腸内細菌が骨-糖代謝-免疫ネットワークに及ぼす新機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18K17282
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分57080:社会系歯学関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 福原 瑶子 (内田瑶子 / 内田 瑶子) 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (60779742)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 腸内細菌叢 / 無菌マウス / 軟骨細胞 / 内軟骨性骨形成 / 母体腸内細菌 / 胎児骨格発達 / 骨代謝 / 細菌細胞外小胞 / 実験的歯周炎 / 臼歯結紮 / 腸内細菌 / マイクロCT / RNA-seq / 骨芽細胞 / オステオカルシン / IGF-1 / 常在菌 / 内軟骨性骨成長

研究成果の概要

骨は全身を支えるだけでなく腸内細菌や免疫機能と連関して健康維持に重要な役割を担う器官であることが明らかになってきた。我々は腸内細菌による骨代謝・内軟骨性骨成長を制御する機構を、無菌状態『germ free (GF)』および菌保有『specific pathogen free (SPF)』マウスを使用し解析を行った。GF・SPFマウスの骨格解析や頭蓋骨由来骨芽細胞の解析より、常在細菌は破骨細胞、骨芽細胞を共に活性化し、骨代謝を活性化していること、母体GFおよびSPFマウスの胎児の肋軟骨から単離した軟骨細胞の解析より、母体の細菌層の存在が胎生期の内軟骨性骨形成を負に制御している可能性が考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々の仮説は母体腸内細菌叢が胎生期から胎児骨格制御を行うというものであり、その分子メカニズムを解明することは歯科のみならず産科・小児科学的にも重要な意義をもつ。
腸内細菌叢は臓器のひとつであり、これらにより我々の健康が制御されているといっても過言ではない。近年、腸内細菌叢の影響は一個人だけでなく、母親―胎児間といった垂直的な影響も注目され始めているが、垂直的な腸内細菌叢と骨との関係についての報告は、ほぼ皆無である。本研究により胎児の骨格成長発育に影響を与える分子機構を明らかにすることで、妊娠前の状態がいかに胎児に影響を与えるか新しい知見をを広く社会に広めることができ、国民の健康増進に寄与できる。

研究成果

• [雑誌論文] Caries Increment and Salivary Microbiome during University Life: A Prospective Cohort Study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Uchida-Fukuhara Y, Ekuni D, Islam MM, Kataoka K, Taniguchi-Tabata A, Fukuhara D, Toyama N, Kobayashi T, Fujimori K, Sawada N, Iwasaki Y, Morita M.
  • 雑誌名: Int J Environ Res Public Health 巻: 17 号: 10 ページ: 3713-3713
  • DOI: 10.3390/ijerph17103713
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between Sleep Quality and Duration and Periodontal Disease among University Students: A Cross-Sectional Study (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam MM, Ekuni D, Toyama N, Taniguchi-Tabata A, Kataoka K, Uchida-Fukuhara Y, Fukuhara D, Saho H, Sawada N, Nakashima Y, Iwasaki Y, Morita M.
  • 雑誌名: Int J Environ Res Public Health 巻: 17 号: 9 ページ: 3034-3034
  • DOI: 10.3390/ijerph17093034
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between Household Exposure to Secondhand Smoke and Dental Caries among Japanese Young Adults: A Cross-Sectional Study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saho H, Taniguchi-Tabata A, Ekuni D, Yokoi A, Kataoka K, Fukuhara D, Toyama N, Islam MM, Sawada N, Nakashima Y, Nakahara M, Deguchi J, Uchida-Fukuhara Y, Yoneda T, Iwasaki Y, Morita M.
  • 雑誌名: Int J Environ Res Public Health 巻: 17 号: 22 ページ: 8623-8623
  • DOI: 10.3390/ijerph17228623
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Outer membrane vesicles derived from porphylomonas gingivalis induced cell death with disruption of tight junctions in human lung epithelial cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: He Y, Shiotsu N, Uchida-Fukuhara Y, Guo J, Weng Y, Ikegame M, Wang Z, Ono K, Kamioka H, Torii Y, Sasaki A, Yoshida K, Okamura H.
  • 雑誌名: Archives of Oral Biolog 巻: 118 ページ: 104841-104841
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2020.104841
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between oral hygiene knowledge, source of oral hygiene knowledge and oral hygiene behavior in Japanese university students: A prospective cohort study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuhara D, Ekuni D, Kataoka K, Taniguchi-Tabata A, Uchida-Fukuhara Y, Toyama N, Yoneda T, Sugiura Y, Islam MM, Saho H, Iwasaki Y, Morita M.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 15 号: 7 ページ: e0236259-e0236259
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0236259
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between maternal periodontal status and ultrasonographic measurement of fetal growth: A longitudinal study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi-Tabata A, Takeuchi N, Uchida Y, Ekuni D, Morita M.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 号: 1 ページ: 1402-1402
  • DOI: 10.1038/s41598-020-58396-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Associations between sleep bruxism, sleep quality, and exposure to secondhand smoke in Japanese young adults: a cross-sectional study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Toyama N, Ekuni D, Taniguchi-Tabata A, Yoneda T, Kataoka K, Yokoi A, Uchida Y, Fukuhara D, Saho H, Monirul IM, Sawada N, Nakashima Y, Iwasaki Y, Morita M.
  • 雑誌名: Sleep Med 巻: 68 ページ: 57-62
  • DOI: 10.1016/j.sleep.2019.09.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship of Salivary Microbiome with the Worsening of the Periodontal Health Status in Young Adults: A 3-Year Cohort Study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam MM, Ekuni D, Toyama N, Kobayashi T, Fujimori K, Uchida Y, Fukuhara D, Taniguchi-Tabata A, Kataoka K, Iwasaki Y, Morita M.
  • 雑誌名: Int J Environ Res Public Health 巻: 17 号: 5 ページ: 1764-1764
  • DOI: 10.3390/ijerph17051764
  • NAID: 120006847417
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Circadian production of melatonin in cartilage modifies rhythmic gene expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Fu Shanqi、Kuwahara Miho、Uchida Yoko、Kondo Sei、Hayashi Daichi、Shimomura Yuji、Takagaki Asami、Nishida Takashi、Maruyama Yusuke、Ikegame Mika、Hattori Atsuhiko、Kubota Satoshi、Hattori Takako
  • 雑誌名: Journal of Endocrinology 巻: 241 号: 2 ページ: 161-173
  • DOI: 10.1530/joe-19-0022
  • NAID: 120006801909
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Commensal Microbiota Enhance Both Osteoclast and Osteoblast Activities (2018)
  • 著者名/発表者名: Uchida Yoko、Irie Koichiro、Fukuhara Daiki、Kataoka Kota、Hattori Takako、Ono Mitsuaki、Ekuni Daisuke、Kubota Satoshi、Morita Manabu
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 7 ページ: 1517-1517
  • DOI: 10.3390/molecules23071517
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Effects of maternal gut microbiome on fetal endochondral bone formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Uchida-Fukuhara，Y., Hattori, T., Ikegame, M., Kubota,S., Okamura, H.
  • 学会等名: 第62回歯科基礎医学会
• [学会発表] 腸内細菌の有無が胎児内軟骨成長に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内田瑶子、服部高子、福原大樹、Fu Shanqi、近藤 星、桑原実穂、イスラム モニルル、片岡広太、江國大輔、久保田聡、森田 学
  • 学会等名: 第33回日本軟骨代謝学会
• [学会発表] Effect of melatonin on rhythmic gene expression in human articular chondrocytes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fu, S., Kuwahara, M., Uchida, Y., Hyashi, D., Shimomura, Y., Takagaki, A., Nishida, T., Nakata, E., Furumatsu, T., Kondo, S., Maruyama, Y., Hattori, A., Kubota, S., Hattori, T
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] Effect of melatonin on rhythmic gene expression in human articular cartilage. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fu, S., Kuwahara, M., Uchida, Y., Kondo, S., Hyashi, D., Shimomura, Y., Takagaki, A., Nishida, T., Maruyama, Y., Ikegami, M., Hattori, A., Kubota, S., Hattori
  • 学会等名: 第38回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] 腸内細菌が胎生期内軟骨性骨形成に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内田瑶子，服部高子，フー・シャンキー，近藤 星，桑原実穂，福原大樹 ，モハマドモニルルイスラム，片岡広太 ，江國大輔 ，久保田 聡 ，森田 学
  • 学会等名: 岡山大学次世代研究拠点シンポジウム2020
• [学会発表] The impact of gut microbiome on embryonic endochondral ossification (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoko Uchida，Takako Hattori，Fu Shanqi，Sei Kondo，Miho Kuwahara，Daiki Fukuhara，Kota Kakaoka，Daisuke Ekuni，Satoshi Kubota，Manabu Morita
  • 学会等名: 第33回日本軟骨代謝学会（新型コロナウイルスの影響にて延期）
• [学会発表] Commensal microbiota enhanced both osteoclast and osteoblast activities. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoko Uchida, Koichiro Irie, Daiki Fukuhara, Kota Kataoka, Takako Hattori, Mitsuaki Ono, Daisuke Ekuni, Satoshi Kubota, and Manabu Morita
  • 学会等名: ASEAN-JAPAN Genome Medicine Research Promotion Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Circadian production of melatonin and its receptors in cartilage influences chondrocyte rhythmic gene expression (2018)
  • 著者名/発表者名: Fu Shanqi,Miho Kuwahara,Yoko Uchida,Daichi Hayashi,Yuji Shimomura,Asami Takagaki,Takashi Nishida,Yusuke Maruyama,Mika Ikegame,Atsuhiko Hattori,Takako Hattori,Satoshi Kubota
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会