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栄養環境の変化を認識する短鎖脂肪酸受容体を介した神経・免疫・代謝制御

Research Project

Project/Area Number 21H04862
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

木村 郁夫  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (80433689)

Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2024: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Keywords短鎖脂肪酸 / GPCR / 脂肪酸受容体 / 腸内細菌
Outline of Research at the Start

「食」由来の腸内細菌による代謝産物としての栄養を認識する短鎖脂肪酸受容体の研究において、次なる展開としての腸管を起点とし、神経系・免疫系をも包括したエネルギー代謝ネットワークの全容解明に着手する。それにより、プロ・プレバイオティクスや創薬応用をも視野に入れた全く新たな視点からの生活習慣病予防・治療の実現を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題においては、食・栄養シグナルとしての、短鎖脂肪酸受容体を介した代謝制御機構における包括的エネルギー代謝ネットワークの全容解明を目的とする。特に腸内環境により変化する短鎖脂肪酸や栄養成分が血中を介して、各組織に発現する短鎖脂肪酸受容体の機能を制御することにより、宿主のエネルギー代謝ネットワークにどのように貢献するかについての統合的理解を目指す。
当該年度においては、
①無菌マウスの胎児期・哺乳期でのKOマウスにおける交感神経節でのRNAseqを行った結果、それぞれの時期で、通常環境飼育マウスとの比較の結果、無菌マウスにおける交感神経の発達に関連する遺伝子群の変動が確認された。これらの変化の一部はGPR41とOlfr78KOマウスの野生型マウスで見られた変化と相関性があり、これは、GPR41やOlfr78の機能が腸内細菌叢由来の短鎖脂肪酸に依存して哺乳期および乳児期に発揮されることを示唆する結果であった。
②腸内細菌叢が関与する脂肪細胞ベージュ化、に関しては、GPR43floxマウスを用いて、UCP-1-CREマウスおよびadiponectin-CREマウスとの掛け合わせを行い、脂肪組織特異的GPR43欠損マウス作出の継続中である。
③腸管ホルモン分泌過程における短鎖脂肪酸受容体の協奏メカニズム、に関しては、短鎖脂肪酸受容体GPR41GPR43DKOマウスより腸管オルガノイド作出を行った。
④食品成分による短鎖脂肪酸受容体の新たな作用、に関しては、コーヒー由来ポリフェノールの1種であるフェルラ酸の腸内細菌代謝物がGPR41を介して、肝臓を起点に代謝機能改善効果を発揮することを明らかにし、論文として公表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当該年度において遺伝子欠損マウスを用いた生体機能解析が著しく進展し、実際に論文として纏め、既に公表に至っている。したがって、本研究課題は現状、順調にその研究計画を進行できていると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

腸内細菌叢による神経支配とエネルギー代謝、に関しては、さらに交感神経節におけるシングルセル解析へ展開する。
腸内細菌叢が関与する脂肪細胞ベージュ化、に関しては、引き続き、脂肪組織特異的短鎖脂肪酸受容体欠損マウスの作出を進める。
腸管ホルモン分泌過程における短鎖脂肪酸受容体の協奏メカニズム、に関しては、作成が完了した短鎖脂肪酸受容体欠損腸管オルガノイドを用いて分子シグナルの検討を行う。
食品成分による短鎖脂肪酸受容体の新たな作用、に関しては、得られた知見をもとに、新たな食品成分とその代謝物に関して更なるスクリーニングを開始する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 10 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 11 results) Book (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Gut microbial metabolites reveal diet-dependent metabolic changes induced by nicotine administration2024

    • Author(s)
      Ohue-Kitano Ryuji、Banno Yukika、Masujima Yuki、Kimura Ikuo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 1056-1056

    • DOI

      10.1038/s41598-024-51528-3

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  • [Journal Article] 3-(4-Hydroxy-3-methoxyphenyl) propionic acid contributes to improved hepatic lipid metabolism via GPR412023

    • Author(s)
      Ohue-Kitano Ryuji、Masujima Yuki、Nishikawa Shota、Iwasa Masayo、Nishitani Yosuke、Kawakami Hideaki、Kuwahara Hiroshige、Kimura Ikuo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 21246-21246

    • DOI

      10.1038/s41598-023-48525-3

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    • Author(s)
      Miyamoto Junki、Shimizu Hidenori、Hisa Keiko、Matsuzaki Chiaki、Inuki Shinsuke、Ando Yuna、Nishida Akari、Izumi Ayano、Yamano Mayu、Ushiroda Chihiro、Irie Junichiro、Katayama Takane、Ohno Hiroaki、Itoh Hiroshi、Yamamoto Kenji、Kimura Ikuo
    • Journal Title

      Gut Microbes

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 2161271-2161271

    • DOI

      10.1080/19490976.2022.2161271

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      Ohue-Kitano Ryuji、Nonaka Hazuki、Nishida Akari、Masujima Yuki、Takahashi Daisuke、Ikeda Takako、Uwamizu Akiharu、Tanaka Miyako、Kohjima Motoyuki、Igarashi Miki、Katoh Hironori、Tanaka Tomohiro、Inoue Asuka、Suganami Takayoshi、Hase Koji、Ogawa Yoshihiro、Aoki Junken、Kimura Ikuo
    • Journal Title

      JCI Insight

      Volume: 8 Issue: 2 Pages: 165469-165469

    • DOI

      10.1172/jci.insight.165469

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      Ikeda Takako、Nishida Akari、Yamano Mayu、Kimura Ikuo
    • Journal Title

      Pharmacology & Therapeutics

      Volume: 239 Pages: 108273-108273

    • DOI

      10.1016/j.pharmthera.2022.108273

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    • Author(s)
      Nishida A, Miyamoto J, Shimizu H, Kimura I.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 557 Pages: 48-54

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.03.167

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      Takeuchi Tadashi、Miyauchi Eiji、Kanaya Takashi、Kato Tamotsu、Nakanishi Yumiko、Watanabe Takashi、Kitami Toshimori、Taida Takashi、Sasaki Takaharu、Negishi Hiroki、Shimamoto Shu、Matsuyama Akinobu、Kimura Ikuo、Williams Ifor R.、Ohara Osamu、Ohno Hiroshi
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 595 Issue: 7868 Pages: 560-564

    • DOI

      10.1038/s41586-021-03727-5

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      Watanabe Keita、Yamano Mayu、Masujima Yuki、Ohue-Kitano Ryuji、Kimura Ikuo
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 27 Pages: 101095-101095

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2021.101095

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    • Author(s)
      Aoki R., Onuki M., Hattori K., Ito M., Yamada T., Kamikado K., Kim Y.G., Nakamoto N., Kimura I., Clarke J.M., Kanai T, Hase K.
    • Journal Title

      Microbiome

      Volume: 9(1) Issue: 1 Pages: 188-188

    • DOI

      10.1186/s40168-021-01125-7

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  • [Journal Article] Lecithin Inclusion by α-Cyclodextrin Activates SREBP2 Signaling in the Gut and Ameliorates Postprandial Hyperglycemia2021

    • Author(s)
      Lee Eunyoung、Zhang Xilin、Noda Tomoe、Miyamoto Junki、Kimura Ikuo、Tanaka Tomoaki、Sakurai Kenichi、Hatano Ryo、Miki Takashi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 19 Pages: 10796-10796

    • DOI

      10.3390/ijms221910796

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      Kong Lingling、Hoshi Namiko、Sui Yunlong、Yamada Yasutaka、Yoshida Ryutaro、Ooi Makoto、Tian Zibin、Kimura Ikuo、Kodama Yuzo
    • Journal Title

      Medical Principles and Practice

      Volume: 31 Issue: 1 Pages: 39-46

    • DOI

      10.1159/000518621

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      https://www.biosystem.lif.kyoto-u.ac.jp/

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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