大腸粘液層の形成における転写抑制因子Bach1の機能解明と大腸がん予防への展開

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05475
• 研究機関: 石川県立大学
• 研究代表者: 東村 泰希 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (70628924)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 大腸がん / 炎症性腸疾患 / ゴブレット細胞 / リンパ球 / ムチン

研究実績の概要

大腸粘液層の脆弱化は大腸がん発症に関与することから、粘液層を強固に保つことが大腸がん予防において肝要である。本課題では、申請者がこれまでに見出したBach1欠損に伴う大腸粘液分泌の亢進という現象を基盤とし、大腸での粘液分泌機構におけるBach1の機能を明らかにし、Bach1を粘液分泌の活性化を起点とした大腸がん予防における新たな分子標的として位置づけることを目的とした。今年度はBach1欠損による大腸粘液分泌の亢進に関する機序解明を目指し、Bach1欠損マウスおよび各種培養細胞を用いて解析をおこなった。
まず、Bach1欠損に伴う粘液分泌亢進が大腸特異的な現象であるかを検証するため、Bach1欠損マウスより小腸および大腸を摘出し、PAS染色法による粘液分泌細胞数の評価をおこなった。その結果、小腸下部から大腸にかけて、Bach1欠損に伴う粘液分泌の亢進が観察され、その効果は大腸において特に顕著であった。また、Bach1に対する抗体を用いた免疫組織染色の結果、大腸におけるBach1の発現局在は粘液産生細胞を含む上皮組織ではなく、粘膜固有層以下の領域に点在しており、リンパ球などの免疫担当細胞におけるBach1欠損が粘液分泌には重要であることが推測された。実際に、Bach1欠損マウスの脾細胞からは、粘液産生細胞の増殖に関与するサイトカインであるIL-13の産生が亢進していた。また、Bach1欠損マウスの大腸粘膜を用いた遺伝子発現解析の結果、Bach1欠損に伴い、Hes1発現の低下ならびにMath1発現の上昇が観察された。一方で、Hes1-Math1経路の上流に位置するNotch1の発現に関して変化は観察されなかった。

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

Bach1欠損に伴う大腸粘液分泌に関する作用機序の解析が順調に進行しているため。

今後の研究の推進方策

平成31年度では、Bach1欠損に伴う粘液分泌の亢進が大腸の生理的・病態生理的機能へ及ぼす影響について、マウスを用いたin vivo試験を施行する予定である。生理的機能としては、ウッシングチャンバー法や反転腸管法を用いた腸管透過性の評価を施行する。また、病態生理的機能への影響については、腸管における炎症病態を素地とした大腸発がんモデルであるazoxymethane誘発性大腸がんモデルを使用する予定である。さらに、フローサイトメーター等を用いた免疫学的手法により、Bach1欠損に伴うIL-13産生亢進に関わる免疫細胞の同定を実施する。
さらに平成30年度に引き続いて、Bach1欠損に伴う大腸粘液分泌亢進における分子機序の解析についても実施する予定である。具体的には、IL-13プロモーター解析や、大腸上皮細胞株であるLS174T細胞とリンパ球との共培養等を予定している。

次年度使用額が生じた理由

（理由）
当初の予定よりもスムーズに研究成果が得られたため。
（使用計画）
平成31年度に実施予定である「Bach1欠損に伴う粘液分泌の亢進が大腸の生理的・病態生理的機能へ及ぼす影響」に関して、当該繰越金を充填することで研究成果の進展を計る。

研究成果

• [雑誌論文] Elevated ER stress exacerbates dextran sulfate sodium-induced colitis in PRDX4-knockout mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Takagi T, Homma T, Fujii J, Shirasawa N, Yoriki H, Hotta Y, Higashimura Y, Mizushima K, Hirai Y, Katada K, Uchiyama K, Naito Y, Itoh Y.
  • 雑誌名: Free Radical Biology and Medicine 巻: 134 ページ: 153～164
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.12.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mucus reduction promotes acetyl salicylic acid-induced small intestinal mucosal injury in rats (2018)
  • 著者名/発表者名: Suyama Y, Handa O, Naito Y, Takayama S, Mukai R, Ushiroda C, Majima A, Yasuda-Onozawa Y, Higashimura Y, Fukui A, Dohi O, Okayama T, Yoshida N, Katada K, Kamada K, Uchiyama K, Ishikawa T, Takagi T, Konishi H, Itoh Y.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 498 ページ: 228～233
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selected reaction monitoring for colorectal cancer diagnosis using a set of five serum peptides identified by BLOTCHIP?-MS analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama K, Naito Y, Yagi N, Mizushima K, Higashimura Y, Hirai Y, Dohi O, Okayama T, Yoshida N, Katada K, Kamada K, Handa O, Ishikawa T, Takagi T, Konishi H, Nonaka D, Asada K, Lee LJ, Tanaka K, Kuriu Y, Nakanishi M, Otsuji E, Itoh Y.
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 53 ページ: 1179～1185
  • DOI: 10.1007/s00535-018-1448-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunostimulatory effect on dendritic cells of the adjuvant-active exopolysaccharide from Leuconostoc mesenteroides strain NTM048 (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki C, Takagaki C, Higashimura Y, Nakashima Y, Hosomi K, Kunisawa J, Yamamoto K, Hisa K.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 82 ページ: 1647～1651
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1482195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transforming growth factor β1-induced collagen production in myofibroblasts is mediated by reactive oxygen species derived from NADPH oxidase 4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hotta Y, Uchiyama K, Takagi T, Kashiwagi S, Nakano T, Mukai R, Toyokawa Y, Yasuda T, Ueda T, Suyama Y, Murakami T, Tanaka M, Majima A, Doi T, Hirai Y, Mizushima K, Morita M, Higashimura Y, Inoue K, Fukui A, Okayama T, Katada K, Kamada K, Handa O, Ishikawa T, Naito Y, Itoh Y.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 506 ページ: 557～562
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.10.116
  • 査読あり
• [学会発表] 大腸粘液分泌機構における転写抑制因子Bach1の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 東村泰希、柳沼明日香、髙木智久、水島かつら、武藤哲彦、五十嵐和彦、内藤裕二
  • 学会等名: 第72回日本栄養・食糧学会大会
• [学会発表] 抗酸化経路制御に基づく大腸疾患予防に関する食品機能学的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 東村泰希
  • 学会等名: 第74回日本栄養・食糧学会中部支部大会
  • 招待講演
• [学会発表] Beneficial functions of oligosaccharides from agar (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuki Higashimura
  • 学会等名: Gut Health Congress Asia 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マウスの腸内環境における分子状水素溶存アルカリ性電解水の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 東村泰希
  • 学会等名: 日本機能水学会第17回学術大会
  • 招待講演