Homeostasis through regulation of gut microbiota by the nervous system

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19322
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kurata Shoichiro 東北大学, 薬学研究科, 教授 (90221944)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 神経-免疫連関 / 恒常性維持 / ショウジョウバエ / 腸管

Outline of Final Research Achievements

In this study, we characterized the neurons that regulate resistance to orally transmitted bacteria and the gut microbiota at the level of gene expression and how they maintain gut homeostasis. The results suggest that this neuronal population is a mixture of typical subtypes of adult brain neurons (cholinergic, GABAergic, and glutamatergic neurons). Furthermore, we found that these nerves are involved in the regulation of the gut microbiota and in the resistance to the gut microbiota, even when only a single gut microbiota is present.

Free Research Field

生物系薬学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、感染抵抗性と腸内細菌叢の制御に関わる神経細胞が、コリン作動性、GABA作動性、グルタミン酸作動性神経が混在した神経細胞群であることが示唆され、単一の腸内細菌のみを有する場合でも、その腸内細菌の量的な制御に関わり、腸内細菌に対する抵抗性の発現に関わる事が明らかとなった。今後、今回行った遺伝子発現解析をもとに、神経の特徴付けがさらに進み、同等の神経細胞が哺乳動物にも存在するのか、さらには、同様の神経支配機構が哺乳動物でも腸管恒常性を制御しているのかなど、免疫系の神経支配による恒常性維持機構の解明が進むことが期待できる。