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腸内細菌代謝物による消化管ホルモン分泌制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H04121
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59040:栄養学および健康科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

坪井 貴司  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80415231)

研究分担者 北口 哲也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60432374)
原田 一貴  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60830734)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード消化管ホルモン / 腸内細菌 / イメージング
研究開始時の研究の概要

糖尿病や認知症は、腸内細菌叢や腸内細菌代謝産物の異変により発症する例が報告されている。しかし、腸内細菌叢や腸内細菌代謝産物の異変がどのように糖尿病や認知症発症に結びつくのかは、不明である。本研究では、腸内細菌代謝産物を消化管内分泌細胞に投与し、消化管ホルモン分泌への影響を解析する。また、マウス消化管に腸内細菌代謝産物を直接投与し、求心性迷走神経への影響についても解析する。求心性迷走神経を活性化した腸内細菌代謝産物については、マウスに長期間投与し、代謝および認知機能への影響を個体レベルで解析する。これらによって、腸内細菌代謝産物が代謝および認知機能を制御するという可能性について検証する。

研究成果の概要

認知症や自閉スペクトラム症、また糖尿病や肥満症との関連が指摘されている腸内細菌代謝物は、腸内分泌細胞からの消化管ホルモンの1つであるグルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)の分泌を促すことが分かった。腸内細菌代謝物の中でも、L-フェニルアラニンとL-アルギニンは、GLP-1の分泌を強く増強した。一方、人工甘味料の1種であるスクラロースは、腸内分泌細胞の糖代謝に影響を与え、GLP-1分泌不全を引き起こす可能性があることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

腸内細菌叢が作り出す特定の代謝産物が、消化管内分泌細胞からの消化管ホルモン、特にグルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)の分泌を促すことを見出した。このGLP-1は、膵β細胞からのインスリン分泌を増強するだけでなく、膵β細胞の再生を促すことが報告されている。また、求心性迷走神経を介して摂食行動を抑制することも知られている。これらのことから、GLP-1分泌を促す腸内細菌代謝物は、糖尿病や肥満などの創薬標的となりうるだけでなく、症状改善のための機能性食品の開発にもつながると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] F‐actin determines the time‐dependent shift in docking dynamics of glucagon‐like peptide‐1 granules upon stimulation of secretion2023

    • 著者名/発表者名
      Harada Kazuki、Takashima Maoko、Kitaguchi Tetsuya、Tsuboi Takashi
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 597 号: 5 ページ: 657-671

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14580

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a red fluorescent protein-based cGMP indicator applicable for live-cell imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Takizawa Mai、Osuga Yuri、Ishida Rika、Mita Marie、Harada Kazuki、Ueda Hiroshi、Kitaguchi Tetsuya、Tsuboi Takashi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 833-833

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03790-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of a regulatory pathway of L-phenylalanine-induced GLP-1 secretion in the enteroendocrine L cells2022

    • 著者名/発表者名
      Osuga Yuri、Harada Kazuki、Tsuboi Takashi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 588 ページ: 118-124

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.12.043

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of red genetically encoded biosensor for visualization of intracellular glucose dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Mita Marie、Sugawara Izumi、Harada Kazuki、Ito Motoki、Takizawa Mai、Ishida Kentaro、Ueda Hiroshi、Kitaguchi Tetsuya、Tsuboi Takashi
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: 29 号: 1 ページ: 98-108.e4

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2021.06.002

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Green fluorescent protein-based lactate and pyruvate indicators suitable for biochemical assays and live cell imaging.2020

    • 著者名/発表者名
      Harada K*, Chihara T*, Hayasaka Y*, Mita M, Takizawa M, Ishida K, Arai M, Tsuno S, Matsumoto M, Ishihara T, Ueda H, Kitaguchi T, Tsuboi T. *Equal contribution
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76440-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] .L-フェニルアラニンによるグルカゴン様ペプチド-1分泌調節機構2021

    • 著者名/発表者名
      大須賀佑里, 原田 一貴, 坪井 貴司
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 腸内細菌叢と消化管内分泌細胞との機能連関2021

    • 著者名/発表者名
      坪井貴司
    • 学会等名
      日本化学会第101春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内細菌叢と消化管内分泌細胞との機能連関.2021

    • 著者名/発表者名
      坪井貴司
    • 学会等名
      第74回日本自律神経学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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