若年時の高脂肪食摂取が上皮バリア破綻をもたらす機構と疾患発症における意義の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17007
• Research Institution: National Center for Global Health and Medicine
• Principal Investigator: 中田 一彰 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 肝炎・免疫研究センター 消化器疾患研究部 研究員 (20849244)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 高脂肪食 / 腸上皮

Outline of Annual Research Achievements

ライフスタイルの変化に伴う、若齢時からの肥満や代謝制御異常が、将来的な悪性疾患の発症リスクにどの程度関与するかの詳細は不明である。本研究では、管腔と体内を隔て、食事の影響を最前で受ける腸上皮に着目し、若年時からの高脂肪摂餌が腸管機能に及ぼす影響を詳細に解析するとともに、その分子メカニズム並びに悪性疾患発症リスクに及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。
初年度は、高脂肪食を構成する脂質の種類の違いが腸上皮へ及ぼす影響の差異を解析するために、高脂肪食のラードを飽和脂肪酸、または、不飽和脂肪酸に置き換えた餌を作製した。これら異なる高脂肪食を離乳直後の4週齢マウスに摂餌させることにより、若年時からの高脂肪食摂餌が腸管バリア機能に及ぼす影響を解析した。マウスに各高脂肪食を摂餌させた後、FITC-dextran経口投与による腸上皮透過性試験を行った。血中へのFITC漏出を解析した結果、飽和脂肪酸含有高脂肪食摂餌群において腸上皮透過性が有意に亢進していた。腸管バリア機能維持に重要な役割を果たしているタイトジャンクション分子であるZO-1、Claudin、Occludinの発現について定量PCR法を用いて解析したが、飽和脂肪酸含有高脂肪食摂餌群において有意な変化は認められず、電顕でもタイトジャンクション構造が維持されていることが観察された。腸上皮を構成する上皮細胞のうちどのような細胞が変化しているかについて組織染色により解析した結果、Chromogranin A陽性の内分泌細胞、MUC2陽性の粘液産生細胞、Dclk1陽性のタフト細胞等の分化細胞に変化は認められなかったが、飽和脂肪酸含有高脂肪食摂餌群においてBrdU/EdUで標識される増殖細胞が増加していることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度は、目標に設定した若齢時からの高脂肪食摂餌が腸管機能に及ぼす影響について、離乳直後のマウスに脂質構成の異なる高脂肪食を摂餌させ、解析を行った。その結果、脂質の中でも飽和脂肪酸が腸上皮バリア機能を破綻させることを見出した。飽和脂肪酸含有高脂肪食摂餌マウスの腸上皮においてタイトジャンクション分子の発現異常は認められず、飽和脂肪酸による腸バリア機能の破綻にはタイトジャンクション機能不全以外のメカニズムが関与している可能性が示唆された。更に、飽和脂肪酸含有高脂肪食が増殖細胞の増加を促進することを見出しており、次年度に以降に進めるメカニズムの解析や疾患発症の意義の解明に繋がる成果を得られている。若齢時からの高脂肪食摂餌マウスモデルを用いて腸上皮の細胞における変化や機能破綻を明らかにしたことから今年度の目標を達成しており、以上から、本研究はおおむね順調に進展していると考えた。

Strategy for Future Research Activity

次年度以降は、以下の項目について解析を進める。
1. 若年時の高脂肪食摂餌が疾患の発症に及ぼす影響について
これまでの研究により、若齢時からの高脂肪食摂餌マウスモデルにより、飽和脂肪酸が増殖細胞の増加を促進することを確認した。今後は疾患モデルを用いて、若年時の高脂肪食摂餌が疾患の発症に及ぼす影響について解析する。
2. 若年時の高脂肪食摂餌による疾患発症のメカニズムの解析
飽和脂肪酸が増殖細胞の増加を促進する点について、食事脂質の作用機序や分子メカニズムを解析する。特に、高脂肪食を摂餌させたマウスより腸上皮細胞を採取し、遺伝子発現パターンを網羅的に解析する。また、腸上皮のin vitro系を用いて腸上皮に及ぼす脂質の影響を解析する。