消化管運動の時空間的協調性の制御機構の解明と医学応用

• 研究課題/領域番号: 22K19530
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分53:器官システム内科学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 小川 佳宏 九州大学, 医学研究院, 主幹教授 (70291424)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 消化管運動 / 高解像度食道内圧検査 / 数理モデル / 光遺伝学 / 排便中枢

研究開始時の研究の概要

消化管は異なる解剖学的特徴を有する複数のサブ領域より構成される。食道から肛門まで一連の消化管機能発現には、食物摂取後の時間経過に従ってサブ領域の時空間的・協調的運動が必須である。本研究では、マウスの食道、幽門、回盲部そして肛門の括約筋圧をモニターすることにより、消化管運動の時空間的協調性における括約筋の役割を解明するとともに、中枢神経による括約筋機能の制御の分子基盤を明らかにする。これらの研究成果を踏まえて作製する数理モデルを駆使して、ヒトと齧歯類の種属差、異なるサブ領域を隔てる括約筋機能の相違、臨床研究と動物実験のギャップを埋めることにより、消化管運動の時空間的協調性の包括的理解を目指す。

研究成果の概要

消化管ではバルブの役割を担う括約筋は適切なタイミングで弛緩する必要があるが、その分子機構には不明の点が多かった。研究代表者らは、体内から食物を取り込む役割を果たす食道と胃の間にある下部食道括約筋と体外に便を排泄する役割を果たす肛門括約筋に着目した。ヒトの下部食道括約筋では知覚に関わる機械受容チャネルと筋繊維を構成するミオシンタンパク質の重要性を明らかにするとともに、食道の動きを模倣する数理モデルを開発した。一方、マウスの肛門括約筋については脳における排便中枢が排便に関わる分子機構を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

消化管括約筋の機能障害は、消化管内容物の生理的輸送を妨げることにより、様々な疾患の発症と関連する。例えば、下部食道括約筋の機能障害は、胃内容物を食道に逆流することにより胃食道逆流症やBarrett腺癌を発症する可能性がある。一方、肛門括約筋の機能障害は、便排出障害型の慢性便秘症を発症させる。本研究成果は、消化管括約筋の機能障害により発症する良性疾患から悪性疾患の発症予測や新しい治療法の開発まで幅広い波及効果が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] The interplay between alterations in esophageal microbiota associated with th17 immune response and impaired LC20 phosphorylation in achalasia. (2024)
  • 著者名/発表者名: Ikeda H, Ihara E, Takeya K, Mukai K, Onimaru M, Ouchida K, Hata Y, Bai X, Tanaka Y, Sasaki T, Saito F, Eto M, Nakayama J, Oda Y, Nakamura M, Inoue H, Ogawa Y
  • 雑誌名: J Gastroenterol 巻: In press 号: 5 ページ: 361-375
  • DOI: 10.1007/s00535-024-02088-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating the efficacy and safety of acotiamide in patients with esophagogastric junction outflow obstruction: study protocol for an investigator-initiated, multi-center, randomized, double-blind, placebo-controlled phase II trial (2023)
  • 著者名/発表者名: Esaki M, Ihara E, Manabe N, Kawami N, Iwakiri K, Akiyama J, Kuribayashi S, Uraoka T, Ogino H, Chinen T, Misumi A, Watanabe H, Suzuki M, Kishimoto J, Ogawa Y
  • 雑誌名: Trials 巻: 24 号: 1 ページ: 459-459
  • DOI: 10.1186/s13063-023-07468-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a new endoscopy system to visualize bilirubin for the diagnosis of duodenogastroesophageal reflux (2023)
  • 著者名/発表者名: Wada M, Minoda Y, Ihara E, Tsuru H, Hata Y, Nagatomo S, Esaki M, Bai X, Tanaka Y, Chinen T, Ogino H, Ogawa Y
  • 雑誌名: Dig. Endosc. 巻: - 号: 8 ページ: 904-914
  • DOI: 10.1111/den.14749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Region-Specific Roles of the M3 Muscarinic Acetylcholine Receptor in Gastrointestinal Motility (2022)
  • 著者名/発表者名: Igarashi-Hisayoshi Yoko、Ihara Eikichi、Bai Xiaopeng、Higashi Chika、Ikeda Hiroko、Tanaka Yoshimasa、Hirano Mayumi、Ogino Haruei、Chinen Takatoshi、Taguchi Yasushi、Ogawa Yoshihiro
  • 雑誌名: Digestive Diseases and Sciences 巻: 68 号: 2 ページ: 439-450
  • DOI: 10.1007/s10620-022-07637-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved esophagography screening for esophageal motility disorders using wave appearance and supra-junctional ballooning (2022)
  • 著者名/発表者名: Hata Yoshitaka、Ihara Eikichi、Wada Masafumi、Tsuru Hirotaka、Muta Kazumasa、Minoda Yosuke、Bai Xiaopeng、Esaki Mitsuru、Tanaka Yoshimasa、Chinen Takatoshi、Ogino Haruei、Sakamoto Ryuichi、Ogawa Yoshihiro
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 57 号: 11 ページ: 838-847
  • DOI: 10.1007/s00535-022-01913-4
  • 査読あり
• [学会発表] ヒト臨床検体を用いた食道アカラシアの病態解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 池田浩子, 伊原栄吉, 畑 佳孝, 和田将史, 小川佳宏
  • 学会等名: 第121回日本消化器病学会九州支部例会
• [学会発表] 光遺伝学および化学遺伝学的手法と逆行性トレーサーを用いた排便機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中義将、佛坂孝太、伊原栄吉、小川佳宏
  • 学会等名: 第65回日本平滑筋学会総会
• [学会発表] 光遺伝学的手法を用いた排便中枢の同定及び役割の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佛坂孝太, 田中義将, 伊原栄吉, 小川佳宏
  • 学会等名: 第64回日本平滑筋学会総会
• [学会発表] ヒト臨床検体を用いた食道アカラシアの病態解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池田浩子, 伊原 栄吉, 小川 佳宏
  • 学会等名: 第64回日本平滑筋学会総会
• [備考] 九州大学大学院医学研究院病態制御内科学
  • URL: https://www.intmed3.med.kyushu-u.ac.jp/
• [備考] 九州大学大学院医学研究院病態制御内科学 News & Topics
  • URL: https://www.intmed3.med.kyushu-u.ac.jp/information/detail/masterid/73/
• [備考] 日本平滑筋学会Newsletter vol.17
  • URL: https://www.jssmr.jp/official/documents/letter/newsletter(17).pdf