2020 Fiscal Year Research-status Report
胎児期栄養環境エピゲノム変化による生活習慣病発症機序と予防の形態・テロメア解析
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19K11733
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| Research Institution | Kurume University |
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Principal Investigator |
藤田 守 久留米大学, 医学部, 客員教授 (60037471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 桂一郎 久留米大学, 医学部, 教授 (20172398)
近江 雅代 西南女学院大学, 保健福祉学部, 教授 (20301682)
森本 景之 産業医科大学, 医学部, 教授 (30335806)
熊井 まどか 長崎国際大学, 公私立大学の部局等, 教授 (50360300)
熊谷 奈々 中村学園大学, 栄養科学部, 講師 (70552983)
馬場 良子 産業医科大学, 医学部, 講師 (90271436)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 胎児期低栄養環境 / 出生直後 / 小腸 / 吸収上皮細胞 / 消化吸収機構 / 栄養環境エピゲノム / テロメア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は胎児期の異常栄養環境による出生後の栄養補給系(小腸)、栄養輸送系(血管）、排泄系(腎臓)に及ぼす影響について詳しく検索した。
集束イオンビーム搭載型走査電子顕微鏡（FIB/SEM）を用いて、新生児(仔)期（出生直後：未授乳）および乳飲期（生後7日目、14日目）ラット回腸吸収上皮細胞の連続超微形態画像(1試料あたり600～700枚)を取得後、３次元的に再構築した。さらに、乳飲期の消化吸収に重要な役割を演じているエンドサイトーシス機構に関与している動的膜系も３次元的に再構築して、空間超微形態学的に解析を行った。その結果、乳飲期回腸吸収上皮細胞の３次元的超微構造および空間的超微構造を検索すると、2次元で理解出来なかった細胞の全体像が明らかになった。さらに、微絨毛間の頂部細胞膜領域と連続した深い陥入部およびエンドゾームなどのエンドサイトーシス機構に関与している複雑な動的膜系の３次元的超微構造と、それらの細胞内空間的分布が明らかになった。
細胞核内のエピゲノム変化を知る目的でヒストンH3の27番目のリジン（H3K27me3）に対する抗体を用いて免疫組織化学的に検索を行った。その結果、胎児期の異常栄養環境(低栄養)による乳飲期の回腸吸収上皮細胞および腎臓の細胞核内を、対照群（正常群）と比較検討すると免疫反応に差異が認められた。
蛍光標識ペプチド核酸プローブを用いて、染色体上の末端領域に存在するテロメアDNAを胎児期低栄養群の出生直後および乳飲期回腸さらに腎臓を検索して、正常群と比較検討した。その結果、核内の空間情報を保持したままテロメアDNAを可視化して、解析することが出来た。胎児期低栄養群の出生直後・乳飲期回腸吸収上皮細胞および腎臓の細胞核内では、正常群と比較検討すると染色反応に差異が認められた。
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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
本年度は補助事業の２年目として、昨年度と同様ラットの胎生時期をⅠ群；胎芽期（妊娠初期）、Ⅱ群；胎児期（妊娠中期）、Ⅲ群；胎児期出生前（妊娠後期）に分け、それぞれ7日間ずつ異常栄養(低栄養など)環境にして、出生直後（新生児期）から乳飲期（生後7日目、14日目）さらに離乳期（生後21日目）における栄養補給系の消化管（小腸；空腸・回腸、大腸；盲腸・結腸近位部・結腸遠位部）および排泄系の腎臓を、バイオイメージング法（光学顕微鏡、走査型・透過型電子顕微鏡）を用いて分子形態学的に詳しく比較検討することが出来た。
集束イオンビーム搭載型走査電子顕微鏡を用いて、連続超微形態画像(1試料あたり600～700枚)を取得後、吸収上皮細胞の核および小器官を含む全体像を観察することができた。さらに、エンドサイトーシス機構に関与している動的膜系を３次元的に再構築し、空間超微形態学的に解析することが出来た。
エピゲノム変化を知る目的でヒストンH3の27番目のリジン（H3K27me3）に対する抗体を用いて免疫組織化学的に検索をすることが出来た。
蛍光標識を行ったペプチド核酸（PNA）プローブを用いて、染色体上の末端領域に存在するテロメアDNAを特異的に染色し、可視化することで核内の空間情報を保持したままテロメアDNAの分布状況を解明することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度（最終年度）は、胎児期の異常栄養環境が出生後の栄養補給系（小腸；消化吸収機構）、栄養輸送系（血管）、排泄系（腎臓）に及ぼす影響を種々のバイオイメージング法を用いて分子形態学的に種々の実験を行ってきた結果を踏まえた上で、特に、Ⅱ群；胎児期低栄養環境（妊娠中期低栄養環境）群について、出生直後（未授乳）から乳飲期（生後7、14日目）、離乳期（21日目）まで、昨年度より詳しく解析を行う。また、昨年度の残りの試料を、収束イオンビーム搭載型走査電子顕微鏡（FIB/SEM）を用いて、吸収上皮細胞の連続写真を取得し、3次元的に立体再構築を行い、昨年度より詳しくエンドサイトーシスに関与する動的膜系の連続性など空間超微形態学的に解析を行なう予定である。
さらに、小腸（空腸・回腸）吸収上皮細胞および腎臓のエピゲノム変化（ヒストンのメチル化など）を検索するために、再現性を求めて、ヒストンH3の27番目のリジン（H3K27me3）に対する抗体を用いて免疫組織化学的検索を行う予定である。また、蛍光標識プチド核酸プローブを用いて染色体上の末端領域に存在するテロメアDNAを特異的に染色して、可視化することで核内の空間情報を保持したままテロメアDNAの分布状況などを令和2年度より詳しく解明する予定である。
これまでの研究結果などを統合して、生活習慣病発症機序の解明と早期予防（早期の栄養指導など）に関して検討を行う予定である。それらを踏まえて、3年間の総括も行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）今年度も新型コロナウイルスによる非常事態宣言のため、予定していた学会参加・発表のための旅費・宿泊費および実験等で使用する経費が残った為。
（使用計画）走査型・透過型電子顕微鏡用試薬および収束イオンビーム搭載型走査電子顕微鏡（FIB/SEM）用の連続写真（１試料あたり600～700枚）を撮り、3次元的に立体再構築を行うための画像データを記録する電子媒体等を購入する予定である。
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