反芻家畜乳におけるオリゴ糖ヌクレオチドの探索と腸管機能調整因子としての意義の解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K08003
• 研究機関: 帯広畜産大学
• 研究代表者: 浦島 匡 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (80185082)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2019-03-31
• キーワード: オリゴ糖ヌクレオチド / 糖ヌクレオチド / 反芻家畜 / 乳 / 腸管機能 / ミルクオリゴ糖 / 腸管成熟

研究実績の概要

平成28年度にヒツジ初乳から２種のオリゴ糖ヌクレオチド(Neu5Gc(α2-3)Gal(Β1-4)GlcNAcα1-UDPならびにNeu5Gc(α2-6)Gal(Β1-4)GlcNAcα1-UDP)、およびアダックス（レイヨウの一種）初乳から１種(Neu5Gc(α2-6)Gal(Β1-4)GlcNAcα1-UDP)を発見したことに引き続き、オリゴ糖ヌクレイトドが哺乳動物の乳/初乳に普遍的に含まれるかどうかの探索のため、いずれも反芻偶蹄目に属するウシ、水牛、シタツンガ（カモシカの一種）、シカ、キリンの乳/初乳からオリゴ糖ヌクレオチドの探索を行った。ウシやシカの乳/初乳に単糖と結合した糖ヌクレオチドは発見されたものの、いずれにおいてもオリゴ糖ヌクレオチドは発見できなかった。この結果は、オリゴ糖ヌクレオチドがあらゆる哺乳動物種の乳に普遍的に含まれるのではないことを示唆しているが、一方で単糖と結合した糖ヌクレオチドは広範囲な動物種の乳/初乳に含まれることを示唆した。糖ヌクレオチドは通常細胞内のゴルジ体において、グリコシルトランスフェラーゼに対する糖供与体として糖鎖の合成材料として存在するが、血液、唾液、精漿液、卵胞液、乳などの体液において糖ヌクレオチドが含まれるのは乳のみであり、乳に含まれる糖ヌクレオチドには乳仔の腸管成熟や免疫発達に対する役割のあることが推測された。本研究はオリゴ糖ヌクレオチドが腸管機能調整に果たす役割の解明をめざしているが、今後はオリゴ糖ヌクレオチドに限らず、乳に含まれる糖ヌクレオチドが乳仔の腸管機能成熟に果たす役割の解明を試みる。一方、平成29年度に行った研究において、上の種の乳/初乳に含まれるミルクオリゴ糖に種間差のあることが発見され、進化的な見地から興味深い情報がえられた。それは学術論文としての執筆を進めている。

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

２種の反芻偶蹄目種の初乳に新規物質としてのオリゴ糖ヌクレオチドを発見したが、それは反芻家畜の乳において普遍的に含まれることは証明できなかった。その一方、体液の中で唯一乳/初乳において単糖と結合した糖ヌクレオチドが含まれることを明らかにし、細胞内での糖鎖合成材料としての役割とは異なる乳仔の成長に関わる役割のあることを示唆している。この結果に基づいて、相対的に未成熟な腸管上皮細胞の培養系に糖ヌクレオチドを添加して培養し、細胞透過性の調査やRNASeqによる免疫系に関わる遺伝子発現調節への影響を調査する研究の準備を進めている。

今後の研究の推進方策

ウェルプレートにおいて各種の糖ヌクレオチド(UDP-GlcNAc, UDP-Gal, GDP-Fuc, Gal(Β1-4)GlcNAcα1-UDP)を添加した腸管上皮細胞(HIEC細胞, HT29細胞, Caco-2細胞またCaco-2細胞とHT29細胞の混合した小腸ならびに大腸モデル)の培養を行い、径上皮電気抵抗を指標として上皮バリア統合性の測定を行い、それを添加しないコントロール培養系と比較して上皮細胞透過性に及ぼす糖ヌクレオチドのもたらす役割を探索する。また培養した細胞についてRNASeqを行い、IL-8, IL-1Β, MIP-2, TNF-α, CXCL2, CXCL8などの免疫に関わるサイトカイン、ケモカインの遺伝子発現調整に及ぼす糖ヌクレオチドの影響を探索する。一方で、ヤギ、ウシなどの反芻家畜乳・初乳において、オリゴ糖ヌクレオチドの探索を平成29年度とは分離方法を変更して引き続き進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

5.858円が繰り越されたので、それは平成30年度において消耗品として使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of sialyl oligosaccharides including an oligosaccharide nucleotide in colostrum of an addax (Addan nasomaculatus) (Subfamily Antelopinae) (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Ganzorig, T. Asakawa, M. Sasaki, T. Saito, I. Suzuki, K. Fukuda, T. Urashima
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 89 ページ: 167-175
  • DOI: 10.1111.asj.12899
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human milk oligosaccharides as essential tools for basic and application studies on galectins (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Urashima, J. Hirabayashi, S. Sato, A. Kobata
  • 雑誌名: Trends in Glycoscience and Glycotechnology 巻: 30 ページ: SE51-SE65
  • DOI: 10.4062/tigg.1734.1SE
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bifidobacterium bifidum, Extracellular Sialidase Enhances Adhesion to the Mucosal Surface and Supports Carbohydrate Assimilation (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Keita、Yamamoto Yuji、Sugiyama Makoto、Takaki Takashi、Urashima Tadasu、Fukiya Satoru、Yokota Atsushi、Okada Nobuhiko、Mukai Takao
  • 雑誌名: mBio 巻: 8 ページ: ー
  • DOI: 10.1128/mbio.00928-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro safety assessments and antimicrobial activities of Lactobacillus rhamnosus strains isolated from a fermented mare's milk (2017)
  • 著者名/発表者名: N.P.D. Aryantini, E. Yamasaki, H. Kurazono, IN. Sujaya, T. Urashima, K. Fukuda
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 88 ページ: 517-525
  • DOI: 10.1111/asj.12668
  • 査読あり
• [学会発表] オリゴ糖ヌクレオチド探索のための水牛および鹿乳の糖質の分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三好真碧、トーフィック エピ、相馬幸作、大久保倫子、斉藤忠夫、福田健二、浦島 匡
  • 学会等名: 日本畜産学会
• [学会発表] Lactobacillus fermentum MTCC25067株が生産する高粘性細胞外多糖の物性および構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 福田健二、池田新矢、村山大樹、鶴巻 茜、佐藤翔野、浦島 匡
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] 哺乳類の乳/初乳におけるオリゴ糖ヌクレオチド (2017)
  • 著者名/発表者名: 浦島 匡、福田健二、朝隈貞樹
  • 学会等名: 日本糖質学会
• [図書] Evolutionary Biology: Self/nonself evolution, species and complex traits evolution, methods and concepts (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Urashima, M. Messer
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-3-319-61568-4