腸内細菌叢の攪乱と消化管微小炎症における Reg ファミリー蛋白の役割

• Project/Area Number: 21K08016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Hyogo Medical University
• Principal Investigator: 福井 広一 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (60378742)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三輪 洋人 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (80190833) ; 富田 寿彦 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (60388824)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 腸内細菌 / 免疫学 / 遺伝子 / 臨床 / 再生医学 / 感染症

Outline of Research at the Start

我々は Reg 蛋白が消化管粘膜の再生・修復を促進することを明らかにしたが、近年、抗菌ペプチドとして粘膜防御に役割を果たす可能性も示唆されている。本研究では、機能性消化管障害と寛解期の炎症性腸疾患に生じる過敏性腸症候群様症状の病態解明を念頭におき、種々の動物モデル (Reg 遺伝子改変マウス、抗菌薬および高脂肪食負荷による dysbiosis モデル、母子分離ストレスモデル) を用いて腸内細菌、粘膜バリア機能および免疫応答における Reg family 蛋白の機能解析を行い、腸内細菌叢の攪乱と消化管微小炎症における Reg family 蛋白の役割を明らかにすることを目的として研究を遂行する。

Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまで，Reg ファミリー蛋白が炎症性消化管疾患で強発現して病態形成に役割を果たすこと，加えて，消化管組織においてIL-22/STAT3 シグナルによりその発現が増強し，腸管の自然免疫にも役割を果たす可能性を示唆した．さらには，高脂肪食負荷による腸内細菌叢攪乱 (dysbiosis) マウスモデルでは小腸において Reg IIIb と Reg IIIr の発現が減弱し，粘膜バリア機能に重要なタイト結合蛋白のうち occludin の発現が減弱した結果，粘膜の透過性が亢進して肝組織への LPS 侵入が促進されて肝組織における脂肪蓄積が増強することを明らかにした．その際，病理組織学的に小腸組織で粘膜傷害が認められないにも関わらず分子レベルでは IFN-r や IL-6 など炎症性サイトカインの発現が増強し，消化管に微小炎症が存在していることを見出した．次に我々は寛解期の炎症性腸疾患患者における微小炎症炎症の病態形成における意義について検討した．Reg ファミリー蛋白が活動性のある炎症性腸疾患で著しく強発現しているが，寛解期の炎症性腸疾患患者の消化管組織でも持続的に強発現しており，それらの患者における消化管の微小炎症を便中カルプロテクチンンで評価した結果，粘膜は治癒しているにも関わらず正常化していないことを示した．興味深いことに，微小炎症の強度と腹痛などの腹部症状の発現に正の相関が認められた．現在は Reg ファミリー蛋白が消化管免疫において免疫担当細胞の機能獲得に果たす役割について解析中である．

Current Status of Research Progress

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

Reason

食事起因性の dysbiosis 環境下において抗菌ペプチド候補である Reg ファミリー蛋白の発現低下が粘膜バリア機能の低下に関与し，消化管の微小炎症が生じることを明らかにした．また，その微小炎症が腹痛などの腹部症状に関連することを示した．消化管微小炎症における Reg ファミリー蛋白の作用機序を解明する為，マクロファージの分化とサイトカイン産生能に及ぼすReg ファミリー蛋白の効果と分子メカニズムをin vitro 実験で検証していく計画を進めており，本研究は概ね当初の計画通りに進展していると考えられる．

Strategy for Future Research Activity

リコンビナント Reg ファミリー蛋白を用いてマクロファージを刺激する in vitro 実験系を構築し，マクロファージの分化やサイトカイン産生能に及ぼすReg ファミリー蛋白の直接作用とその際の分子メカニズムを解明していく予定である．また，抗菌薬投与による dysbiosis モデルにおけるReg ファミリー蛋白の役割についても検討していく予定である．

Research Products

• [Journal Article] Diarrhea-predominant irritable bowel syndrome-like symptoms in patients with quiescent Crohn’s disease: Comprehensive analysis of clinical features and intestinal environment including the gut microbiome, organic acids, and intestinal permeability. (2023)
  • Author(s): Tomita T, Fukui H, Morishita D, Maeda A, Makizaki Y, Tanaka Y, Ohno H, Oshima T, Miwa H.
  • Journal Title: J Neurogastroenterol Motil Volume: 29 Issue: 1 Pages: 102-112
  • DOI: 10.5056/jnm22027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gastric xanthelasma, microsatellite instability and methylation of tumor suppressor genes in the gastric mucosa: correlation and comparison as a predictive marker for the development of synchronous/metachronous gastric cancer (2022)
  • Author(s): Fukushima M, Fukui H, Watari J, Ito C, Hara K, Eda H, Tomita T, Oshima T, Miwa H.
  • Journal Title: J Clin Med Volume: 11 Issue: 1 Pages: 9-9
  • DOI: 10.3390/jcm11010009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficacy of serotonin type 3 receptor antagonist ramosetron on diarrhea-predominant irritable bowel syndrome (IBS-D)-like symptoms in patients with quiescent inflammatory bowel disease: A randomized, double-blind, placebo-controlled trial. (2022)
  • Author(s): Tomita T, Fukui H, Morishita D, Mori S, Oshima T, Shinzaki S, Miwa H.
  • Journal Title: J Clin Med Volume: 11 Issue: 23 Pages: 6822-6822
  • DOI: 10.3390/jcm11236882
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Acid increases PGE₂ in the duodenal mucosa in rats (2022)
  • Author(s): Fujimura T, Kondo T, Kobayashi K, Duan S, Kanda H, Kono T, Fukushima M, Tomita T, Oshima T, Fukui H, Fujii Y, Konemura T, Okada H, Yamanaka H, Dai Y, Noguchi K, Miwa H.
  • Journal Title: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition Volume: 70 Issue: 1 Pages: 28-32
  • DOI: 10.3164/jcbn.21-59
  • NAID: 130008139100
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microinflammation in the intestinal mucosa and symptoms of irritable bowel syndrome. (2022)
  • Author(s): Yoshimoto T, Oshima T, Huang X, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • Journal Title: J Gastroenterol Volume: 57 Issue: 2 Pages: 62-69
  • DOI: 10.1007/s00535-021-01838-4
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Yokukansan suppresses gastric hypersensitivity and eosinophil-associated mcroinflammation in rats with functional dyspepsia. (2022)
  • Author(s): Duan S, Imamura N, Kondo T, Kanda H, Kogure Y, Okugawa T, Fukushima M, Tomita T, Oshima T, Fukui H, Noguchi K, Dai Y, Miwa H.
  • Journal Title: J Neurogastroenterol Motil Volume: 28 Issue: 2 Pages: 255-264
  • DOI: 10.5056/jnm21204
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Duodenal cholinergic tuft cell number is increased in functional dyspepsia. (2022)
  • Author(s): Huang X, Oshima T, Akiba Y, Yoshimoto T, Chen J, Taki M, Tomita T, Fukui H, Kaunitz JD, Miwa H.
  • Journal Title: Neurogastroenterol Motil Volume: 34 Issue: 10
  • DOI: 10.1111/nmo.14378
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Esophageal mucosal permeability as a surrogate measure of cure in eosinophilic esophagitis. (2022)
  • Author(s): Chen J, Oshima T, Huang X, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • Journal Title: J Clin Med Volume: 11 Issue: 14 Pages: 4246-4246
  • DOI: 10.3390/jcm11144246
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Role of the b-catenin/REG Ia axis in the proliferation of sessile serrated adenoma/polyps associated with Fusobacterium nucleatum (2021)
  • Author(s): Nishimura H, Fukui H, Wang X, Ebisutani N, Nakanishi T, Tomita T, Oshima T, Hirota S, Miwa H.
  • Journal Title: Pathogens Volume: 10 Issue: 4 Pages: 434-434
  • DOI: 10.3390/pathogens10040434
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Probiotic Bifidobacterium bifidum G9-1 has a preventive effect on the acceleration of colonic permeability and M1 macrophage population in maternally separated rats. (2021)
  • Author(s): Wang X, Fukui H, Ran Y, Xu X, Ebisutani N, Nakanishi T, Tanaka Y, Maeda A, Makizaki Y, Tomita T, Oshima T, Miwa H.
  • Journal Title: Biomedicines Volume: 9 Issue: 6 Pages: 641-641
  • DOI: 10.3390/biomedicines9060641
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The potential role of REG family proteins in inflammatory and inflammation-associated diseases of the gastrointestinal tract (2021)
  • Author(s): Sun C, Wang X, Hui Y, Fukui H, Wang B, Miwa H.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 22 Issue: 13 Pages: 7196-7196
  • DOI: 10.3390/ijms22137196
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of a high-fat diet on the small-intestinal environment and mucosal integrity in the gut-liver axis (2021)
  • Author(s): Nakanishi T, Fukui H, Wang X, Nishiumi S, Yokota H, Makizaki Y, Tanaka Y, Ohno H, Tomita T, Oshima T, Miwa H.
  • Journal Title: Cells Volume: 10 Issue: 11 Pages: 3168-3168
  • DOI: 10.3390/cells10113168
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Glutamine blocks interleukin-13-induced intestinal epithelial barrier dysfunction (2021)
  • Author(s): Li M, Oshima T, Ito C, Yamada M, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • Journal Title: Digestion Volume: 102 Issue: 2 Pages: 170-179
  • DOI: 10.1159/000502953
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Vitamin D receptor is overexpressed in the duodenum of patients with irritable bowel syndrome (2021)
  • Author(s): Miura K, Oshima T, Ito C, Horikawa T, Yamada M, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • Journal Title: J Gastroenterol Hepatol Volume: 36 Issue: 4 Pages: 951-958
  • DOI: 10.1111/jgh.15225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Senna Versus Magnesium Oxide for the Treatment of Chronic Constipation: A Randomized, Placebo-Controlled Trial. (2021)
  • Author(s): Morishita D, Tomita T, Mori S, Kimura T, Oshima T, Fukui H, Miwa H.
  • Journal Title: Am J Gastroenterol. Volume: 116 Issue: 1 Pages: 152-161
  • DOI: 10.14309/ajg.0000000000000942
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Eosinophil-associated microinflammation in the gastroduodenal tract contributes to gastric hypersensitivity in a rat model of early-life adversity (2021)
  • Author(s): Duan Shaoqi、Kondo Takashi、Miwa Hiroto、Yang Yanjing、Wang Shenglan、Kanda Hirosato、Kogure Yoko、Imamura Nobuko、Fujimura Tadahiro、Kono Tomoaki、Fukushima Masashi、Tozawa Katsuyuki、Tomita Toshihiko、Oshima Tadayuki、Fukui Hirokazu、Yamamoto Satoshi、Noguchi Koichi、Dai Yi
  • Journal Title: American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology Volume: 320 Issue: 2 Pages: G206-G216
  • DOI: 10.1152/ajpgi.00313.2020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Butyrate alleviates cytokine-induced barrier dysfunction by modifying caudin-2 levels (2021)
  • Author(s): Huang X, Oshima T, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • Journal Title: Biology-Basel Volume: 10 Issue: 3 Pages: 205-205
  • DOI: 10.3390/biology10030205
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 寛解期クローン病患者における過敏性腸症候群様症状と腸内環境の関連について (2022)
  • Author(s): 富田俊彦，福井広一，三輪洋人．
  • Organizer: 第 64 回日本消化器学会大会
• [Presentation] 高脂肪食起因性脂肪肝発症における小腸内環境の変化について (2022)
  • Author(s): 中西貴士，福井広一，三重野将敏，鶴田晋也，岡村政道，吉原俊也，吉本崇典，中井啓介，北山嘉隆，原謙，江田裕嗣，奥川卓也，富田寿彦，大島忠之，三輪洋人
  • Organizer: 第 64 回日本消化器学会大会
• [Presentation] 社会的敗北ストレスマウスにおける腸内細菌叢の変化および大腸グアニリン/ウログアニリン発現と便性状の関連 (2021)
  • Author(s): 戎谷信彦、福井 広一、三輪 洋人．
  • Organizer: 第 107 回日本消化器病学会総会
• [Presentation] 精神的ストレスが guanylin/uroguanylin 発現と便性状に及ぼす影響について (2021)
  • Author(s): 戎谷信彦，福井広一，中西貴士，富田寿彦，大島忠之，三輪洋人．
  • Organizer: 第 23 回日本神経消化器学会