| 研究課題/領域番号 |
16K08279
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| 研究機関 | 星薬科大学 |
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研究代表者 |
五十嵐 信智 星薬科大学, 薬学部, 講師 (40409363)
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| 研究分担者 |
今 理紗子 星薬科大学, 先端生命科学研究所, 特任助教 (90779943)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | アクアポリン / 腸内細菌 / 抗生物質 |
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| 研究実績の概要 |
近年、過敏性腸症候群や炎症性腸疾患、大腸癌などの消化管疾患患者が増加の一途をたどっており、社会的に大きな問題となっている。これらの疾患の発症には腸内細菌叢の異常が関与していると考えられており、これまでに関連菌種などが同定されつつある。しかしながら、これら消化管疾患の発症に腸内細菌がどのように関与しているのかについての詳細は、いまだ不明な点も多く、疾患発症までのプロセス（機能分子）を把握することが、治療戦略を立てる上で重要となる。このような背景の中、申請者は、腸内細菌叢の異常による消化管疾患の発症時には、主症状として必ず下痢や便秘が認められることに着目し、これら疾患の発症に腸管での水輸送を担う機能分子「アクアポリン（AQP）」が関与しているのではないかと考え、実験を行った。
哺乳動物には、AQP0からAQP12までの13種類のAQPファミリーが存在する。そこでまず、腸内細菌の有無により、これらAQPファミリーの発現量が変動するかどうかを調べた。具体的には、腸内細菌が存在しないGFラットおよび腸内細菌が存在するSPFラットの糞中水分量を測定するとともに、大腸におけるAQPの発現量を解析した。その結果、GFラットの糞中水分量はSPFラットに比べて高く、GFラットのAQPの発現量は、SPFラットと比べて増減することがわかった。さらに、抗生物質であるシプロフロキサシンをラットに処置した際には、糞中水分量が増加し、大腸のAQPの発現量が変動することがわかった。この際のAQPの変動パターンならびに糞中水分量の変化は、GFラットのそれと同様であった。以上の結果は、腸内細菌が大腸のAQPの発現量を制御することを示したものであり、腸内細菌叢の変動に伴う下痢の発症にAQPが機能分子となっていることを示唆したものである。
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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
申請者らは、腸内細菌叢の変動に伴う下痢や便秘を主徴とする消化管疾患の発症メカニズムの解明を目的に、大腸のAQPと腸内細菌とのインターラクションに焦点を当て検討を行った。
まず、腸内細菌が存在しないGFラットおよび腸内細菌が存在するSPFラットの糞中水分量を測定するとともに、大腸におけるAQPの発現量を解析した。その結果、GFラットの糞中水分量はSPFラットに比べて高く、GFラットのAQPの発現量は、SPFラットと比べて増減することがわかった。GFラットの大腸組織は、SPFラットのそれと同様であったことから、GFラットで認められた糞中水分量の増加は、大腸AQPの発現変動が主な要因であったものと考えられた。
次に、GFラットの大腸におけるAQPの発現変動が腸内細菌叢の有無に起因したものであるかを裏打ちするために、抗生物質であるシプロフロキサシンを用いて解析した。その結果、シプロフロキサシンを処置したラットの糞中水分量はコントロール群に比べて増加し、この際に大腸のAQPの発現量が変動することがわかった。シプロフロキサシンによるAQPの変動パターンならびに糞中水分量の変化は、GFラットのそれと同様であった。以上のことから、GFラットにおけるAQPの発現変動は、腸内細菌の変動（有無）に起因していることが明らかとなった。
本研究の知見は、腸内細菌叢の変動に伴う消化器疾患の発症にAQPが機能分子となっていることを示唆したものである。腸内細菌とAQPとの関係が明らかになりつつあり、本年度の研究計画に基づいて、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの結果から、腸内細菌の変動により、大腸における水輸送タンパク質であるAQPの発現量が変化することがわかった。しかしながら、このAQPの発現変動メカニズムは不明のままであった。今後、腸内細菌がどのようにしてAQPの発現量を変動させたのかを明らかにする。具体的には、AQPの発現変動が、腸内細菌そのものの影響であるのか、それとも腸内細菌が産生する物質によるものであるのかを明確にし、その変動メカニズムを遺伝子レベルで解析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度は助教から講師へと昇進したため、授業や実習、委員会などの学事が増えた。そのため、予定していた実験をすべて終了することができなかった。今年度は講師2年目となり、昨年度に比べて、これらの業務に対応できるものと考える。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究費は、ラット組織あるいは細胞からのタンパク抽出やRNA抽出、PCRの試薬および消耗品に用いる。また、メカニズム解析にあたり、トランスフェクションやDNAマイクロアレイ解析などを行う予定である。
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