NKT cells control obesity by regulating the microbiota

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K09011
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 佐藤 雅 北里大学, 医学部, 講師 (40611843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩渕 和也 北里大学, 医学部, 教授 (20184898)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: NKT細胞 / 肥満 / 腸内細菌叢 / 脂肪組織 / マクロファージ

Outline of Annual Research Achievements

申請者はこれまでに、NKT細胞と肥満の関係性について研究を行ってきた。肥満は、慢性炎症状態にあると考えられており、NKT細胞はその炎症の誘導に重要であることを示してきた。最近では、腸内細菌叢が肥満研究においてホットトピックとなっていることから、本研究では、腸内細菌叢の制御メカニズムにおけるNKT細胞の役割について検討した。
NKT細胞と腸内細菌叢との関係性を調べるために、まず腸管に局在するNKT細胞の機能を検討した。NKT細胞リガンドであるa-ガラクトシルセラミド（a-GalCer）を経口投与し、腸間膜リンパ節におけるNKT細胞の活性化を評価したところ、a-GalCer投与24時間後にNKT細胞の活性化が認められた。しかし、脾臓や肝臓におけるNKT細胞の活性化は認められなかった。このことから、a-GalCerの経口投与は腸間膜リンパ節NKT細胞を特異的に活性化する効果的な手法であると考えられた。
次に、腸間膜リンパ節細胞と脾臓細胞をa-GalCer存在下で培養し、上清中のサイトカイン濃度を測定した。IFN-g産生とIL-17産生に着目すると、脾臓細胞ではIFM-g>IL-17であるのに対し、腸間膜リンパ節細胞ではIL-17>IFN-gであった。このことから、腸間膜リンパ節の局在するNKT細胞はIL-17産生が強い特徴があると考えられた。
さらに、a-GalCer経口投与したときの小腸における抗菌ペプチドの遺伝子発現を検討した。a-GalCer投与群では対照群に比べて、a-ディフェンシンやReg3bの発現が増加傾向であることがわかった。このことから、腸間膜リンパ節のNKT細胞を活性化することで、抗菌ペプチドの発現量が変化することが示唆された。
以上から、腸間膜リンパ節におけるNKT細胞の活性化は腸内細菌叢を制御している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

腸間膜リンパ節におけるNKT細胞の活性化が、抗菌ペプチドの発現量を変化させていることが示唆され、NKT細胞によって腸内細菌叢が制御できる可能性が考えられたため、おおよその研究の方向性が固められたため。

Strategy for Future Research Activity

腸間膜リンパ節に焦点をあててNKT細胞の機能を検討してきたが、今後は腸間膜リンパ節だけではなく、小腸や大腸の粘膜固有層、パイエル板に局在するNKT細胞の機能を調べていく予定である。また、a-GalCerを経口投与したときの腸内細菌叢の組成はどのような影響を受けているのかについて、次世代シーケンサーを用いて菌の組成を明らかにしたいと考えている。

Causes of Carryover

今年度分の助成金はおおむね計画通り使用した。次年度使用額は、翌年度分として請求する助成金と合わせて腸内細菌叢解析やPCR試薬の消耗品費として使用する。

Research Products

• [Journal Article] Sequential CCL2 Expression Profile After Disc Injury in Mice. (2020)
  • Author(s): Nakawaki M, Uchida K, Miyagi M, Inoue G, Kawakubo A, Kuroda A, Satoh M, Takaso M.
  • Journal Title: J Orthop Res Volume: 38 Pages: 895-901
  • DOI: 10.1002/jor.24522.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in NGF expression and macrophage phenotype following intervertebral disc injury in mice. (2020)
  • Author(s): Nakawaki M, Uchida K, Miyagi M, Inoue G, Kawakubo A, Satoh M, Takaso M.
  • Journal Title: J Orthop Res Volume: 37 Pages: 1798-1804
  • DOI: 10.1002/jor.24308
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] De novo generation of CD1d1-deficient NKT-cell hybridomas from CD1d-/- mice or by gene editing of CD1d+ hybridomas (2020)
  • Author(s): Satoh M, Saeki M, Yoshino K, Mita K, Iizuka M, Hattori A, Takeuchi E, Eshima K, Iwabuchi K
  • Journal Title: Kitasato Med J Volume: 50 Pages: 34-43
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amelioration of experimental autoimmune myocarditis through activation of invariant natural killer T cells by administration of a-galactosylceramide. (2020)
  • Author(s): Yoshino K, Satoh M, Iwayama T, Kobayashi S, Okamoto H, Eshima K, Watarai H, Iwabuchi K
  • Journal Title: Kitasato Med J Volume: 50 Pages: 60-72
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Attenuation of experimental autoimmune uveoretinitis in mice by IKKβ inhibitor IMD-0354 (2020)
  • Author(s): Liu Y, Kitaichi N, Wu D, Hase K, Satoh M, Iwata D, Namba K, Kanda A, Noda K, Itai A, Iwabuchi K, Ishida S
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 525 Pages: 589-594
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.117.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] NKT細胞と脂肪組織 (2019)
  • Author(s): 岩渕 和也，佐藤 雅
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 70 Pages: 130-134
• [Presentation] The interaction of NKT cell and macrophage has regulatory function in obesity. (2019)
  • Author(s): Satoh M, Iwabuchi K.
  • Organizer: The 48th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
• [Presentation] Experimental autoimmune uveoretinitis (EAU) in relapse model are ameliorated by NKT cells. (2019)
  • Author(s): Tajiri N, Satoh M, Iwabuchi K.
  • Organizer: The 48th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
• [Presentation] The alteration of NKT-cell function in mice fed on high fat diet. (2019)
  • Author(s): Hane K, Satoh M, Iwabuchi K.
  • Organizer: The 48th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
• [Presentation] MR1/MAIT cell alleviates allergic contact dermatitis through reduction of IL-17 production (2019)
  • Author(s): Imahashi N, Satoh M, Iwabuchi K
  • Organizer: The 48th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
• [Presentation] Potential role of invariant NKT cells in experimental autoimmune myocarditis in mice. (2019)
  • Author(s): Yoshino K, Satoh M, Iwabuchi K.
  • Organizer: The 48th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
• [Remarks] 北里大学医学部免疫学ホームページ
  • URL: http://www.med.kitasato-u.ac.jp/immunology/