「病は気から」を解明する：神経系による腸内細菌制御を介した恒常性維持機構

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19322
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 倉田 祥一朗 東北大学, 薬学研究科, 教授 (90221944)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• キーワード: ショウジョウバエ / 神経系 / 腸内細菌制御

研究実績の概要

神経系と、病に対する免疫系との密接な繋がりは、以前より推察されてきた。しかし、神経系による免疫制御に関する研究は、昆虫においてもほとんど進展がない。研究代表者は、経口感染した細菌に対する抵抗性と、腸内細菌叢を制御しているNP3253神経細胞を同定している。本研究では、NP3253神経細胞の特徴を遺伝子発現のレベルで解析すると共に、この神経がどのようにして腸管恒常性を維持しているかを明らかにする。NP3253神経のように、脳内のごく一部の神経細胞の特徴を明らかにすることは容易ではない。そのため初年度は、組織全体から特定の細胞の遺伝子発現を高感度に検出する手法であるTaDa法を導入し、NP3253神経群は、成虫脳の神経細胞の代表的なサブタイプ（コリン作動性、GABA作動性、グルタミン酸作動性神経）が混ざった神経細胞群であることが示唆された。これまでに、NP3253神経細胞を抑制すると、腸内細菌叢が変化することが判明している。今年度、NP3253神経が投射する腸管領域では、A. persiciのみが特異的に増加することが明らかとなった。多様な菌種が混在する生体の腸管では、腸内細菌同士の競合といった副次的な影響が生じてしまい、NP3253神経と特定の腸内細菌の関連を解析することは難しい。そこでNP3253神経とA. persici制御の直接的な因果関係を調べるために、腸内細菌叢をA. persiciで単一化したノトバイオート個体を作成した。その結果、単一菌種からなる腸内細菌叢を持つ個体においても、NP3253神経の不活性化により、腸内細菌量が増加することが明らかとなった。さらにその際、神経阻害により生存率が低下した。これらの結果は、NP3253神経が、単一の腸内細菌のみを有する場合でも、その腸内細菌の量的な制御に関わり、腸内細菌に対する抵抗性の発現に関わる事を示している。

研究成果

• [雑誌論文] Genomic and Immunological Characterization of Hypermucoviscous Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae ST25 Isolates from Northwest Argentina (2022)
  • 著者名/発表者名: Albarracin Leonardo、Ortiz Moyano Ramiro、Vargas Juan Martin、Andrade Bruno G. N.、Cortez Zamar Juan、Dentice Maidana Stefania、Fukuyama Kohtaro、Kurata Shoichiro、Jure Mariaangela、Kitazawa Haruki、Villena Julio
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 ページ: 7361～7361
  • DOI: 10.3390/ijms23137361
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genomic Characterization of Lactiplantibacillus plantarum Strains Possessing Differential Antiviral Immunomodulatory Activities (2022)
  • 著者名/発表者名: Albarracin Leonardo、Raya Tonetti Fernanda、Fukuyama Kohtaro、Suda Yoshihito、Zhou Binghui、Baillo Ayelen A.、Fadda Silvina、Saavedra Lucila、Kurata Shoichiro、Hebert Elvira M.、Kitazawa Haruki、Villena Julio
  • 雑誌名: Bacteria 巻: 1 ページ: 136～160
  • DOI: 10.3390/bacteria1030012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic dissection of innate immune memory in Drosophila melanogaster (2022)
  • 著者名/発表者名: Tang Chang、Kurata Shoichiro、Fuse Naoyuki
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 13 ページ: 857707
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.857707
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Respiratory commensal bacteria increase protection against hypermucoviscous carbapenem resistant Klebsiella pneumoniae ST25 infection. (2022)
  • 著者名/発表者名: Stefania Dentice Maidana, Ramiro Ortiz Moyano, Juan Martin Vargas, Kohtaro Fukuyama, Shoichiro Kurata, Vyacheslav Melnikov, Mariangela Jure, Haruki Kitazawa , Julio Villena
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 11(9) ページ: 1063
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptome features of innate immune memory in Drosophila (2022)
  • 著者名/発表者名: Fuse Naoyuki、Okamori Chisaki、Okaji Ryoma、Tang Chang、Hirai Kikuko、Kurata Shoichiro
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 18 ページ: e1010005
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1010005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Ability of Postimmunobiotics from L. rhamnosus CRL1505 to Protect against Respiratory Syncytial Virus and Pneumococcal Super-Infection Is a Strain-Dependent Characteristic (2022)
  • 著者名/発表者名: Raya Tonetti Fernanda、Clua Patricia、Fukuyama Kohtaro、Marcial Guillermo、Sacur Jacinto、Marranzino Gabriela、Tomokiyo Mikado、Vizoso-Pinto Guadalupe、Garcia-Cancino Apolinaria、Kurata Shoichiro、Kitazawa Haruki、Villena Julio
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 10 ページ: 2185～2185
  • DOI: 10.3390/microorganisms10112185
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Neural control of gut homeostasis through regulation of microbiota and pathogens in Drosophila (2023)
  • 著者名/発表者名: Shoichiro Kurata
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会総会 シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ショウジョウバエ神経系による飢餓応答制御機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井希帆、Nguyen Quang Dat、石橋謙太朗、布施直之、大坪和香子、 谷本拓、北澤春樹、倉田祥一朗
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Leucine-rich repeat因子capriciousを介したショウジョウバエ腸管上皮損傷応答機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 福間愛梨、高山倖輔、倉田祥一朗、矢野環
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [備考] 東北大学 大学院薬学研究科 生命機能解析学分野
  • URL: http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~seimei/seimei_original.html