| 研究課題/領域番号 |
15K08533
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| 研究機関 | 順天堂大学 |
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研究代表者 |
中島 章人 順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (30439294)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 腸内細菌 / 短鎖脂肪酸 / Treg / 胸腺 |
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| 研究実績の概要 |
最近の研究成果から、母親の妊娠期や授乳期の食事がこどもの将来にわたる健康や発達に影響を及ぼすことが示されている。近年、腸内細菌によって水溶性食物繊維から代謝される短鎖脂肪酸(Short Chain Fatty Acids: SCFAs)は制御性T細胞(Treg)の産生を誘導することが明らかにされたことから、本研究では妊娠期や授乳期の母親のSCFAsが子供に移行し、生後直後の子供のTreg細胞を検討した。また我々はこれまでに腸内細菌の産物が、胸腺上皮細胞に発現してネガティブセレクションの誘導に重要なAireという遺伝子に影響を与えているということを報告しており(Nakajima et. al, PLoS One, 2014)、腸内細菌の産物が胸腺での細胞選択に与える影響についてさらに検討したいと考えた。
水溶性食物繊維を食べた母親から生まれた子供の血漿中のSCFAs濃度を調べると、無繊維食を食べた母親の子供よりもSCFAsが増加しており、母親や子どもの腸内細菌叢や糞便の解析から、母親由来のSCFAsが胎盤や母乳を通して子供に移行していると考えた。胸腺と脾臓の子供のTregの数を検討すると、水溶性食物繊維を食べた母親から生まれた子供の方が無繊維食を食べた母親の子供よりもTregの数が多かった。次にSCFAsが胸腺Tregを増加させるか検討したところ、酪酸の刺激で胸腺Tregが増加することが明らかになった。
最後にそのメカニズムを解析した。胸腺上皮細胞にはGPR41レセプターが発現しており、酪酸は胸腺上皮細胞のGPR41レセプターを介してAire遺伝子を発現させ、Tregの産生に関与していることが明らかになった。以上のことから、母親由来のSCFAsは子供に移行し、新生児期の子供のTregを誘導する可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
精製飼料である無繊維食もしくは水溶性食物繊維を食べたマウスの糞便から短鎖脂肪酸(SCFAs)の濃度をガスクロマトグラフィーで測定すると、水溶性食物繊維を食べたマウスの糞便ではSCFAs (酢酸、プロピオン酸、酪酸)の濃度が高くなった。大腸で産生されたSCFAsは血漿中に移行することが知られているため、血漿中のSCFAsを比較するとやはり水溶性食物繊維を食べたマウスで高くなることを確認した。さらに妊娠期での血漿中のSCFAsを測定すると、妊娠後期で特に酪酸の濃度が高くなることが明らかになった。これらの結果から妊娠中に水溶性食物繊維を食べた妊娠マウスでは腸管内でSCFAsの産生が増加し、血漿から胎盤を通じて胎児に移行するのではないかと考えた。
次に、母親のSCFAsが胎児に及ぼす影響を検討した。妊娠マウスに無繊維食もしくは水溶性食物繊維を食べさせ、生まれて来たこどものTreg細胞の数を検討した。生まれて来たこどもの胸腺を摘出し、TregのマーカーであるFoxp3陽性の細胞の割合と数をフローサイトメータで解析した。生後直後の水溶性食物繊維を食べたマウスから生まれたこどもは無繊維食を食べた母親から生まれたマウスよりもFoxp3陽性のTreg細胞の割合と数が多かった。
母親からのSCFAsが胎児期の胸腺に作用してTregを誘導するのではないかと考え、胎児胸腺臓器培養(FTOC)を用いて、胎児胸腺をSCFAs存在下で培養しin vitroの実験で検討した。その結果、SCFAsである酢酸、プロピオン酸、酪酸と共培養することでFoxp3陽性Tregが誘導されることが明らかになった。
どのようなメカニズムでSCFAsがTregを誘導するかを検討したところ、酪酸は胸腺上皮細胞上に発現するGPR41レセプターを介してAire遺伝子を発現させ、Tregの産生に関与していることが示唆された。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究期間内の成果から、①水溶性食物繊維を食べた母親の腸管内ではSCFAsが多く産生され、妊娠すると妊娠後期には特に酪酸がさらに増加すること、②水溶性食物繊維を食べた母親から生まれた子供の血漿中のSCFAs濃度を調べると、無繊維食を食べた母親の子供よりもSCFAsが増加していること、③生後直後のTregの数を検討すると、水溶性食物繊維を食べた母親から生まれた子供の方が無繊維食を食べた母親の子供よりも胸腺と脾臓のTregの数が多いこと、④胎児胸腺を培養し酪酸で刺激実験(FTOC)を行うと、胸腺Tregが増加すること、⑤酪酸は胸腺上皮細胞上に発現するGPR41レセプターを介して、ネガティブセレクションやTreg産生に関与するAireという遺伝子を発現させ、Tregの産生に関与していること、が明らかになった。
以上の結果より、母親の腸管内において水溶性食物繊維から産生されたSCFAsが子供に移行し、子供の胸腺内でのTregの産生に関与している可能性が示唆された。この研究成果は近年注目されている腸内細菌に関する新しい役割を示したものであり、母親のSCFAsが子供の胸腺Tregの産生に関与するという新しいメカニズムを提示するものと考えている。さらに腸内細菌は腸管内だけでなく全身の免疫システムに影響を与えているとされているが、母親の腸管内で産生されたSCFAsが胎児～新生児期の胸腺の細胞選択にも影響を与えている可能性を示唆する結果である。
以上のことを論文にまとめて投稿し、現在論文のリバイス中である。研究期間内に論文で成果を発表したいと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の予定よりもわずかに物品購入の使用額が少なかった。見積を取り、削減に努めたためと考えている。
当該研究計画は概ね順調に推移しているので、次年度の消耗品購入に繰り越すことにし、本研究を遂行したいと考えている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に繰り越せる額は、消耗品購入費に繰り越すこととしたい。
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