を詳細に解析することで、末梢神経を介した腸管の恒常性維持機構の解明に繋がることが期待される。