口腔細菌が規定する腸内環境を介した生体恒常性維持機能の解明

• 研究課題/領域番号: 17K11661
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 病態科学系歯学・歯科放射線学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中村 公則 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (80381276)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 自然免疫 / Paneth細胞 / αディフェンシン / 免疫 / 感染 / 炎症

研究成果の概要

本研究は、口腔細菌を含む共生菌および病原菌が、腸管上皮細胞Paneth細胞との相互作用を介して生体の恒常性維持に関与するとの仮説をたて、その機序を解明することを目的とした。本研究において、生体腸管の上皮構造を模しているエンテロイド内腔へ任意のリガンド投与とPaneth細胞の顆粒分泌を可視化・定量できる新たな腸内環境評価法を樹立した。樹立した評価系を用いて、病原菌であるS. TyphimuriumがPaneth細胞の顆粒分泌を誘導すること、さらに、共生細菌であるL. caseiはPaneth細胞の顆粒分泌を誘導しなかったが、一方、B. bifidumは顆粒分泌を誘導することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により樹立した共生細菌および病原菌に応答したPaneth細胞顆粒分泌評価システムは、Paneth細胞 αディフェンシンを中心とする新たな腸内細菌叢制御を介した生体恒常性維持のメカニズム解明を可能とする。この評価系により、口腔内を含む、様々な生体に共生する菌と腸管上皮細胞との相互作用を細胞・分子レベルで解析することにより、共生細菌と腸管のクロストークを介した恒常性の維持機構が明らかとなり、共生細菌と宿主のバランスの破綻が原因の一つと考えられている、生活習慣病などに対する新たな予防・治療戦略の提案が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of Serotonin in Human Feces Using Solid Phase Extraction and Column-Switching LC-MS/MS (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi Y, Nakamura K, Sonehara T, Suzuki D, Hanzawa S, Shimizu Y, Aizawa T, Nakamura K, Tamakoshi A, Ayabe T
  • 雑誌名: Mass Spectrometry 巻: 9 号: 1 ページ: A0081-A0081
  • DOI: 10.5702/massspectrometry.A0081
  • NAID: 130007823248
  • ISSN: 2186-5116, 2187-137X
  • 年月日: 2020-03-31
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Associations of gut microbiota, dietary intake, and serum short-chain fatty acids with fecal short-chain fatty acids (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamura R, Nakamura K, Kitada N, Aizawa T, Shimizu Y, Nakamura K, Ayabe T, Kimura T, Tamakoshi A
  • 雑誌名: Bioscience of Microbiota, Food and Health 巻: 39 号: 1 ページ: 11-17
  • DOI: 10.12938/bmfh.19-010
  • NAID: 130007788976
  • ISSN: 2186-3342
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Butyric Acid and Leucine Induce α-Defensin Secretion from Small Intestinal Paneth Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Takakuwa Akiko、Nakamura Kiminori、Kikuchi Mani、Sugimoto Rina、Ohira Shuya、Yokoi Yuki、Ayabe Tokiyoshi
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 11 号: 11 ページ: 2817-2817
  • DOI: 10.3390/nu11112817
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A simple culture method for liver and intestinal tissue-resident macrophages from neonatal mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Y, Sakuragi N, Nakamura K, Taira T, Ayabe T, Fukui A
  • 雑誌名: In Vitro Cell Dev Biol - Animal 巻: 55 号: 6 ページ: 436-444
  • DOI: 10.1007/s11626-019-00359-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myc-induced nuclear antigen constrains a latent intestinal epithelial cell-intrinsic anthelmintic pathway. (2019)
  • 著者名/発表者名: Pillai MR, Mihi B, Ishiwata K, Nakamura K, Sakuragi N, Finkelstein DB, McGargill MA, Nakayama T, Ayabe T, Coleman ML, Bix M
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 26;14(2):e0211244 号: 2 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0211244
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ploidy-dependent change in cyclin D2 expression and sensitization to cdk4/6 inhibition in human somatic haploid cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi K, Yamamoto T, Shimada M, Sugimoto R, Nakamura K, Ayabe T, Uehara R.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 504 号: 1 ページ: 231-231
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.08.160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of IFN-γ in T cell?associated intestinal inflammation (2018)
  • 著者名/発表者名: Eriguchi Yoshihiro、Nakamura Kiminori、Yokoi Yuki、Sugimoto Rina、Takahashi Shuichiro、Hashimoto Daigo、Teshima Takanori、Ayabe Tokiyoshi、Selsted Michael E.、Ouellette Andre J.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 3 号: 18 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1172/jci.insight.121886
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Entamoeba histolytica Alters ileal Paneth Cell Functions in Intact and Muc2 Mucin Deficiency. (2018)
  • 著者名/発表者名: Cobo ER, Holani R, Moreau F, Nakamura K, Ayabe T, Mastroianni JR, Eriguchi Y, Ouellette A, Chadee K
  • 雑誌名: Infect Immiune 巻: 21;86(10) 号: 10
  • DOI: 10.1128/iai.00564-18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] R-Spondin1 expands Paneth cells and prevents dysbiosis induced by graft-versus-host disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayase E, Hashimoto D, Nakamura K, Noizat C, Ogasawara R, Takahashi S, Ohigashi H, Yokoi Y, Sugimoto R, Matsuoka S, Ara T, Yokoyama E, Yamakawa T, Ebata K, Kondo T, Hiramine R, Aizawa T, Ogura Y, Hayashi T, Mori H, Kurokawa K, Tomizuka K, Ayabe T, Teshima T
  • 雑誌名: J Exp Med 巻: 214 号: 12 ページ: 3507-3518
  • DOI: 10.1084/jem.20170418
  • NAID: 120006394569
  • 査読あり
• [学会発表] 多様なα-defensin isoformに対するin vitroにおける効率的なS-S結合導入法の確立 (2019)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 竜我、中村 公則、清水 由宇、綾部 時芳
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 母親の高脂肪食摂取が子の腸管上皮幹細胞ニッシェに与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 嶋 七海、中村 公則、杉本 理菜、横井 友樹、綾部 時芳
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Acetylcholine-induced Paneth Cell Granule Secretion Via Muscarinic M3 Receptor In Mouse Small Intestine (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokoi, Kiminori Nakamura, Rina Sugimoto, Shuya Ohira, Mani Kikuchi, Tokiyoshi Ayabe
  • 学会等名: ASCB EMBO 2019 Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Paneth cell dysfunction in pathophysiology of nonalcoholic steatohepatitis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shunta Nakamura, Kiminori Nakamura, Mani Kikuchi, Yuki Yokoi, Shuya Ohira, Yu Shimizu, Takuto Nishida, Tokiyoshi Ayabe
  • 学会等名: ASCB EMBO 2019 Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 母親の高脂肪食摂取が子のPaneth細胞α-defensinによる腸内環境制御に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉本 理菜、中村 公則、嶋 七海、清水 由宇、横井 友樹、綾部 時芳
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] Involvement of Paneth cell alpha-defensin misfolding in disease progression of SAMP1/YitFc, a murine model of Crohn's disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Shimizu, Kiminori Nakamura, Mani Kikuchi, Tokiyoshi Ayabe
  • 学会等名: 第47回日本免疫学会学術集会
• [学会発表] レスベラトロール摂取によるα-defensin 分泌量と腸内細菌叢への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村 公則、杉本 理菜、横井 友樹、清水 由宇、菊池 摩仁、綾部 時芳
  • 学会等名: 日本食品免疫学会 第14回 学術大会
• [学会発表] 腸管organoidを用いたPaneth細胞分化制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大平 修也、中村 公則、菊池 摩仁、横井 友樹、杉本 理菜、綾部 時芳
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Enteroidを用いたPaneth細胞が制御する腸内環境の機能解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村 公則、横井 友樹、米田 司、綾部 時芳
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
  • 招待講演
• [学会発表] 高純度ソーティング由来cDNAライブラリーを用いたPaneth細胞の新規機能探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻木 直也、中村 公則、 横井 友樹、菊池 摩仁、綾部 時芳
  • 学会等名: 日本食品免疫学会第13回学術大会
• [学会発表] Enteroid内腔へのマイクロインジェクションによるPaneth細胞顆粒分泌評価システムの確立と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田 司、中村 公則、横井 友樹、大平 修也、菊池 摩仁、櫻木 直也、綾部 時芳
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] クローン病モデルマウスSAMP1/YitFcにおけるPaneth細胞α-defensinのmisfolding (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水 由宇、中村 公則、菊池 摩仁 、櫻木 直也、綾部 時芳
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Evaluation system for receptor expression and function in the intestinal stem cell niche (2017)
  • 著者名/発表者名: Rina Sugimoto, Naoya Sakuragi, Yuki Yokoi, Kiminori Nakamura, Tokiyoshi Ayabe
  • 学会等名: 第46回日本免疫学会学術集会