消化管メカノセンシングによる骨恒常性維持機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22712
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 丸山 健太 生理学研究所, 生体機能調節研究領域, 特別協力研究員 (60724119)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: 腸蠕動 / 腸炎 / 骨粗鬆症 / 腸内細菌 / Piezo1 / リボ核酸

研究実績の概要

我々の血圧は常に一定に保たれるよう調節されているが、こうした恒常性の維持は血管に発現するPiezo1と呼ばれる機械刺激受容体が担っている。Piezo1は腸でも発現していることが知られているが、腸のPiezo1がどのような生理機能をはたしているのかは不明であった。今回、遺伝子改変マウスを駆使した研究によってこの謎に挑んだところ、糞便中に含まれる腸内細菌由来のリボ核酸 (RNA) が腸のPiezo1を活性化することでセロトニンの産生を誘導していることが明らかとなった。これまでの研究でセロトニンは骨形成を抑制するホルモンであることが報告されていたが、Piezo1をマウスの腸で特異的に欠損させると血中のセロトニン濃度が顕著に低下した。また、当該マウスでは腸でのセロトニンの産生障害を反映して骨形成が亢進し、骨量が増加していた。さらに、RNA分解酵素を老齢マウスに注腸することで腸内のRNAを除去したところ、血中セロトニン濃度の低下をともなった骨量の上昇が観察された。これらの結果は、糞便中のRNAがPiezo1を介して腸と骨の恒常性を維持していることを示唆すると同時に、腸内RNA量の制御によって骨粗鬆症を予防できることを意味している (Cell, 2020)。

研究成果

• [国際共同研究] ARMI(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ARMI
• [雑誌論文] Senso-immunology: crosstalk between nociceptive and immune systems. (2021)
  • 著者名/発表者名: Maruyama K*.
  • 雑誌名: FEBS J
  • DOI: 10.1111/febs.15846. Online ahead of print.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 感覚免疫学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山健太
  • 雑誌名: ブレインサイエンスレビュー2021
• [雑誌論文] Zinc finger protein St18 protects septic death by inhibiting VEGF-A from macrophages. (2020)
  • 著者名/発表者名: Maruyama K*, Kidoya H, Takemura N, Sugisawa E, Takeuchi O, Kondo T, Eid MMA, Tanaka H, Martino MM, Takakura N, Takayama Y, Akira S, Vandenbon A, Kumagai Y.
  • 雑誌名: Cell Rep
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107906.
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA sensing by gut Piezo1 is essential for systemic serotonin synthesis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugisawa E, Takayama Y, Takemura N, Kondo T, Hatakeyama S, Kumagai Y, Sunagawa M, Tominaga M, Maruyama K*.
  • 雑誌名: Cell 巻: 182 ページ: 609-624
  • DOI: 10.1016/j.cell.2020.06.022.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancing the regenerative effectiveness of growth factors by local inhibition of interleukin-1 receptor signaling. (2020)
  • 著者名/発表者名: Julier Z, Karami R, Nayer B, Lu YZ, Park AJ, Maruyama K, Kuhn GA, Muller R, Akira S, Martino MM*.
  • 雑誌名: Sci Adv
  • DOI: 10.1126/sciadv.aba7602.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腸内細菌RNAのセロトニン誘導による腸と骨の恒常性の制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 丸山健太
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリ― 巻: 79 ページ: 34-35
• [雑誌論文] 腸のPiezo1はセロトニン産生を介して腸と骨の恒常性を調節する (2020)
  • 著者名/発表者名: 丸山健太
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 38 ページ: 3256-3258
• [学会発表] “微生物による骨破壊のメカニズム” (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山健太
  • 学会等名: 日本解剖学会総会・日本生理学会大会 合同シンポジウム
  • 招待講演
• [備考] Molecular Gerontology
  • URL: https://www.moleculargerontology.com/