| 研究課題/領域番号 |
21J22110
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
篠崎 竜我 北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| キーワード | α-defensin / Paneth細胞 / 腸内細菌叢 / 腸内イオン濃度 / 腸内環境 |
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| 研究実績の概要 |
我々の腸管では宿主と腸内細菌、食が複雑に相互作用することで腸内エコシステムを形成しており、その全長に渡りpHや他のイオン濃度、酸素分圧、腸内細菌叢組成等が異なる。腸内細菌叢を制御する小腸のPaneth細胞から分泌されるα-defensinには複数のisoformが存在し、その殺菌活性は分子の高次構造に加えてイオン濃度等の環境条件の影響を受ける。しかし、これらの因子がα-defensinの殺菌活性に与える影響は不明である。私は仮説として、isoform、高次構造および環境条件がα-defensinの殺菌活性に多様性を与え，部位特異的な腸内細菌叢を制御していると考えた。本研究の目的は、α-defensinの殺菌活性に多様性を与えるメカニズムを解析し、Paneth細胞α-defensinが腸内エコシステムにおいて果たす役割を解明することである。今年度は、2型糖尿病モデルであるdb/dbのマウス腸上皮直上における腸管各部位のpH測定、糞便中の16S rRNA解析による腸内細菌叢組成およびELISAを用いたα-defensin分泌量測定を行った。db/dbのマウス腸上皮直上のpHは野生型（WT）と比較して空腸、回腸では低下傾向が見られ、大腸において有意に低下していた。また、10週齢において、WTと比較して空腹時血糖値が有意に上昇し、α-defensin分泌量は低下していた。さらに、腸内細菌叢をWTと比較したところ、β-多様性解析（Unweighted UniFrac）において有意に異なる細菌叢組成を示した。α-defensinによる腸内環境制御を介した粘膜免疫への作用の一端を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
α-defensinによる腸内細菌を介した腸内エコシステムの制御による生体の恒常性維持メカニズムを解明するために必要なin vivoにおける基礎的解析は、2型糖尿病モデルであるdb/dbのマウスと野生型マウスを用いることで予定通りに進展した。今後、得られたデータの解析とin vitroによる研究をさらに進め、統合解析することで、Paneth細胞α-defensinが腸内エコシステムにおいて果たす役割の解明を目指す基盤を本年度に得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、本研究で得られた2型糖尿病モデルの各マウス腸上皮直上におけるpH濃度、糞便中の16S rRNA解析による腸内細菌叢組成およびELISAを用いたα-defensin分泌量等のデータの統合的解析を進め、腸管内のイオン濃度とα-defensinによる腸内細菌叢制御機能との関係を明らかする。また、ジスルフィド結合を持つ酸化型およびジスルフィド結合を持たない還元型のα-defensin各isoformが腸内細菌に対して示す殺菌活性への腸管各部位のイオン濃度が与える影響を詳しく解析し、α-defensinの高次構造依存性の腸内細菌叢への関与メカニズムを明らかにする。さらに、α-defensinの分泌量低下を示すモデルマウスにα-defensinを経口投与し、腸上皮直上における水素イオン濃度、糞便中の16S rRNA解析による腸内細菌叢組成およびメタボローム解析による菌代謝物の評価、さらには免疫動態の解析を行い、α-defensinを起点とする腸内環境制御を介した宿主免疫の恒常性維持メカニズムの解明を明らかにする。
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