セロトニンの褐色脂肪細胞における活性化機構の解明と脂肪蓄積制御技術への応用戦略

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15021
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 麻生 久 東北大学, 農学研究科, 教授 (50241625)
• 研究分担者: 北澤 春樹 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10204885) ; 野地 智法 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10708001) ; 渡邊 康一 東北大学, 農学研究科, 助教 (80261494)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: セロトニン / 褐色脂肪細胞 / THP1 / エネルギー代謝 / 抗肥満作用

研究実績の概要

申請者は、セロトニンの末梢投与が高脂肪食摂取マウスの体重増加抑制（抗肥満作用）を誘導し、褐色脂肪組織で脂肪代謝活性を亢進することを世界で初めて発見した。本研究は、樹立に成功した褐色脂肪細胞株(MBP細胞)を用いて、エネルギー代謝で重要な脱共役タンパク質(UCP1)のセロトニンによる活性化機構を解明することを目的とする。セロトニン処理褐色脂肪細胞ではUCP1蛋白の著しい増加が誘導されるが、セロトニン合成酵素(THP1)発現は減少し、THP1KOマウスの褐色脂肪組織ではUCP1活性化が誘導されることより、セロトニンのUCP1活性化機構解明には、THP1活性減少によって作動する遺伝子群の特定が重要である。
そこで、CRISPR-Cas9法を用いてTHP1ノックアウト褐色脂肪細胞株の樹立を試みた。CRISPR-Cas9法では、標的配列の3‘末端にあるPAM（NGG ）配列の上流に存在する3塩基対においてDNA二本鎖の切断が予想される３箇所のターゲット配列を決定し、Neonを用いて1400v, 20width, 1pulseの条件でトランスフェクションし、無血清培地で48時間培養後に細胞を回収して切断効率を解析した。Target1およびTarget2を用いたトランスフェクションでは切断片は確認できなかったが、Target3では34.7％の切断が確認された。Target3をトランスフェクションした細胞を増殖させ、96穴プレートで限界希釈法によってクローニングを行い、単細胞培養が確認されたwellの細胞を96穴プレートの2枚にそれぞれの細胞のレプリカを作成した。7日間の培養後に片方の細胞を用いて、ゲノムDNAを抽出してGCD kitプライマーを用いてPCRを行い、DNAシークエンスを行ったところ、2株の切断部位が異なるTHP1ノックアウト褐色脂肪細胞株の樹立に世界で始めて成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of a novel mechanism of action of bovine IgG antibodies specific for Staphylococcus aureus (2018)
  • 著者名/発表者名: Furukawa M, Yoneyama H, Hata E, Iwano H, Higuchi H, Ando T, Sato M, Hayashi T, Kiku Y, Nagasawa Y, Niimi K, Usami K, Ito K, Watanabe K, Nochi T, Aso H.
  • 雑誌名: Veterinary Research 巻: 49 (1) ページ: 22-33
  • DOI: 10.1186/s13567-018-0517-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] mmunobiotics for the Bovine Host: Their Interaction with Intestinal Epithelial Cells and Their Effect on Antiviral Immunity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Julio Villena, Hisashi Aso, Victor P. M. G. Rutten, Hideki Takahashi, Willem van Eden and Haruki Kitazawa
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 9 (326) ページ: 1-10
  • DOI: 10.3389/fimmu.2018.00326
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exopolysaccharides from Lactobacillus delbrueckii OLL1073R-1 modulate innate antiviral immune response in porcine intestinal epithelial cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Paulraj Kanmani, Leonardo Albarra2018.00326in, Hisakazu Kobayashi, Hikaru Iida, Ryoya Komatsu, A.K.M. Humayun Kober, Wakako Ikeda-Ohtsubo, Yoshihito Suda, Hisashi Aso, Seiya Makino, Hiroshi Kano, Tadao Saito, JulioVillen, Haruki Kitazawa
  • 雑誌名: Molecular Immunology 巻: 93 ページ: 253-265
  • DOI: org/10.1016/j.molimm.2017.07.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptomic Analysis of the Innate Antiviral Immune Response in Porcine Intestinal Epithelial Cells: Influence of Immunobiotic Lactobacilli (2017)
  • 著者名/発表者名: Leonardo Albarracin, Hisakazu Kobayashi, Hikaru Iida, Nana Sato, Tomonori Nochi,Hisashi Aso, Susana Salva, Susana Alvarez, Haruki Kitazawa and Julio Villena
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 8 (57) ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fimmu.2017.00057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of a moderate-fat diet enriched with fish oil on intestinal lipid absorption in a senescence-accelerated prone mouse model (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazushi Yamamoto; Yui Iwagaki; Koichi Watanabe; Tomonori Nochi; Hisashi Aso; Tsoyoshi Tsuduki
  • 雑誌名: Nutrition 巻: 50 ページ: 26-35
  • DOI: 10.1016/j.nut.2017.10.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of an in vitro immunobiotic evaluation system against rotavirus infection in bovine intestinal epitheliocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, H., P. Kanmani, T. Ishizuka, A. Miyazaki, J. Soma, L. Albarracin, Y. Suda, T. Nochi, H. Aso, N. Iwabuchi, J-z. Xiao, T. Saito, J. Villena, H. Kitazawa
  • 雑誌名: Beneficial Microbes 巻: 8 (2) ページ: 309-321
  • DOI: 10.3920/BM2016.0155
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 末梢セロトニンの褐色脂肪細胞活性化による抗肥満作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田口輝明・甲藤士郎・田中孝太朗・庄 涛・吉村 梢・渡邊康一・野地智法・麻生 久
  • 学会等名: 日本畜産学会第124回大会
• [学会発表] 初産牛における乳汁中の体細胞数と炎症誘起因子シクロフィリンA濃度との相関解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 海野 剛・浦川めぐみ・庄 涛・田中孝太朗・吉村 梢・佐藤佑子・伊藤 愛・小林宏子・渡邊康一・野地智法・麻生 久
  • 学会等名: 日本畜産学会第124回大会
• [学会発表] ブタにおける二次リンパ組織の形態形成機序の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古川睦実・伊藤 駿・鈴木俊一・淵本大一郎・渡邊康一・麻生 久・野地智法
  • 学会等名: 日本畜産学会第124回大会
• [学会発表] Development of immune and microbial environments is independently regulated in the mammary gland (2017)
  • 著者名/発表者名: Niimi K., Usami K., Aso H., Nochi T.
  • 学会等名: 日本免疫学会第46回学術集会
• [学会発表] Important role of the immunological network between large intestine and mammary gland in breastfeeding (2017)
  • 著者名/発表者名: Usami K., Niimi K., Kamioka M., Kiyono H., Aso H., Nochi T.
  • 学会等名: 日本免疫学会第46回学術集会
• [学会発表] プロバイオティクス枯草菌によるウシ乳房炎の発症軽減効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浦川めぐみ・佐藤秀俊・庄 涛・田口輝明・海野 剛・田中孝太朗・甲藤士郎・吉村 梢・小林宏子・伊藤 愛・高田直和・芦田延久・大友直樹・渡邊康一・野地智法・麻生 久
  • 学会等名: 日本乳房炎研究会第22回学術集会
• [学会発表] 二次リンパ組織の形態形成に関するブタ胎仔を用いた組織学的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古川睦実、伊藤 駿、盛田彰太郎、鈴木俊一、淵本大一郎、中井美智子、大西 彰、新實香奈枝、宇佐美克紀、佐々木志保、渡邊康一、麻生 久、野地智法
  • 学会等名: 日本獣医学会第160回学術集会
• [学会発表] X-SCIDモデルブタ（IL2Rg欠損ブタ）の各種臓器内に認められるＴ細胞およびＢ細胞分布に関する組織学的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 駿、古川睦実、盛田彰太郎、鈴木俊一、淵本大一郎、中井美智子、大西 彰、新實香奈枝、宇佐美克紀、佐々木志保、渡邊康一、麻生 久、野地智法
  • 学会等名: 日本獣医学会第160回学術集会
• [学会発表] Effects of common microbial ligands for TLRs on adipogenesis and inflammation in porcine adipocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: 井形愛美・K.AKM Humayun・Tada A.・A. Leonardo・Ikeda-Ohtsubo W.・Aso H.・Yoda K.・Miyazawa K.・He Fang・Saito T.・Villena J.・Kitazawa H.
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] Dispensable role of indigenous bacteria in developing the mammary gland functions (2017)
  • 著者名/発表者名: Niimi K.・Usami K.・Furukawa M.・Sasaki S.・Ito S.・Banba Y.・Watanabe K.・Aso H.・Nochi T.
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] 末梢セロトニンの骨格筋線維型移行および代謝亢進作用の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 甲藤士郎・田口輝明・田中孝太朗・庄 涛・吉村 梢・渡邊康一・野地智法・麻生 久
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] Development of advanced evaluation system of anti-disease immunobiotics (2017)
  • 著者名/発表者名: Komatsu R.・Iida H.・K.AKM Humayun・Albarracin Leonardo 3・Suda Y.・Ikeda-Ohtsubo W.・Aso H.・Iwabuchi N.・Xiao Jin-zhong・Saito T.・Villena J.・Kitazawa H.
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] 授乳期特有の乳腺免疫の発達に関わるＴ細胞の役割とは (2017)
  • 著者名/発表者名: 宇佐美克紀・新實香奈枝・古川睦実・佐々木志保・伊藤 駿・馬場柚里・渡邊康一・麻生 久・野地智法
  • 学会等名: 東北畜産学会第67回大会
• [学会発表] 授乳期の乳腺の機能形成おける役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木志保・新實香奈枝・宇佐美克紀・古川睦実・伊藤 駿・馬場柚里・渡邊康一・麻生 久・野地智法
  • 学会等名: 東北畜産学会第67回大会
• [図書] Energy homeostasis by peripheral serotonin (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watanabe, Michael Rose, Yoshinori Kanayama, Hitoshi Shirakawa and Hisashi Aso
  • 総ページ数: 305
  • 出版者: InTech Team
  • ISBN: 978-953-51-5290-3
• [備考] 東北大学大学院農学研究科機能形態学分野
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/keitai/index-j.html
• [備考] 東北大学大学院農学研究科食と農免疫国際教育研究センター
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/cfai/index.html