2012 Fiscal Year Research-status Report
細胞膜有機イオン輸送体および接着分子による新規微生物認識機構の解明と腸炎への関与
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23590931
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
藤谷 幹浩 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80322915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大竹 孝明 旭川医科大学, 医学部, 講師 (10359490)
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| Keywords | 腸内細菌 / 炎症性腸疾患 / ポリリン酸 / トランスポーター / エンドサイトーシス / インテグリン |
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| Research Abstract |
１．腸内細菌由来の生理活性物質の同定とその認識機構に関係する細胞表面分子の解明
前年度までに、新規麦芽乳酸菌の培養上清から腸管上皮バリア機能を増強する活性物質であるポリリン酸を同定することに成功した。また、ポリリン酸の生理作用を仲介する分子は腸管上皮細胞膜のインテグリンであることを明らかにした。今年度は、各種腸管上皮細胞株にインテグリンのshRNAを導入して発現抑制細胞株を作製し、乳酸菌由来ポリリン酸の作用が減弱することを確認した。
２．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．
前年度までに、乳酸菌由来ポリリン酸投与により腸管上皮のmicroRNAプロファイルが変化すること、標識ポリリン酸が腸管上皮細胞に取り込まれることを明らかにした。今年度は、腸管上皮によるポリリン酸の取り込み機構について、エンドサイトーシス関連分子であるカベオリンおよびクラスリンに注目して解析を行った。その結果、カベオリンの機能阻害によりポリリン酸の作用が著しく低下すること、クラスリンの機能阻害ではポリリン酸の作用に変化がないことを明らかにした。さらに、カベオリンのshRNAを導入した腸管上皮細胞株では、ポリリン酸による細胞防御蛋白誘導作用がほぼ消失した。以上から、ポリリン酸の作用はカベオリン依存性のエンドサイトーシスによって仲介されることが示唆された。これは、エンドサートーシスを介した新規の宿主‐細菌相互作用機構の存在を示唆するものである。
３．腸管炎症モデルマウスおよびヒト腸管炎症において，これら新規の細菌認識機構の発現を調べ，腸管炎症の病態との関連性を明らかにする．
今年度は、慢性腸炎マウスモデルにおける、ポリリン酸の腸管障害改善作用や線維化改善効果を明らかにした。現在、インテグリンやカベオリン抑制モデルを構築中であり、このモデルを用いてポリリン酸の腸管障害改善効果を検証していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．腸内細菌由来の生理活性物質を同定とその認識機構に関係する細胞表面分子の解明
新規麦芽乳酸菌の培養上清から腸管上皮バリア機能を増強する活性物質であるポリリン酸を同定することに成功した。さらに、このポリリン酸の生理作用を仲介する分子が腸管上皮細胞膜のインテグリンと結合すること、インテグリンの発現抑制細胞株では、乳酸菌由来ポリリン酸の作用が減弱することを確認し、ポリリン酸の作用が腸管上皮のインテグリンによって仲介されること明らかにした。したがって、この検討項目については、おおむね目標を達成したと考える。
２．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．
ポリリン酸投与により腸管上皮のmicroRNAプロファイルが変化すること、ポリリン酸はインテグリンと結合した後、カベオリン依存性のエンドサイトーシスにより腸管上皮細胞に取り込まれることを明らかにした。次年度は、ポリリン酸がエンドサイトーシスによって取り込まれる過程と引き続き腸管障害改善作用を発揮する過程の詳細なメカニズムを明らかにしていく。
３．腸管炎症モデルマウスおよびヒト腸管炎症において，これら新規の細菌認識機構の発現を調べ，腸管炎症の病態との関連性を明らかにする。
今年度は、慢性腸炎マウスモデルにおける、ポリリン酸の腸管障害改善作用や線維化改善効果を明らかにした。今後、インテグリンやカベオリン抑制モデルを用いて、ポリリン酸の腸管障害改善効果を検証していく。以上のように当初の計画通り成果を上げていることから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．腸内細菌由来の生理活性物質の同定とその認識機構に関係する細胞表面分子の解明
これまで、新規麦芽乳酸菌の培養上清から腸管上皮バリア機能を増強する活性物質であるポリリン酸を同定し、ポリリン酸の生理作用を仲介する分子は腸管上皮細胞膜のインテグリンであることを明らかにした。さらに、各種腸管上皮細胞株にインテグリンのshRNAを導入して発現抑制細胞株を作製し、乳酸菌由来ポリリン酸の作用が減弱することを確認した。今後は、in vivoのインテグリン抑制モデルを用いてポリリン酸の作用の変化を明らかにしていく。
２．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．
前年度までに、乳酸菌由来ポリリン酸投与により腸管上皮のmicroRNAプロファイルが変化すること、ポリリン酸の腸管障害改善作用がカベオリン依存性のエンドサイトーシスによって仲介されることを明らかにした。今後は、ポリリン酸がエンドサイトーシスによって取り込まれる過程と引き続き腸管障害改善作用を発揮する過程の詳細なメカニズムを明らかにしていく。
３．腸管炎症モデルマウスおよびヒト腸管炎症において，これら新規の細菌認識機構の発現を調べ，腸管炎症の病態との関連性を明らかにする．
今年度は、慢性腸炎マウスモデルにおける、ポリリン酸の腸管障害改善作用や線維化改善効果を明らかにした。今後は、インテグリンやカベオリン抑制モデルをを用いてポリリン酸の腸管障害改善効果を検証していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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[Journal Article] Paneth cell regulate gut inflammation, thereby inducing chemotaxis of dendritic cells and cytokine production from epithelial cells.2012
Author(s)
Ito T, Ayabe T, Ishikawa C, Inaba Y, Tanabe H, Maemoto A, Kono T, Ashida T, Fujiya M, Kohgo Y
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Journal Title
Tohoku Journal of Experimental Medicine
Volume: 227
Pages: 39-48
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Isoleucine, an essential amino acid, induces the expression of human  defensin 2 through the activation of the G-protein coupled receptor-ERK pathway in the intestinal epithelia.2012
Author(s)
Konno Y, Ashida T, Inaba Y, Ito T, Tanabe H, Maemoto A, Ayabe T, Mizukami Y, Fujiya M, Kohgo Y.
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Journal Title
Food and Nutrition Sciences
Volume: 3
Pages: 548-555
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Pseudo-diverticular formation due to a cytomegalovirus infection in the colorectum.2012
Author(s)
Muto M, Sato R, Fujiya M, Tanaka K, Serikawa S, Hayashi A, Konno Y, Sakamoto J, Nishikawa T, Oikawa K, Ueno N, Ikuta K, Mizukami Y, Tanno S, Watari J, Kohgo Y.
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Journal Title
Digestive Endoscopy
Volume: 24
Pages: 193
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Back-to-Back Comparison of Auto-Fluorescence Imaging (AFI) versus High Resolution White Light Colonoscopy for Adenoma Detection.2012
Author(s)
Moriichi K, Fujiya M, Sato R, Watari J, Nomura Y, Nata T, Ueno N, Maeda S, Kashima S, Itabashi K, Ishikawa C, Inaba Y, Ito T, Okamoto K, Tanabe H, Mizukami Y, Saitoh Y, Kohgo Y.
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Journal Title
BMC Gastroenterology
Volume: 12
Pages: 75
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Competence and sporulation factor derived from Bacillus subtilis improves epithelial cell injury in intestinal inflammation via immunomodulation and cytoprotection.2012
Author(s)
Okamoto K, Fujiya M, Nata T, Ueno N, Inaba Y, Ishikawa C, Ito T, Moriichi K, Tanabe H, Mizukami Y, Chang EB, Kohgo Y.
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Journal Title
Int J Colorectal Diseases
Volume: 27
Pages: 1039-46
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Probiotic-derived polyphosphate inhibits colon cancer progression through the inactivation of the ERK pathway and the induction of cancer cell apoptosis.2013
Author(s)
Sakatani A, Fujiya M, Konishi H, Segawa S, Kashima S, Ueno N, Tanaka K, Dokoshi T, Ando K, Tominaga M, Inaba Y, Ito T, Tanabe H, Moriichi K, Kohgo Y.
Organizer
DDW 2013 (AGA)
Place of Presentation
Orland
Year and Date
20130518-20130521
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[Presentation] A probiotic-derived polyphosphate improves chronic inflammation and fibrosis via caveolin-dependent endocytosis.2013
Author(s)
Konishi H, Fujiya M, Segawa S, Kashima S, Ueno N, Tanaka K, Sakatani A, Dokoshi T, Ando K, Tominaga M, Inaba Y, Ito T, Tanabe H, Moriichi K, Kohgo Y
Organizer
DDW 2013 (AGA)
Place of Presentation
Orland
Year and Date
20130518-20130521
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[Presentation] Polyphosphate is a novel active molecule derived from Lactobacillus brevis that contributes to the maintenance of intestinal homeostasis and the improvement of intestinal injury in acute and chronic experimental colitis.
Author(s)
Fujiya M, Ueno N, Sakatani A, Dokoshi T, Ando K, Nomura Y, Kashima S, Tominaga M, Inaba Y, Ito T, Moriichi K, Kikuchi Y, Okamoto K, Tanabe H, Segawa S, Kobayashi N, Shigyo T, Kohgo Y.
Organizer
DDW 2012 (AGA)
Place of Presentation
San Diego
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