神経・免疫系による腸管恒常性維持制御機構とその破綻

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25460380
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 幡野 雅彦 千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20208523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤村 理紗 千葉大学, バイオメディカル研究センター, 助教 (30376363)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 腸管神経 / 炎症性腸疾患 / 腸内細菌 / 腸管免疫 / 腸管上皮細胞 / 遺伝子組換えマウス / 一酸化窒素

Outline of Annual Research Achievements

腸管神経系に異常をきたす遺伝子組換えマウス（Ncx KOマウス）を用いて腸管神経・免疫系・腸内細菌叢の相互作用についての解析を行った。
Ncx KOマウスにおいてはNO産生腸管神経の増加により上皮細胞内蛋白のNOによるニトロシル化が認められた。そのためcadherin蛋白の減少により腸管の透過性亢進によりDSS腸炎感受性が高くなっていた。またcadherin減少は神経細胞由来nNOS阻害剤により回復した。このことより腸管神経由来の過剰のNOにより上皮バリアの障害がみられることが明らかとなった。
さらに腸内細菌叢についてマッコンキー培地および16SrRNAにより解析したところ、Ncx KOマウスにおいて野生型に比較してEnterobacteriaceaeが約10～100倍増加していた。また、その中でも一酸化窒素還元酵素NORVをもつものがKOマウスにおいて増加していた。次に野生型マウスに抗生物質を投与し腸内を無菌状態にした後に野生型マウスより採取した糞便あるいはNcx KOマウスより採取した糞便を経口投与した。1週間後にDSSを投与し腸炎を誘導すると、KOマウス糞便を投与した群において体重減少、血便が著明に認められた。以上の結果より腸管神経過剰によりNcx KOマウス腸管においてはdysbiosisを呈していることが明らかとなった。また腸管神経由来のNOによりNORVを持つNOの殺菌作用に耐性であるvirulentな細菌が選択的に増え腸炎悪化の原因となっている可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究により腸管上皮細胞バリア機構維持および腸内細菌叢の制御に腸管神経由来一酸化窒素(NO)が重要な役割を担っていることが明らかにされた。腸管ホメオスタシスの維持に腸管神経の数のみならずそこから産生されるNOの量が腸内細菌叢のバランス維持に重要であることを明らかにした。これらの成果は第43回日本免疫学会学術集会（京都）において口演発表した。従って当初の計画通りほぼ順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

26年度までの結果をまとめ論文投稿するとともに、並行して免疫系の解析を進める。また同様に腸管神経細胞が増加する遺伝子組換えマウス(Kif26a KOマウス)を用いて腸管上皮バリア機構、腸内細菌叢、腸管免疫系の解析をすすめ、両者の表現型の共通点および異なる点について明らかにする。これにより腸管内ホメオスタシスの維持における腸管神経系の重要性についてより深く理解を進める。

Research Products

• [Journal Article] Haploinsufficiency of the c-myc transcriptional repressor FIR, as a dominant negative-alternative splicing model, promoted p53-dependent T-cell acute lymphoblastic leukemia progression by activating Notch1. (2015)
  • Author(s): Matsushita, K., Kitamura, K., Rahmutulla, B., Tanaka, N., Ishige, T., Satoh, M., Hoshino, T., Miyagi, S., Mori, T., Itoga, S., Shimada, H., Tomonaga, T., Kito, M., Nakajima-Takagi, Y., Kubo, S., Nakaseko, C., Hatano, M., Miki, T., Matsuo, M., Fukuyo, M., Kaneda, A., Iwama, A., Nomura, F.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 6 Pages: 5102-5117
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Plant homeodomain finger protein 11 promotes class switch recombination to IgE in murine activated B cells. (2014)
  • Author(s): Ikari, J., Inamine, A., Yamamoto, T., Watanabe-Takano, H., Yoshida, N., Fujimura, L., Taniguchi, T., Sakamoto, A., Hatano, M., Tatsumi, K., Tokuhisa, T.and Arima, M.
  • Journal Title: Allergy Volume: 69 Pages: 223-230
  • DOI: 10.1111/all.12328
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DA-Raf-dependent inhibition of the Ras-ERK signaling pathway in type 2 alveolar epithelial cells controls alveolar formation (2014)
  • Author(s): Watanabe-Takano, H., Takano, K., Sakamoto, A.,Matsumoto, K., Tokuhisa, T., Endo, T. and Hatano, M
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA. Volume: 111 Pages: E2291-E2300
  • DOI: 10.1073/pnas.1321574111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Role of enteric neurons in regulation of intestinal epithelial homeostasis (2014)
  • Author(s): Fujimura L., Ohara Y., Arima M., Sakamoto A., Tokuhisa T., Hatano M.
  • Organizer: 第43回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [Remarks] 千葉大学バイオメディカル研究センター 研究概要
  • URL: http://www.m.chiba-u.ac.jp/class/biomedical/