Research on role of intestinal flora and mucosal immune response in enterohemorrhagic Escherichia coli infection

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K22792
• Research Institution: Gihu University of Medical Science
• Principal Investigator: 所 俊志 岐阜医療科学大学, 薬学部, 講師 (10551088)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2024-03-31
• Keywords: 腸内細菌叢 / 腸管出血性大腸菌 / 定着抵抗性

Outline of Annual Research Achievements

腸内細菌叢が病原体の定着を抑制・制御し，分泌型IgA抗体と連動して病原体を排除する（定着抵抗性の）仕組みを探ることを目的とした。
組成及び多様性の異なる腸内細菌叢が存在するマウスとして，アウトブレット（ICR）及びインブレット（Balb/c，C3H/HeN，C3H/HeN，及びC57BL/6）を用いた。また，4種の抗菌剤（アンピシリン，バンコマイシン，ネオマイシン及びメトロニダゾール）の単剤または4剤混合を経胃投与することで腸内細菌叢改変マウスを作製した。種々の系統マウスまたは腸内細菌叢改変マウスにEHEC O157:H7を経胃接種した。特異IgA抗体が検出されない接種後1週または検出される2週に抗菌剤の単剤または溶媒（水）を投与したマウスから採取した便を4剤混合投与マウスに便移植し腸内細菌叢を再構築した。感染初期（1-7日），特異IgA抗体検出時期（2週）及び感染後期（3-4週）に便を採取した。
他の系統に比してICRは感染初期にEHECの腸管内定着が高かった。次世代シーケンサーIon Proton(Thermo Fisher Scientific)， 統合解析パイプライン(QIIME2)による菌叢組成・多様性解析によるα多様性指標（ASV，Chao1，Faith PD）から，接種前と感染初期の腸内細菌叢の多様性を比較すると他の系統では大きな変化はないがICRでは著しく低下した。また，ANCOMから他の系統に比較してICRの腸内細菌叢はラクノスピラ科の細菌の占有率が高かった。ラクノスピラ科はウシ（EHEC保菌動物）の第一胃において豊富な科である。これらの結果は，外来病原体の侵入時に構成菌の互いの相対関係を維持することのできる菌叢が感染に対して抵抗性を示すこと，またを特定の病原体の腸管内定着に関与する菌群の存在の有無が感染感受性に関連していることを示唆している。