2019 Fiscal Year Research-status Report
単球・ミクログリアを介した腸-脳-筋連関による認知症・サルコペニア進展機序の解明
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18K19769
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| Research Institution | Department of Clinical Research, National Hospital Organization Kyoto Medical Center |
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Principal Investigator |
浅原 哲子 (佐藤哲子) 独立行政法人国立病院機構(京都医療センター臨床研究センター), 内分泌代謝高血圧研究部, 研究部長 (80373512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅波 孝祥 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (50343752)
小谷 和彦 自治医科大学, 医学部, 教授 (60335510)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 単球極性 / ミクログリア / 腸内細菌叢 / 認知機能 / サルコペニア / 臓器連関 / 腸-脳-筋連関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では加齢や生活習慣病に伴う腸内環境の悪化が単球・ミクログリアの極性悪化を来し、腸を起点とした脳や筋肉との病的連関を生じ、認知症やサルコペニアが発症・進展する可能性を検討する。申請者は是まで肥満・糖尿病性認知症における予知バイオ―マーカーとして脳内炎症や動脈硬化に関与する単球・ミクログリア機能（M1/M2極性・TREM2）の病態意義を報告してきた（Diabetes Res Clin Pract 2018; Diabetes Metab 2019; Ann Neurol 2019）。そこで下記モデルマウスにて、単球・ミクログリア極性（M1/M2・TREM2）に中心に検討推進している。①老化促進による認知症発症モデルマウス（SAMP8）の高脂肪食負荷の検討では、対照マウス（SAMR1）に比し、単球・ミクログリアの極性（炎症性M1/抗炎症性M2）の悪化（M1指標：TNF-α・IL-6の亢進）と脳内・海馬におけるTNF-αの亢進、更に速筋（前脛骨筋））量の減少を認め、筋分解経路の関与が示唆され、現在、腸内細菌叢と認知症・筋萎縮との関連を検討している。②初年度、野生型マウスにおけるTREM2発現は、脳、単球、腹腔マクロファージに加え、肺や脂肪組織にも認めた。本年度、db/db肥満・糖尿病マウスの海馬・脂肪組織（皮下・内臓）では炎症指標（TNF-α）と伴にTREM2の発現亢進を認めた。③本年度、脳アミロイド血管性認知症マウスにて抗酸化作用を有するフラボノイド・タキシフォリン（TX）が海馬のTREM2発現抑制に伴い、脳内炎症低下、脳内血流量改善や脳内Aβ量減少等より認知機能を改善する事を報告した（Proc Natl Acad Sci U S A 2019）。現在、TX投与マウス、糖尿病薬・SGLT2投与マウス及び申請者が作製したTREM2欠損マウスの腸内環境の検討（糞便・盲腸・血清のメタゲノム解析や胆汁酸や短鎖脂肪酸の解析）を行い、臨床研究（NHO研究・精華町研究）と伴に、腸内細菌叢と認知症・サルコペニア病態との関連解析を推進し、腸-脳-筋連関の分子機構の解明を目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は前年度に引き続き、下記基礎・臨床研究を推進し、特に単球・ミクログリア機能（M1/M2極性・TREM2）の認知症進展への影響に関する重要な知見を得て多数報告した。
１．基礎研究：１）老化促進による認知症発症モデルマウス（SAMP8）の高脂肪食負荷の検討では、対照マウス（SAMR1）に比し、単球・ミクログリアの極性（炎症性M1/抗炎症性M2）の悪化（M1指標：TNF-α・IL-6の亢進）と脳内・海馬におけるTNF-α亢進や速筋量の減少を認め、現在、腸内細菌叢と認知症・筋萎縮との関連を検討している。
２）本研究にて是まで、単球・ミクログリア極性と脳内炎症に関与すると報告してきたTREM2がマウスの脳、単球以外に肺や脂肪組織にも発現することを明らかにした。特に、db/db肥満マウスの海馬・脂肪組織（皮下・内臓）では炎症指標（TNF-α）と伴にTREM2の発現亢進を認めた。また、本年度、脳アミロイド血管性（CAA）認知症マウスを用いて、抗酸化作用を有するフラボノイド・タキシフォリン（TX）が海馬のTREM2発現抑制に伴い、脳内炎症低下、脳内血流量改善や脳内Aβ量減少等から認知機能を改善する事を認め、英文一流誌に報告できた（Proc Natl Acad Sci U S A 2019）。さらに、現在、認知症マウスや肥満マウスへのTX投与実験、糖尿病薬・SGLT2の投与実験、及び申請者が作製したTREM2欠損マウスの高脂肪食負荷実験を行い、各マウスの腸内環境の検討（糞便・盲腸・血清のメタゲノム解析、胆汁酸・短鎖脂肪酸・腸管バリア機能の解析）を推進している。
２．臨床研究：国立病院機構（NHO）多施設共同糖尿病・肥満症コホート（JOMS/J-DOS2）（1937例登録完了）や京都府精華町研究（一般住民健診・高齢者）を構築し、腸内細菌叢と認知症・サルコペニア病態との関連解析を推進している。
以上より、本研究は腸-脳-筋連関の分子機構（進展トリガー分子の同定含む）の解明に向けて着実に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は是までの知見や研究成績を踏まえ、加齢や生活習慣病に伴う認知症とサルコペニアの進展に影響する単球・マクロファージ・ミクログリアのM1/M2極性異常とその悪化要因となる腸内細菌叢由来トリガー分子の新規同定を含め、腸－脳－筋の病的連関の分子機構の解明を目指す。
１．基礎研究：１）認知症モデルマウス（SAMP8老化マウス、CAA認知症マウス）や肥満糖尿病モデルマウス（db/dbマウス・高脂肪食負荷マウス）を用い、腸内細菌叢（糞便・盲腸・血清のメタゲノム解析、胆汁酸・短鎖脂肪酸・腸管バリア機能の解析）と単球・ミクログリア機能（M1/M2・TREM2）との関連解析の推進により、認知症・サルコペニア進展機序の解明・トリガー因子の同定を施行する。２）上記マウスに、抗酸化作用を有するフラボノイド・タキシフォリン（TX）や肥満・糖尿病改善薬であるSGLT2阻害薬投与による単球・ミクログリア機能（M1/M2・TREM2・単球の網羅的遺伝子発現解析等）と腸内細菌叢（メタゲノム解析等）と関連解析により、腸－脳－筋連関改善の規定因子（腸内細菌由来、単球・ミクログリア関連因子、TREM2）を検討・同定する。
２．臨床研究：これまで構築してきた国立病院機構（NHO）多施設共同糖尿病・肥満症コホート（JOMS/J-DOS2）（1937例登録完了）や京都府精華町研究（一般住民健診・高齢者）のデータ・血清を踏まえ、上記基礎研究で同定した規定因子・バイオマーカー・TREM2の測定により、腸内細菌叢と認知症・サルコペニア病態との関連解析を行い、その病態意義をトランスレーショナルリサーチへと発展させる。
以上より、本研究は加齢や肥満・糖尿病に伴う単球・ミクログリアの極性悪化に関連する腸内細菌代謝物トリガー分子を同定し、腸-脳-筋連関の分子機構を解明に繋げ、その効果的な予防・治療戦略の構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
2020年1月以降のCOVID-19関連の影響による消耗品納品の遅延による入金時期のずれにより次年度に一部請求を以降したため。
令和2年度使用計画
消耗品：1,500千円【実験動物関連（抗体、検出キット、高脂肪食等の特殊飼料等）、分子生物学関連試薬（RNA精製関連キット等）、代謝関連測定関連試薬（血糖測定、脂質測定キット等）、培養関連試薬（血清、メディウム）】、旅費：100千円、人件費：200千円、印刷代等：100千円
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