低酸素環境が拓く細菌感染―宿主応答機構の新機軸

• 研究課題/領域番号: 19H03467
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分49050:細菌学関連
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 鈴木 敏彦 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (10292848)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 低酸素応答 / 宿主応答 / 細菌感染 / インフラマゾーム / 低酸素環境

研究開始時の研究の概要

ヒトを含むほぼ全ての多細胞生物は、酸素を失えば生命を維持できない。その一方で生体内の酸素分圧は末梢に向かって低下し、さらに生理的環境要因（歯肉溝や大腸管腔など）や疾患（感染症やがんなど）によって定常的にあるいは一過性の低酸素状態（hypoxic condition, hypoxia）になっている。細菌の中には低酸素環境でのみ増殖できる菌（嫌気性菌や微好気性菌）がいるが、こういった細菌の感染を調べる実験系にそういった低酸素環境が考慮されていなかった。そこで本研究では嫌気性および微好気性菌に焦点を絞り、新たに見出された低酸素環境における細菌感染と宿主の応答機構を解明する。

研究成果の概要

ヒトを含むほぼ全ての多細胞生物は、酸素を失えば生命を維持できない。その一方で生体内の酸素分圧は末梢に向かって低下し、さらに生理的環境要因や疾患によっても低酸素状態になっている。細菌の中には低酸素環境でのみ増殖できる菌がいるが、こういった細菌の低酸素環境での感染を調べる実験系に酸素濃度が考慮されていなかった。そこで本研究では、低酸素環境における細菌感染と宿主の応答機構について検討した。その結果、低酸素環境下ではこれまで報告と異なる宿主炎症応答が生じることが判明し、この原因として細胞の貪食機能や低酸素応答が関与していた。本研究により、感染部位の環境を反映した本来の菌の感染と宿主応答の姿を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を通じて、低酸素環境において今までとは異なる宿主応答機構が隠れている可能性が示唆された。低酸素環境における菌感染時の宿主応答を包括的に解析し、その分子メカニズムを解明することにより得られた新知見は、嫌気性細菌や微好気性細菌の低酸素環境下における本来の感染機構と宿主応答機構の解明に寄与できると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] ガーナ大学野口記念医学研究所(ガーナ)
• [国際共同研究] ミシガン大学(米国)
• [国際共同研究] ミシガン大学(米国)
• [国際共同研究] ガーナ大学野口記念医学研究所(ガーナ)
• [国際共同研究] ミシガン大学(米国)
• [国際共同研究] ガーナ大学野口記念医学研究所(ガーナ)
• [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis Administration Induces Gestational Obesity, Alters Gene Expression in the Liver and Brown Adipose Tissue in Pregnant Mice, and Causes Underweight in Fetuses (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S、Hatasa M、Ohsugi Y、Tsuchiya Y、Liu A、Niimi H、Morita K、Shimohira T、Sasaki N、Maekawa S、Shiba T、Hirota T、Okano T、Hirose A、Ibi R、Noritake K、Tomiga Y、Nitta H、Suzuki T、Takahashi H、Miyasaka N、Iwata T、Katagiri S
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 巻: 11 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fcimb.2021.745117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights and genetic features of extended-spectrum beta-lactamase producing Escherichia coli isolates from two hospitals in Ghana (2022)
  • 著者名/発表者名: Mahazu Samiratu、Sato Wakana、Ayibieke Alafate、Prah Isaac、Hayashi Takaya、Suzuki Toshihiko、Iwanaga Shiroh、Ablordey Anthony、Saito Ryoichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 1843-1844
  • DOI: 10.1038/s41598-022-05869-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 赤痢菌によるインフラマソーム制御機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岩澤茉莉絵, 芦田浩, 鈴木敏彦, 笹川千尋
  • 雑誌名: 炎症と免疫 巻: 30 ページ: 123-127
• [雑誌論文] Virulence Profiles of Diarrheagenic <i>Escherichia coli</i> Isolated from the Western Region of Ghana (2021)
  • 著者名/発表者名: Prah Isaac、Ayibieke Alafate、Nguyen Thi Thu Huong、Iguchi Atsushi、Mahazu Samiratu、Sato Wakana、Hayashi Takaya、Yamaoka Shoji、Suzuki Toshihiko、Iwanaga Shiroh、Ablordey Anthony、Saito Ryoichi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Infectious Diseases 巻: 74 号: 2 ページ: 115-121
  • DOI: 10.7883/yoken.JJID.2020.356
  • NAID: 130008002375
  • ISSN: 1344-6304, 1884-2836
  • 年月日: 2021-03-31
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Possible Dissemination of Escherichia coli Sequence Type 410 Closely Related to B4/H24RxC in Ghana (2021)
  • 著者名/発表者名: Mahazu Samiratu、Prah Isaac、Ayibieke Alafate、Sato Wakana、Hayashi Takaya、Suzuki Toshihiko、Iwanaga Shiroh、Ablordey Anthony、Saito Ryoichi
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 12 ページ: 1-2
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.770130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pancreatic glycoprotein 2 is a first line of defense for mucosal protection in intestinal inflammation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kurashima Yosuke、Kigoshi Takaaki、Murasaki Sayuri、Arai Fujimi、Shimada Kaoru、Seki Natsumi、Kim Yun-Gi、Hase Koji、Ohno Hiroshi、Kawano Kazuya、Ashida Hiroshi、Suzuki Toshihiko、Morimoto Masako、Saito Yukari、Sasou Ai、Goda Yuki、Yuki Yoshikazu、Inagaki Yutaka、Iijima Hideki、Suda Wataru、Hattori Masahira
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 1067-1067
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21277-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A bacterial small RNA regulates the adaptation of Helicobacter pylori to the host environment. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku R, Kiga, K, Miyakoshi M, Otsubo R, Ogura Y, Sanada T, Bo Z, Phuoc TV, Okano T, Iida T, Yokomori R, Kuroda E, Hirukawa S, Tanaka M, Sood A, Subsomwong P, Ashida H, Binh TT, Nguen LT, Van KV, Ho VDQ, Nakai K, Suzuki T, Yamaoka Y, Hayashi T, Mimuro H.
  • 雑誌名: Nat Comm 巻: 未定
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Emergence of oxacillinase-181 carbapenemase-producing diarrheagenic Escherichia coli in Ghana. (2021)
  • 著者名/発表者名: Prah I, Ayibieke A, Mahazu S, Tani-Sassa C, Hayashi T, Yamaoka S, Suzuki T, Iwanaga S, Ablordey A, Saito R.
  • 雑誌名: Emerg Microbe Infect 巻: 未定
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of low oxygen concentration on activation of inflammation by Helicobacter pylori. (2021)
  • 著者名/発表者名: Abass A, Okano T, Boonyaleka K, Kinoshita-Daitoku R, Yamaoka S, Ashida H, Suzuki T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Comm 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gasdermin D‐independent release of interleukin‐1 β by living macrophages in response to mycoplasmal lipoproteins and lipopeptides (2020)
  • 著者名/発表者名: Saeki Ayumi、Tsuchiya Kohsuke、Suda Takashi、Into Takeshi、Hasebe Akira、Suzuki Toshihiko、Shibata Ken‐ichiro
  • 雑誌名: Immunology 巻: 161 号: 2 ページ: 114-122
  • DOI: 10.1111/imm.13230
  • NAID: 120007151366
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prevalence and Characterization of Carbapenem-Hydrolyzing Class D β-Lactamase-Producing Acinetobacter Isolates From Ghana (2020)
  • 著者名/発表者名: Ayibieke Alafate、Kobayashi Ayumi、Suzuki Masato、Sato Wakana、Mahazu Samiratu、Prah Isaac、Mizoguchi Miyuki、Moriya Kyoji、Hayashi Takaya、Suzuki Toshihiko、Iwanaga Shiroh、Ablordey Anthony、Saito Ryoichi
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: 587398-587398
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.587398
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A unique bacterial tactic to circumvent the cell death crosstalk induced by blockade of caspase-8. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ashida H, Sasakawa C, Suzuki T.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 39 号: 17
  • DOI: 10.15252/embj.2020104469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Group A Streptococcus establishes pharynx infection by degrading the deoxyribonucleic acid of neutrophil extracellular traps. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Kinoshita-Daitoku R, Kiga K, Sanada T, Zhu B, Okano T, Aikawa C, Iida T, Ogura Y, Hayashi T, Okubo K, Kurosawa M, Hirahashi J, Suzuki T, Nakagawa I, Nangaku M, Mimuro H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 3251-3251
  • DOI: 10.1038/s41598-020-60306-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutational diversity in mutY deficient Helicobacter pylori and its effect on adaptation to the gastric environment. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku R, Kiga K, Sanada T, Ogura Y, Bo Z, Iida T, Yokomori R, Kuroda E, Tanaka M, Sood A, Suzuki T, Nakai K, Hayashi T, Mimuro H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 525 号: 3 ページ: 806-811
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ozone ultrafine bubble water induces the cellular signaling involved in oxidative stress responses in human periodontal ligament fibroblasts (2019)
  • 著者名/発表者名: Leewananthawet Anongwee、Arakawa Shinichi、Okano Tokuju、Daitoku Kinoshita Ryo、Ashida Hiroshi、Izumi Yuichi、Suzuki Toshihiko
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 20 号: 1 ページ: 590-599
  • DOI: 10.1080/14686996.2019.1614980
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 最近の歯学 細菌感染制御 Porphyromonas gingivalisによる炎症誘導機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡野徳壽, 芦田浩, 鈴木志穂, 鈴木敏彦
  • 雑誌名: 口腔病学会雑誌 巻: 86 ページ: 47-47
• [雑誌論文] Inflammasome activation induced by perfringolysin O of Clostridium perfringens and its involvement in the progression of gas gangrene. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamura K, Ashida H, Okano T, Kinoshita-Daitoku R, Suzuki S, Ohtani K, Hamagaki M, Ikeda T, Suzuki T.
  • 雑誌名: Frontiers Microbiology 巻: 10 ページ: 2406-2406
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.02406
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 緑膿菌によるIFN制御機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岩澤茉莉絵、鈴木敏彦
  • 学会等名: 第33回日本臨床微生物学会学術集会
• [学会発表] A distribution survey of environmental microbiome by single-cell genomics (2022)
  • 著者名/発表者名: 星野仁彦、吉田光範、西川洋平、鈴木仁人、深野華子、竹山春子、鈴木敏彦
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Emergence of Oxacillinase-181Carbapenemase-producing Diarrheagenic Escherichia coli in Ghana (2021)
  • 著者名/発表者名: Isaac Prah, Alafate Ayibieke, Samiratu Mahazu, Chihiro Tani Sassa, Takaya Hayashi, Toshihiko Suzuki, Shiroh Iwanaga, Shoji Yamaoka, Anthony Ablordey, Ryoichi Saito
  • 学会等名: World Microbe Forum 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic Features of Extended-spectrum Beta-lactamase Producing Escherichia coli from TwoHospitals in Ghana (2021)
  • 著者名/発表者名: Samiratu Mahazu, Wakana Sato, Alafate Ayibieke, Isaac Prah, Takaya Hayashi, Toshihiko Suzuki, Shiroh Iwanaga, Anthony Ablordey, Ryoichi Saito
  • 学会等名: World Microbe Forum 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 緑膿菌によるIFN制御機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩澤茉莉絵、鈴木敏彦
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] H. pylori-mediated cytokine production enhanced under low oxygen. Adiza Abass (2021)
  • 著者名/発表者名: Adiza Abass, 鈴木敏彦
  • 学会等名: 第94回日本細菌学会総会
• [学会発表] 低酸素環境下においてTRIF-HIF-1α経路はP. gingivalisによるインフラマソーム活性化亢進を制御している (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡野徳壽、鈴木敏彦
  • 学会等名: 第94回日本細菌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 腸管病原菌による宿主細胞死クロストーク制御機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 芦田浩、笹川千尋、鈴木敏彦
  • 学会等名: 第94回日本細菌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Whole-genome characterization of OXA-181 carbapenemase producing Escherichia coli from diarrheic patients in Ghana (2021)
  • 著者名/発表者名: Prah I, Ayibieke A, Mahazu S, Tani SC, Hayashi T, Suzuki T, Iwanaga S, Yamaoka S, Ablordey A, Saito R.
  • 学会等名: 第32回日本臨床微生物学会総会
• [学会発表] Virulence Profile of Diarrheagenic E. coli from the Western region of Ghana (2020)
  • 著者名/発表者名: Prah Isaac, Ayibieke Alafate, 井口 純, Mahazu Samiratu, 佐藤 和佳菜, 鈴木 敏彦, 山岡 昇司, 岩永 史朗, Ablordey Anthony, 齋藤 良一
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] RNAで細菌を制御する (Regulating with RNA in Bacteria sRNA regulates pathogenicity during persistent infection of Helicobacter) (2020)
  • 著者名/発表者名: 木下 遼、 氣駕 恒太朗、 大坪 亮太、 小椋 義俊、 眞田 貴人、 岡野 徳壽、 鈴木 敏彦、 山岡 吉生、 林 哲也、 三室 仁美
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] A. actinomycetemcomitans induces inflammasome activation via lysosomal degradation (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡野徳壽、鈴木敏彦
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] マイコプラズマのリポペプチドFSL-1はどのようにして生きたマクロファージからIL-1βの放出を誘発するのか (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 歩、土屋 晃介、須田 貴司、 引頭 毅、 長谷部 晃、 鈴木 敏彦、 柴田 健一郎
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] ヘリコバクター・ピロリのsmall RNAによる持続感染機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木下 遼、 氣駕 恒太朗、 大坪 亮太、 小椋 義俊、 真田 貴人、 岡野 徳壽、 鈴木 敏彦、 林 哲也、 三室 仁美
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] バクテリオロジーのフロントランナー～AMED獲得者の革新的細菌学研究～ 腸内細菌叢と病原細菌の相互作用解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 芦田 浩、 笹川 千尋、 鈴木 敏彦
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] ウェルシュ菌によるインフラマゾーム活性化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山村 清展、 岡野 徳壽、 大谷 郁、 鈴木 敏彦
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] GLMN-cIAP1/2は細菌感染に対するインフラマソーム活性をコントロールする (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 志穂、 鈴木 敏彦、 笹川 千尋
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] Hypoxia induces enhancement of inflammasome activation by P. gingivalis (2019)
  • 著者名/発表者名: Tokuju Okano, Toshihiko Suzuki
  • 学会等名: 7th International Cytokine and Interferon Society
  • 国際学会
• [学会発表] Aggregatibacter actinomycetemcomitans induces activation of noncanonical inflammasome via lysosomal degradation (2019)
  • 著者名/発表者名: Okano Tokuju, Sasai Miwa, Yamamoto Masahiro, Suzuki Toshihiko
  • 学会等名: 第48回日本免疫学会学術集会
• [備考] 東京医科歯科大学医歯学総合研究科 細菌感染制御学分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/dept/dentistry/bac/index.html
• [備考] 東京医科歯科大学国際交流サイト ガーナ拠点の取り組み
  • URL: https://www.tmd.ac.jp/international/globalization/tmdu_international_collaboration_centers/ghana/ghana.html
• [備考] 東京医科歯科大学国際交流サイト ガーナ拠点の取り組み
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/international/globalization/ghana/ghanaactivity/index.html