2020 Fiscal Year Research-status Report
同種造血細胞移植後GVHDと腸内細菌叢dysbiosisの発症機序解明と治療応用
| Project/Area Number |
20K22901
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
藤原 英晃 岡山大学, 大学病院, 助教 (90743683)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
|
| Keywords | 移植片対宿主病 / 腸内細菌 / ミトコンドリア |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、GVHDにおけるdysbiosisが腸上皮細胞のミトコンドリア障害により発症するという仮説のもと、同種造血幹細胞移植後に、腸上皮細胞のミトコンドリア機能不全による酸素利用障害が腸管内酸素濃度の上昇を引き起こし、組織恒常性の破綻を引き起こす機序を明らかにする。GVHDマウスモデルとして放射線照射したB6レシピエントマウスにドナーBALB/c骨髄細胞と脾臓から単離したT細胞を投与しGVHDを発症させ解析を行った。
GVHDが与えるマウス腸管酸素レベルの検討：ミトコンドリア障害が発症した場合、酸素を利用したエネルギー産生が低下することが予想された。このため、腸管内酸素濃度GVHD発症、非発症、ナイーブB6マウスに対して大腸内視鏡下に酸素測定器を用いて腸管内腔（腸上皮表面）および腸上皮細胞内（腸上皮細胞深部）の酸素濃度測定を行った。ナイーブマウスと比較してGVHD非発症マウスでは酸素濃度の変化は認めなかったが、GVHD発症マウスでは、移植後早期には腸上皮細胞深部の酸素濃度上昇を、移植後後期には腸上皮表面および腸上皮細胞深部の両方で酸素濃度の上昇を認めた。これら腸管内酸素濃度の上昇が腸内細菌叢の変化、特に好気性菌を中心としたdysbiosisに影響を与えていることが推測された。次に酸素濃度上昇の原因として、腸上皮細胞内部の変化もしくは周囲の支持組織の酸素濃度変化を検討するため、低酸素組織特異免疫染色を施行したところ、GVHD発症マウスの腸上皮細胞では細胞内酸素濃度の上昇を認めた。これらの結果から、通常低酸素状態である腸管上皮細胞はGVHD発症後に腸管上皮細胞の酸素利用障害が発生していることが考えられる。
これらの変化は細胞内酸素消費器官であるミトコンドリアの障害を示唆しており、今後は直接ミトコンドリアの機能・形態に着目し、解析を行う予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた、GVHD発症マウスにおける腸内酸素レベル変化および細胞内酸素レベルの変化をを検討し、マウス腸管上皮細胞における酸素代謝変化が発生していることを確認した。この酸素変化が、腸内細菌叢の乱れ、dysbiosisに強く影響を及ぼしていることが想定されている。これらの実験結果は、当初予定していた実験計画を概ね順調に進展しており、今後はさらに実験計画を進展させて行く予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の検討課題として細胞内酸素消費器官であるミトコンドリア機能・形態を中心として、GVHDマウスモデルを用いた解析を計画している。
今後の計画として、
①腸管上皮細胞における酸素消費能の解析：GVHDマウスから単離した腸管上皮細胞を細胞外フラック スアナライザーにより酸素消費量(ミトコンドリアでのエネルギー産 生)及び細胞外酸性化度(酸素を用いない非ミトコンドリアエネ ルギー産生)を測定し、腸上皮細胞内の酸素消費量(ミトコンドリア機能)が低下していることを明らかにする。 GVHDマウスでは酸素利用障害に伴う酸素消費量の低下が予想されるが、細胞外酸性化度に関しては不明である。これらにより、細胞内酸素利用障害が考えられるため、細胞内における酸素利用の主たる部位であるミトコンドリアの機能を解析する予定にしている。
②酸素消費を変化させる細胞内部位・器官の同定：ミトコンドリアの障害部位を明らかにするため、特に酸素消費と関連するエネルギー産生回路であるTCA回路および電子伝達系を標的とした腸管上皮細胞代謝物のメタボローム解析し酸素消費量の低下を引き起こすミトコンドリア内 外の部位を明らかにする。本解析結果によってはミトコンドリア以外の細胞内器官が原因である可能性も考えられるため、この場合は標的器官を変えて以後の検討を行う予定にする。
以上より、本研究にあたり、GVHDにおけるdysbiosisが腸管上皮細胞における酸素代謝変化、 特にミトコンドリア機能異常によりdysbiosisが惹起されることを明らかにする。
|
Research Products
(2 results)
