2020 Fiscal Year Research-status Report
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20K07456
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| Research Institution | Himeji Dokkyo University |
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Principal Investigator |
長久保 大輔 姫路獨協大学, 薬学部, 教授 (10368293)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 大腸 / 杯細胞 / 粘液 / ケモカイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸には膨大な数の細菌が存在するが、宿主との共生関係が成立している。ただし、大腸には糖タンパク質ムチンを主成分とする２層からなる粘液層（内粘液層：上皮細胞側粘液層、外粘液層：大腸の内腔側の粘液層）が存在し、細菌を宿主から空間的に離れた外粘液層に保つことで宿主粘膜への細菌の侵入を防いでいる。粘液の産生・分泌は、大腸上皮組織の中の杯細胞が専門的に担っているが、粘液産生の詳細な分子機構の多くは明らかではなかった。そこで本研究では潰瘍性大腸炎等の難治性疾患に対する人為的制御に基づく新規の治療法や予防法の創出と、将来の創薬を目指して、大腸の杯細胞による粘液産生制御機構を独自の視点で明らかにすることを目的とした。
CCL28は粘膜免疫の細胞動態制御に関わるケモカインであるが、大腸では腸管上皮細胞や、腸管粘膜固有層の微小血管内皮細胞などに発現が認められている。予備検討でCCL28欠損マウス大腸の粘液量が野生型マウスと比較して低下していたことから、本研究ではCCL28に着目し、粘液産生への関与の詳細について解析を開始した。
令和２年度は大腸杯細胞の粘液産生・分泌の制御に及ぼすCCL28の作用の解析として、CCL28欠損マウスにおける大腸粘液層の形成とその意義を中心に解析した。その結果、CCL28欠損マウスの大腸では、酸性・中性粘液がともに減少し、既に報告したDSS誘導性の大腸炎においてだけでなく、生理的条件下においても大腸粘膜に浸潤するグラム陽性細菌の数に増加傾向が認められた。また、杯細胞に結合性をもつレクチンUEA-1の染色性から、CCL28欠損マウスの大腸では杯細胞の数自体が減少していることが観察された。さらに杯細胞の分布にも異常が認められた。これらに加え、大腸幹細胞ニッチの構成要素と考えられる繊維芽細胞数が減少している様子も観察された。
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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
予備検討から発展させた令和２年度の研究内容からは、CCL28欠損マウスにおいて大腸粘液層の形成にどのような変化が起きているのか、そして、その結果として生体にどのような影響があるのかについて、一定の解析結果が得られた。特にCCL28欠損マウスでは生理的条件下でも大腸粘膜への顕著な細菌の浸潤が認められたことから、CCL28は大腸において恒常的に細菌に対して生体防御に寄与していることが確認された。そしてその寄与の一部には、CCL28が大腸で粘液産生を担う杯細胞に及ぼす影響も含まれる可能性が認められた。また、CCL28欠損マウスでは大腸幹細胞ニッチの構成細胞と考えられる線維芽細胞が減少することも見出した。これらの令和２年度に得られた結果は当研究課題を展開するにあたり、基本的且つ重要な情報となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
CCL28欠損マウスは野生型マウスと比較して、粘液産生細胞である杯細胞の減少、及び分布異常を示したが、一般的に分化が完了した杯細胞は増殖しないため、杯細胞の数が減少するに至った理由としては、大腸幹細胞から杯細胞への分化や成熟が直接的あるいは間接的に阻害された可能性や、杯細胞のアポトーシスが促進された可能性、またはその両方が関与していた可能性などが考えられる。また、杯細胞の分布異常については、CCL28のケモカインとしての細胞遊走の欠如によって、杯細胞が適切な位置に配置されなくなったことなどが考えられる。一方、大腸上皮細胞の幹細胞ニッチを構成すると予想される線維芽細胞についても、CCL28がその遊走活性により幹細胞ニッチへの集積の制御に働いていることが考えられる。その仮定を当てはめれば、CCL28の欠損が線維芽細胞の適切な配置に影響を及ぼし、細胞数減少が生じたと考えられる。そして、もしこの結果から不完全なニッチの環境が生じていたとすれば、CCL28の欠損は杯細胞の分化・成熟の不全や、杯細胞の上皮の中での適切な配置の乱れを引き起こし、杯細胞本来の粘液産生機能が損なわれる結果へと繋がることが予想される。このように、これまでに得られた結果からは多くの可能性が予想されたので、今後はこれらの可能性について、細胞や分子レベルでの解析を行い、メカニズムの詳細について研究を進める予定である。
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