運動習慣が成す腸内細菌叢は急性・慢性炎症における免疫反応のレギュレーターとなるか

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K21270
• Research Institution: Kawasaki University of Medical Welfare
• Principal Investigator: 川島 将人 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 助教 (90909590)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 運動 / 腸内細菌叢 / メタボリックシンドローム / 炎症 / 免疫 / マクロファージ / 便移植

Outline of Annual Research Achievements

本研究の予備実験において、習慣的な自走運動を行うドナーマウスを作成し、高脂肪高糖質食餌の摂取によって肥満したレシピエントマウスに抗生剤を投与した後、ドナーマウスの腸内細菌叢移植を実施したところ、レシピエントマウスの食餌の影響が甚大であり、腸内細菌叢移植による肥満改善効果がみられなかった。そこで、本年度に取り組んだ実験では、高脂肪高糖質食餌摂取によってレシピエントマウスを肥満させた後に、通常食餌への食餌変調を実施した上で、さらに習慣的な自走運動を行うドナーマウスの腸内細菌叢移植を実施し、その効果を検証した。解析項目として、諸臓器重量や血漿中の肥満関連パラメータ、糖代謝能、盲腸内短鎖脂肪酸濃度、炎症性サイトカイン発現を分析した。すると、レシピエントマウスの食餌が通常食餌へと変化したことによって、各指標の大幅な改善がみられた。それに加えて、習慣的な自走運動を行うドナーマウスの腸内細菌叢移植を実施したが、食餌変調のみを実施したコントロール条件と比較して、有意な改善が認められなかった。腸内細菌叢解析については、令和4年度に実施する予定である。これらの結果から、レシピエントマウスの食餌という強いファクターを変化させられるような条件設定が必要であることが明らかとなった。先行研究では、運動と発酵性食物繊維摂取を組み合わせると、それぞれ単独と比べて、劇的に腸内細菌叢と短鎖脂肪酸産生量を改善できることが報告されている。そこで、レシピエントマウスの食餌変調は実施せずに、ドナーマウスに運動と食物繊維摂取を組み合わせる条件を設定して、現在追加実験を遂行している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度の研究実績に述べた通り、肥満レシピエントマウスの食餌変調により大幅な肥満改善効果がみられ、食餌変調に加えて習慣的な自走運動で形成された腸内細菌叢を移植しても、それ以上の改善はみられなかった。すなわち、現状では、本研究の主題である習慣的な運動で形成された腸内細菌叢の抗肥満効果や抗炎症効果を見出すことができていない。現在は、令和3年度に得た結果を踏まえて、追加実験を進めている。

Strategy for Future Research Activity

本年度の実験から得た知見を基に、運動と食餌を組み合わせるドナーマウス条件を設け、その腸内細菌叢移植効果を検証している。具体的には、ドナーマウスの条件として、安静条件、運動条件、食物繊維摂取条件、運動＋食物繊維摂取条件の4群を設定し、それぞれの腸内細菌叢移植を受けるレシピエントマウス（高脂肪高糖質食餌摂取）の群を設けている。解析では、諸臓器重量や血漿中の肥満関連パラメータ、糖代謝能、腸内細菌叢解析、盲腸内短鎖脂肪酸濃度、炎症性サイトカイン発現、次世代シーケンスによる各種RNAの網羅的解析といった項目を分析していくこととしている。

Causes of Carryover

本年度には、予定していた次世代シーケンサーを用いた腸内細菌叢のメタゲノム解析を実施できなかった。次年度は、この解析を優先して実施する予定である。