Dysbiosisの改善による生活習慣病の発症予防効果の検証

• 研究課題/領域番号: 20K08194
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52050:胎児医学および小児成育学関連
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 清水 俊明 順天堂大学, 医学部, 教授 (30260889)
• 研究分担者: 東海林 宏道 順天堂大学, 大学院医学研究科, 先任准教授 (30365621) ; 大塚 宜一 順天堂大学, 医学部, 客員准教授 (90338335)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 生活習慣病 / dysbiosis / 低出生体重児 / DOHaD説 / 腸内細菌 / プロバイオティクス

研究開始時の研究の概要

低出生体重児では、将来生活習慣病に罹患しやすいことが知られている（DOHaD説）。一方、腸内細菌叢の乱れ（dysbiosis）が新生児・乳児の未熟な腸管機能に悪影響を及ぼし、小児期のみならず成人となった後にも肥満や生活習慣病をはじめとする様々な問題を引き起こす可能性が考えられているが、そのメカニズムについての十分な検討は行われていない。
そこで本研究では、培養細胞実験および動物実験を行い、dysbiosisと将来の生活習慣病の発症との関係を明らかにし、DOHaD説で説明される生活習慣病の発症予防のための有効な介入方法について検証を行っていく。

研究実績の概要

本研究では、培養細胞実験および動物実験を行い、dysbiosisと将来の生活習慣病の発症との関係を明らかにし、DOHaD説で説明される生活習慣病の発症予防のための有効な介入方法について検証を行っていく。妊娠したSpranque-Dawleyラットを妊娠初日から出産まで低蛋白餌（蛋白質7％、カロリーは通常餌と同等）で飼育した群（FGR群）と通常餌（蛋白20%）で飼育した群（コントロール群）に分け胎児発育不全モデルを作製した。両群の糞便を生後6週から11週まで毎週サンプリングし、便中細菌の解析を行い比較検討した。糞便は-80℃で保管し、DNA抽出後次世代シーケンサーにて解析を行った。
結果は、腸内細菌叢全体のバランスを主座標分析で評価すると、FGR群とコントロール群とで菌叢に違いが認められた。両群間で有意差のある菌群をLEfSeにて解析すると、目、科、属レベルで違いが認められた（IUGR群ではClostridialesやRuminococcusが優位であり、コントロール群ではLactobacillusやPeptococcaceaeが優位を示した）。多様性（alpha-diversity）に関しては両群間で有意差を認めなかった。次に、FGR群とコントロール群各5匹ずつ、生後2週から11週まで毎週便検体を採取し腸内細菌叢の解析を行った。FGR群の2週目（離乳前）でEntrerobacteriaceaeが優位で、コントロール群でVerrucomicrobia（Akkermancia）が優位だった。Prevotella属はコントロール群で、ParabacteroidesはFGR群で期間を通して有意に占有率が高かった。さらに盲腸内の酢酸濃度はFGR群で有意に低下しており、酪酸濃度が有意に上昇していた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

COVID-19の影響で、実験助手ならびに大学院生の実験活動に多少制限がかかったことにより、若干の遅れを生じている。
今後、残りの腸内細菌叢および短鎖脂肪酸の検討を行うに当たり、COVID-19の影響も少なくなってきたことから、大学院生に密に指導を行いながら研究を進めていく。

今後の研究の推進方策

①抗菌薬投与によるdysbiosisラットモデルの確立
②T84培養細胞を用いたmetabolic endotoxemia予防効果の検討
上記に関して、研究助手や大学院生と頻回にmeetingを行い研究の推進を図っていく。

研究成果

• [雑誌論文] Mammals sustain amino acid homochirality against chiral conversion by symbiotic microbes (2023)
  • 著者名/発表者名: Gonda Yusuke、Matsuda Akina、Adachi Kenichiro、Ishii Chiharu、Suzuki Masataka、Osaki Akina、Mita Masashi、Nishizaki Naoto、Ohtomo Yoshiyuki、Shimizu Toshiaki、Yasui Masato、Hamase Kenji、Sasabe Jumpei
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 120 号: 15 ページ: 1402-1409
  • DOI: 10.1073/pnas.2300817120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of fetal growth restriction on postnatal gut microbiota in a rat model (2023)
  • 著者名/発表者名: Arai Yoshiteru、Shoji Hiromichi、Santosa Irena、Awata Kentaro、Tokita Kazuhide、Shimizu Toshiaki
  • 雑誌名: Journal of Pediatric Gastroenterology & Nutrition 巻: Publish Ahead of Print 号: 2 ページ: e42-e47
  • DOI: 10.1097/mpg.0000000000003805
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Associations between size at birth and size at 6?years among preterm infants: a retrospective cohort study (2022)
  • 著者名/発表者名: Awata Kentaro、Shoji Hiromichi、Santosa Irena、Ikeda Naho、Murano Yayoi、Ohkawa Natsuki、Nishizaki Naoto、Hisata Ken、Kantake Masato、Obinata Kaoru、Shimizu Toshiaki
  • 雑誌名: Pediatrics International 巻: 64 号: 1 ページ: 14844-14844
  • DOI: 10.1111/ped.14844
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characteristics and antimicrobial choice of pediatric bacterial enteritis in the Kanto region of Japan: A multicenter retrospective observational study (2022)
  • 著者名/発表者名: Kasai Yuriha、Komatsu Mitsutaka、Toyama Yudai、Nakano Saki、Hisata Ken、Niizuma Takahiro、Obinata Kaoru、Shimizu Toshiaki
  • 雑誌名: Journal of Infection and Chemotherapy 巻: 28 号: 6 ページ: 723-728
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2021.08.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Growth Trajectories during the First 6 Years in Survivors Born at Less Than 25 Weeks of Gestation Compared with Those between 25 and 29 Weeks (2022)
  • 著者名/発表者名: Shoji Hiromichi、Murano Yayoi、Nojiri Shuko、Arai Yoshiteru、Awata Kentaro、Ikeda Naho、Ohkawa Natsuki、Nishizaki Naoto、Suganuma Hiroki、Hisata Ken、Kantake Masato、Obinata Kaoru、Shimizu Toshiaki
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 号: 5 ページ: 1418-1418
  • DOI: 10.3390/jcm11051418
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular epidemiology of meticillin-susceptible Staphylococcus aureus in the neonatal intensive care unit (2022)
  • 著者名/発表者名: Toyama Y.、Hisata K.、Kasai Y.、Nakano S.、Komatsu M.、Shimizu T.
  • 雑誌名: Journal of Hospital Infection 巻: 129 ページ: 75-81
  • DOI: 10.1016/j.jhin.2022.07.026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 莢膜血清型23B型肺炎球菌による細菌性髄膜炎を発症した小児例 血清型およびMLST解析の検討. (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮崎萌香，馬場洋介，寒竹正人，清水俊明.
  • 雑誌名: アレルギーの臨床 巻: 41 ページ: 427-431
  • 査読あり
• [雑誌論文] 母子間の水平伝播が示唆されたStreptococcus gallolyticus subsp.pasteurianusによる細菌性髄膜炎. (2021)
  • 著者名/発表者名: 神山恵里佳，笠井悠里葉，幾瀬圭，岩崎友弘，久田研，清水俊明.
  • 雑誌名: 小児感染免疫 巻: 33 ページ: 127-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Colonization of Supplemented Bifidobacterium breve M-16V in Low Birth Weight Infants and Its Effects on Their Gut Microbiota Weeks Post-administration (2020)
  • 著者名/発表者名: Horigome A, Hisata K, Odamaki T, Iwabuchi N, Xiao JZ, Shimizu T.
  • 雑誌名: Front Microbiol 巻: 12 ページ: 610080-610080
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.610080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IGF1 gene is epigenetically activated in preterm infants with intrauterine growth restriction (2020)
  • 著者名/発表者名: Kantake M, Ikeda N, Nakaoka H, Ohkawa N, Tanaka T, Miyabayashi K, Shoji H, Shimizu T.
  • 雑誌名: Clinical Epigenetics 巻: 12 号: 1 ページ: 108-108
  • DOI: 10.1186/s13148-020-00901-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Policy Statement of Enteral Nutrition for Preterm and Very Low Birthweight Infants. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mizuno K, Shimizu T, Shinobu Ida, Ito S, Inokuchi M, Ohura T,Okumura A, KawaiM,Kikuchi T, Sakurai M, Sugihara S, Suzuki M,Takitani K,Tanaka D,Mushiake S,Yoshiike N,Kodama H,Kazuo Okada K, Tsutsumi C, Hara M, Hanawa Y,Kawakami K, Inomata H, Oguni T,Bito Y,Uchida K, Akihide Sugiyama A.
  • 雑誌名: Pediatr Int. 巻: 62 号: 2 ページ: 124-127
  • DOI: 10.1111/ped.14067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intrauterine growth restriction affects z-scores of anthropometric parameters during the first 6 years in very low-birth-weight-children born at less than 30 weeks of gestation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shoji H, Watanabe A, Awaji A, Ikeda N, Hosozawa M, Ohkawa N, Nishizaki N, Hisata K, Kantake M, Obinata K, Shimizu T.
  • 雑誌名: J Dev Orig Health Dis 巻: 11 号: 1 ページ: 44-48
  • DOI: 10.1017/s2040174419000369
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epidemiology of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in a Japanese neonatal intensive care unit (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsujiwaki A, Hisata K, Tohyama Y, Matsunaga N, Uehara Y, Sasaki T, Hiramatsu K, Shimizu T.
  • 雑誌名: Pediatr Int 巻: 62 号: 8 ページ: 811-919
  • DOI: 10.1111/ped.14241
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Choline-related metabolites influenced by feeding patterns in preterm and term infants (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji Hiromichi、Taka Hikari、Kaga Naoko、Ikeda Naho、Hisata Ken、Miura Yoshiki、Shimizu Toshiaki
  • 雑誌名: The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine 巻: ー 号: 2 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1080/14767058.2018.1488165
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Low DNA methylation of IGF-I gene P2 promoter at birth in IUGR infants. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeda N, Kantake M, Ohkawa N, Shoji H, Shimizu T.
  • 学会等名: 2021 Perinatal Society of Australia & New Zealand
  • 国際学会
• [学会発表] 蛋白制限による胎児発育不全モデルを用いた骨格筋インスリン抵抗性についての検討. (2021)
  • 著者名/発表者名: 粟田健太郎，荒井美輝， Irena Santosa，時田万英，東海林宏道，清水俊明.
  • 学会等名: 第48回日本小児栄養消化器肝臓学会
• [学会発表] 在胎30週未満児における在胎週数と胎児発育が6歳時の体格予後に及ぼす影響についての検討. (2021)
  • 著者名/発表者名: 粟田健太郎，東海林宏道，村野弥生，池田奈帆，大川夏紀，西崎直人，久田研，寒竹正人，大日方薫，清水俊明.
  • 学会等名: 第124回日本小児科学会学術集会
• [学会発表] 在胎25週未満生存児における6歳までの身体発育についての検討. (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒井美輝，東海林宏道，池田奈帆，大川夏紀，西崎直人，久田研，寒竹正人，大日方薫，清水俊明.
  • 学会等名: 第65回日本新生児成育医学会・学術集会
• [学会発表] The prophylactic antimicrobial therapy criteria for very-low-birth-weight infants promote appropriate antimicrobial therapy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kasai Y, Hisata K, Toyama Y, Nakano S, Igarashi N, Matsunaga N, Okawa N, Nishizaki N, Komatsu M, Kantake M, Obinata K, Shimizu T.
  • 学会等名: Virtual meeting of The European Society for Paediatric Infectious Diseases.
  • 国際学会
• [学会発表] 大腸菌性髄膜炎を反復した乳児例における腸内細菌叢の経時的検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 新妻隆広，大日方薫，清水俊明.
  • 学会等名: 第47回日本小児栄養消化器肝臓学会
• [学会発表] 生後1ヵ月児における尿中レジスチン排泄に関する検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 粟田健太郎, 東海林宏道, 池田奈帆, 大川夏紀, 寒竹正人, 清水俊明.
  • 学会等名: 第123回日本小児科学会学術集会
• [学会発表] 関連3施設における極低出生体重児の遅発型敗血症の傾向. (2020)
  • 著者名/発表者名: 笠井悠里葉，久田研，遠山雄大，中野沙季，五十嵐成，大川夏紀，西﨑直人，小松充孝，寒竹正人，大日方薫，清水俊明.
  • 学会等名: 第52回日本小児感染症学会総会・学術集会
• [備考] <連載> 大腸最前線 小さく生まれた赤ちゃんの命の支え ビフィズス菌の直接投与で.
  • URL: https://www.asahi.com/relife/article/13859021.