2021 Fiscal Year Annual Research Report
腸内細菌由来のメッセージ物質の機能解明と循環器疾患との関連解明研究
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20H03676
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
平田 健一 神戸大学, 医学研究科, 教授 (20283880)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 尚史 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (00846321)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 腸内細菌 / LPS / 外膜小胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、循環器疾患と腸内細菌叢との関連調査研究の中で注目することになった腸内グラム陰性桿菌由来の「リポ多糖(lipopolysaccharide; LPS)」と「外膜小胞(Outer membrane vesicles; OMVs)」が持つ生体作用を解明し、疾患発症との関連を探究する事である。そのために、腸内細菌から①LPS と②外膜小胞 を独自に単離し、その機能や体内動態を明らかとする。加えて③腸管内のLPSや外膜小胞が遠隔臓器である心・血管に与える影響をマウスを用いて検証する。
Bacteroides-LPSの単離はできており、LPS活性測定法(LAL法)にて評価すると、大腸菌由来LPSに比較して、約10分の1程度の活性であり、非常に炎症惹起性が弱いということが示された。細菌由来のOMVsの単離にも成功し、実験に用いた。
まずは、腸内細菌の産生するLPSとOMVsに関して、腸管から血液中への移行に関する実験を実施した。LPSに関しては、腸管内の糞便の活性に比較して、血液中の活性は10万分の1程度であり、腸管からの吸収機構・透過性・不活化機構などの様々な生体機能によって維持され、炎症から生体を守っている現状があると考えられた。かなり大量（腹腔内投与での致死量の10倍）の大腸菌LPSを経口・経肛門投与を実施したが、血中濃度はほとんど上昇しなかった。LPSの血中濃度は高脂肪食摂取で上昇することが確認できており、油成分と同時にカイロミクロンを介した吸収が想定された。次に、マウスに蛍光色素でラベルされたOMVsを経口・経腸投与したが、臓器への移行は確認できなかった。以上の結果を受け、LPSに関しては、腸内のLPS活性が必ずしも血中の活性とパラレルには動かないことが想定できたし、腸内細菌由来のOMVsが血中で作用する可能性は低いと結論した。
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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
LPSとOMVsを用いた細胞実験も動物実験も順調に進行している。
仮説通りではない結果となったが、LPSとOMVsに関しての生体内移行に関しての新事実が明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
LPS（大腸菌由来のLPS）に関しては、強く炎症を引き起こす物質として有名であるが、動脈硬化への影響と、その作用メカニズムは解明されていない。また、炎症惹起性が弱いBacteroides-LPSとの作用の差なども研究されていない。そこで、動脈硬化モデルマウスにこれらのLPSを腹腔内投与して、その効果の差異や作用機序を解明する実験計画を立てた。同時に、LPSの受容体であるTLR4の遺伝子欠損マウスでの効果を評価して、LPSの作用がTLR4以外の作用の存在も検証する。
ヒトで、OMVsの腸管吸収が存在するのかを検証するために、以下の研究を計画した。細菌OMVs由来の20数塩基のmiRNA、smallRNAのRNAシーケンスを実施する。ヒトの血中移行を検証するため、すでに公開されたヒト血中のmiRNAのシーケンスデータ中に、我々が遺伝子解析した菌由来miRNAの存在を検証し、存在がしめされたら腸管から血中への移行があると考える。
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