2018 Fiscal Year Research-status Report

Study of the network among the intestine, brain and reproductive organs focused on the intestinal environment in hens.

Research Project

Project/Area Number	18K14569
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	新居隆浩広島大学, 生物圏科学研究科, 助教 (90804873)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	ニワトリ / 腸内環境 / 炎症 / 肝炎 / 脂質代謝 / 産卵機能
Outline of Annual Research Achievements	産卵鶏の腸内環境と内分泌制御機構との関連を調べることを目的とし、これまでに急性腸炎よる腸内環境悪化モデルとして、デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）の経口投与によるニワトリ腸炎モデルを作出している。この炎症モデルは産卵鶏の盲腸における腸管炎症を誘導し、産卵機能を低下させることが分かっていたが、その原因は不明であった。そのため、本年度はこの原因を明らかにすることを目的とし、卵黄前駆物質の合成の場である肝臓に焦点を当ててDSS投与の影響を解析した。 300日齢の白色レグホン産卵鶏に、0, 9 mg/ 4 ml/ kg BWのDSS水溶液または水（DSS区または対照区）を5日間経口投与し、6日目に肝臓を採材した。材料はHE染色による組織像の観察と、肝臓組織中のLPS（リポ多糖：グラム陰性菌成分）分布頻度の解析、および肝臓組織中の遺伝子発現解析に用いた。その結果、DSS投与区では対象区と比べて炎症性サイトカイン (IL-1β, IL-8)が増加し、抗炎症性サイトカイン (TGFβ-2および-4)の遺伝子発現は低下した。また、肝臓組織内の白血球やLPS陽性細胞数はDSS投与区では対象区と比べて有意に高い値を示していた。続いて、脂質合成関連因子 (SREBP-1およびACC), 脂質の取り込み関連因子（SREBP-2およびLDLr）、そして卵黄前駆物質関連因子 (ApoVLDLII, ApoB, VTG-II)の遺伝子発現はDSS投与区で対象区よりも低い値を示した。このことから、DSSによる急性腸炎は、グラム陰性菌やその菌体成分であるLPSの肝臓への流入を増加させ、肝臓での炎症を誘導させることが明らかになった。この肝臓の炎症が卵黄前駆物質の合成や、その材料となる脂質の合成や取り込みを低下させ、結果的に産卵機能が落ちたものと推察された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成３０年度にはニワトリにおける急性腸炎による産卵機能低下メカニズムの原因の解明を追究した。急性腸炎下では、当初の予想とは異なり性ステロイドであるエストロゲン産生への影響は見られなったものの、腸からの外毒素の流入による肝機能低下が卵黄前駆物質の産生を阻害する可能性が示された。したがって、仮説とは異なるが腸内環境と生殖機能との関連の一端の解明には成功した。また、中枢を介した腸-生殖の作用経路については、予備的に行ったDSSの28日間の長期刺激試験において、ニワトリ腸管のセロトニン産生細胞が低下する可能性と、脳下垂体においてプロラクチンとFSHのmRNA発現が低下する可能性が示されたことから、仮説の通り腸内環境が中枢の調節機構に影響する可能性が示唆されている。
Strategy for Future Research Activity	急性腸炎による5日間の短期間での産卵機能への影響は、主に肝臓に作用することで起きることが分かった。しかし、これまでの予備試験の結果から、濃度を1/4まで低下させたDSSの28日間の長期間刺激においては、肝臓での機能低下や産卵停止は認められないものの、卵黄重量が80-90%にまで低下し、同時にニワトリ腸管上皮に分布するセロトニン産生細胞数と、脳下垂体のプロラクチンとFSHのmRNA発現が低下する可能性が示されている。これは本研究計画の仮説に近いものであるため、本年度はこのサンプル数を増やすことでデータの信頼度を高める。これに加えて、時系列を追って、組織中のmRNAだけでなくタンパク質レベルでプロラクチンやFSH、抹消血中のサイトカイン濃度等の測定と、腸内細菌叢の変動を解析することで、腸内環境の変化から産卵機能障害まで生体内でどのような動きがあるのかを体系的に掴むことを目的とする。