腸内細菌叢の攪乱と消化管微小炎症における Reg ファミリー蛋白の役割

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08016
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 福井 広一 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (60378742)
• 研究分担者: 三輪 洋人 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (80190833) ; 富田 寿彦 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (60388824)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 腸内細菌 / 免疫学 / 遺伝子 / 臨床 / 再生医学

研究実績の概要

我々はこれまで，Reg ファミリー蛋白が消化管粘膜の再生を促進させることを報告し，炎症性消化管疾患で強発現して病態形成に役割を果たすことを明らかにした．さらには，Reg ファミリー蛋白発現が消化管組織において IL-22 シグナルにより増強し，腸管の自然免疫にも役割を果たす可能性を示唆した．
そこで本年度は，腸内細菌叢の攪乱 (dysbiosis) と消化管微小炎症における Reg ファミリー蛋白の役割を解明するため，まず，高脂肪食負荷マウス，抗菌薬投与マウスなどの dysbiosis モデルを作成した．高脂肪食負荷マウスの小腸では Lactobacillus 属の菌が著しく増加し，逆に Clostridium 属の菌が著しく減少することを見出した．さらには，小腸粘膜上皮における Reg IIIb と Reg IIIr の発現が減弱し，粘膜バリア機能に重要なタイト結合蛋白のうち occludin の発現が同様に減弱し，実際，粘膜の透過性に亢進が認められた．近年，Reg ファミリー蛋白には抗菌ペプチドとしての作用がある可能性が示唆されており，その発現低下が粘膜バリア機能の低下に寄与した可能性が考えられた．興味深いことに，小腸組織では炎症性サイトカイン IFN-r と IL-6 の発現が増強し，分子レベルでは炎症が促進していること，さらには，小腸のみならず肝組織にも細菌構成蛋白で催炎症性作用を有する LPS が増加している知見を得た．これらの事から，食事起因性のdysbiosis によって抗菌ペプチドなど粘膜バリア機能に関与するシステムに障害が生じ，消化管組織に微小炎症が生じて最終的には多臓器にも微小炎症が波及する可能性が示された．
次のステップとして我々は，Reg 蛋白が免疫担当細胞の分化とサイトカイン産生能に及ぼす効果を検討する予定としている．

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

高脂肪食負荷の dysbiosis モデルにおいて 抗菌ペプチド候補である Reg ファミリー蛋白の発現低下が粘膜バリア機能の低下に関与し，消化管組織のみならず肝組織にも微小炎症を惹起されることを明らかにした．次の段階として，Reg ファミリー蛋白の粘膜免疫担当細胞に対する直接的な作用を in vitro 実験で検証していく計画を進めており，本研究は概ね当初の計画通りに進展していると考えられる．

今後の研究の推進方策

Reg ファミリー蛋白の粘膜免疫担当細胞に対する直接的作用を明らかにするため，リコンビナント Reg ファミリー蛋白を用いて免疫担当細胞を刺激する実験系を構築する．その上で，Reg ファミリー蛋白が免疫担当細胞の分化やサイトカイン産生能に及ぼす効果の解明を進める予定である．

研究成果

• [雑誌論文] Role of the b-catenin/REG Ia axis in the proliferation of sessile serrated adenoma/polyps associated with Fusobacterium nucleatum (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishimura H, Fukui H, Wang X, Ebisutani N, Nakanishi T, Tomita T, Oshima T, Hirota S, Miwa H.
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 10 ページ: 434
  • DOI: 10.3390/pathogens10040434.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Probiotic Bifidobacterium bifidum G9-1 has a preventive effect on the acceleration of colonic permeability and M1 macrophage population in maternally separated rats. (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang X, Fukui H, Ran Y, Xu X, Ebisutani N, Nakanishi T, Tanaka Y, Maeda A, Makizaki Y, Tomita T, Oshima T, Miwa H.
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 9 ページ: 641
  • DOI: 10.3390/biomedicines9060641.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The potential role of REG family proteins in inflammatory and inflammation-associated diseases of the gastrointestinal tract (2021)
  • 著者名/発表者名: Sun C, Wang X, Hui Y, Fukui H, Wang B, Miwa H.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 22 ページ: 7196
  • DOI: 10.3390/ijms22137196.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of a high-fat diet on the small-intestinal environment and mucosal integrity in the gut-liver axis (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi T, Fukui H, Wang X, Nishiumi S, Yokota H, Makizaki Y, Tanaka Y, Ohno H, Tomita T, Oshima T, Miwa H.
  • 雑誌名: Cells 巻: 10 ページ: 3168
  • DOI: 10.3390/cells10113168.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamine blocks interleukin-13-induced intestinal epithelial barrier dysfunction (2021)
  • 著者名/発表者名: Li M, Oshima T, Ito C, Yamada M, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • 雑誌名: Digestion 巻: 102 ページ: 170-179
  • DOI: 10.1159/000502953.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vitamin D receptor is overexpressed in the duodenum of patients with irritable bowel syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura K, Oshima T, Ito C, Horikawa T, Yamada M, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • 雑誌名: J Gastroenterol Hepatol 巻: 36 ページ: 951-958
  • DOI: 10.1111/jgh.15225.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Senna versus magnesium oxide for the treatment of chronic constipation: A randomized, placebo-controlled trial (2021)
  • 著者名/発表者名: Morishita D, Tomita T, Mori S, Kimura T, Oshima T, Fukui H, Miwa H.
  • 雑誌名: Am J Gastroenterol 巻: 116 ページ: 152-161
  • DOI: 10.14309/ajg.0000000000000942.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eosinophil-associated micro-inflammation in the gastroduodenal tract contributes to gastric hypersensitivity in a rat model of early life adversity (2021)
  • 著者名/発表者名: Duan S, Kondo T, Miwa H, Yang Y, Wang S, Kanda H, Kogure Y, Imamura N, Fujimura T, Kono T, Fukushima M, Tozawa K, Tomita T, Oshima T, Fukui H, Yamamoto S, Noguchi K, Dai Y.
  • 雑誌名: Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 巻: 320 ページ: G206-G216
  • DOI: 10.1152/ajpgi.00313.2020.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Butyrate alleviates cytokine-induced barrier dysfunction by modifying caudin-2 levels (2021)
  • 著者名/発表者名: Huang X, Oshima T, Tomita T, Fukui H, Miwa H.
  • 雑誌名: Biology-Basel 巻: 10 ページ: 205
  • DOI: 10.3390/biology10030205.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 社会的敗北ストレスマウスにおける腸内細菌叢の変化および大腸グアニリン/ウログアニリン発現と便性状の関連 (2021)
  • 著者名/発表者名: 戎谷信彦、福井 広一、三輪 洋人．
  • 学会等名: 第 107 回日本消化器病学会総会
• [学会発表] 精神的ストレスが guanylin/uroguanylin 発現と便性状に及ぼす影響について (2021)
  • 著者名/発表者名: 戎谷信彦，福井広一，中西貴士，富田寿彦，大島忠之，三輪洋人．
  • 学会等名: 第 23 回日本神経消化器学会