細胞膜有機イオン輸送体および接着分子による新規微生物認識機構の解明と腸炎への関与

2011 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23590931
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 藤谷 幹浩 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80322915)
• 研究分担者: 大竹 孝明 旭川医科大学, 医学部, 講師 (10359490)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2014-03-31
• キーワード: 腸内細菌 / 炎症性腸疾患 / 接着分子 / トランスポーター

研究概要

H23年度は以下の項目について検討した。１．腸内細菌由来の生理活性物質を同定とその認識機構に関係する細胞表面分子の解明1)菌由来活性物質の同定：新規麦芽乳酸菌の培養上清から腸管上皮バリア機能を増強する活性物質であるポリリン酸を同定することに成功した。2)菌由来物質の生理活性を仲介する細胞表面分子の同定：ポリリン酸の生理作用を仲介する分子は腸管上皮細胞膜のインテグリンであることを明らかにした。２．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．1)菌由来活性物質による上皮細胞内分子およびmicroRNAプロファイルの変化：ポリリン酸投与により腸管上皮のmicroRNAプロファイルが変化することを明らかにした。2)菌由来活性物質による上皮細胞内の変化を仲介する細胞表面分子の解明：インテグリンの発現抑制モデルにおいて、ポリリン酸の作用が著しく低下することにより、ポリリン酸の作用はインテグリンによって仲介されることを証明した。3)菌由来活性物質の細胞内吸収メカニズムの解明：ポリリン酸が腸管上皮細胞に取り込まれることが明らかになり、そのメカニズムとしてエンドサイトーシスの関与が示唆された。4) 菌由来活性物質の細胞表面付着メカニズムの解明：in vitroの検討から、ポリリン酸はインテグリンへの結合能を有することを明らかにした。

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

H23年度は以下の検討を達成目標とした。１．腸内細菌由来の生理活性物質を同定とその認識機構に関係する細胞表面分子の解明２．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．１．については、新規麦芽乳酸菌の培養上清から腸管上皮バリア機能を増強する活性物質であるポリリン酸を同定することに成功し、このポリリン酸の生理作用を仲介する分子が腸管上皮細胞膜のインテグリンであることを明らかにした。２．については、ポリリン酸投与により腸管上皮のmicroRNAプロファイルが変化すること、ポリリン酸はインテグリンと結合する能力を持ち、インテグリンの発現抑制モデルにおいてその作用が著しく低下すること、ポリリン酸がエンドサイトーシスの機序により腸管上皮細胞に取り込まれることを明らかにした。以上のように当初の目標を達成していることから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

１．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．1)菌由来活性物質による上皮細胞内分子およびmicroRNAプロファイルの変化：同定した菌由来活性物質をCaco2/bbe細胞に添加し，細胞内に誘導される分子や分泌される各種液性因子およびmicroRNAプロファイルの変化ついて解析する．2)菌由来活性物質による上皮細胞内の変化を仲介する細胞表面分子の解明：各種細胞表面分子の発現抑制モデルを用い，それぞれの生理作用がどの認識機構により仲介されるかを明らかにする．3)菌由来活性物質の細胞内吸収メカニズムの解明：菌由来活性物質を標識し，Caco2/bbe細胞内への輸送の有無を共焦点顕微鏡を用いて検討する．各種細胞表面分子の発現抑制モデルを用い，それぞれの菌由来活性物質の認識機構に関連する細胞表面分子を決定する．4) 菌由来活性物質の細胞表面付着メカニズムの解明：FITC標識した菌由来活性物質をCaco2/bbe細胞に添加し，細胞表面への付着の有無について検討する．２．腸管炎症における新規の細菌認識機構の発現および病態との関連性の解明．1)各種腸炎モデルにおける細菌認識機構の発現：薬剤誘発腸炎モデルや遺伝子改変腸炎モデルを用いて細菌認識機構関連蛋白の発現を検討する．菌由来活性物質を投与し，腸炎の肉眼的，組織学的変化を検討する．また，各細胞表面分子の発現抑制モデルを用いて，各種菌由来活性物質の腸管保護効果を検討する．2)ヒト炎症性腸疾患における細菌認識機構の発現：ヒト炎症腸管から内視鏡下生検により腸管粘膜を採取し，1.で明らかにした菌由来活性物質の認識機構に関連する細胞表面分子発現を検討する．

次年度の研究費の使用計画

１．新規の細菌認識機構による細胞内環境の変化とそのメカニズムの解明．このの解析では、腸管上皮細胞株およびマウス腸管における細胞表面分子、細胞内シグナル関連分子などのmRNAおよび蛋白発現の解析、上皮バリア機能の解析などが必要となる。また、標識ポリリン酸を用いた細胞内動態の解析も必要である。２．腸管炎症における新規の細菌認識機構の発現および病態との関連性の解明．1)各種腸炎モデルにおける細菌認識機構の発現、2)ヒト炎症性腸疾患における細菌認識機構の発現、については各種腸炎モデルにおける腸管障害の肉眼的・組織学的評価、各種炎症関連分子やサイトカインの発現解析などが必要となる。以上の研究計画に使用する消耗品として約1,900,000円が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Autofluorescence imaging and the quantitative intensity of fluorescence for evaluating the dysplastic grade of colonic neoplasms. (2012)
  • 著者名/発表者名: Moriichi K, Fujiya M, Sato R, Nata T, Nomura Y, Ueno N, Ishikawa C, Inaba Y, Ito T, Okamoto K, Tanabe H, Mizukami Y, Watari J, Saitoh Y, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Int J Colorectal Diseases 巻: 27 (3) ページ: 325-330
  • 査読あり
• [雑誌論文] A pseudosarcomatous lesion resembling a malignant tumor of the esophagocardiac junction diagnosed by a total biopsy with endoscopic surgery. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ando K, Fujiya M, Ito T, et al.
  • 雑誌名: Endoscopy 巻: 44 ページ: E21-E22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomarkers predicting development of metachronous after endoscopic resection: an analysis of molecular pathology of Helicobactor pylori eradication. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watari J, Moriichi K, Tanabe H, Kashima S, Nomura Y, Fujiya M, Tomita T, Oshima T, Fukui H, Miwa H, Das KM, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Int J Cancer 巻: 130(10) ページ: 2349-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of lipin-1 expression increases monocyte chemoattractant protein-1 expression in 3T3-L1 adipocytes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N, Yoshizaki T, Hiranaka N, Suzuki T, Yui T, Akanuma M, Oka K, Kanazawa K, Yoshida M, Naito S, Fujiya M, Kohgo Y, Ieko M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 415(1) ページ: 200-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recurrent lesion of mantle cell lymphoma in the sigmoid colon detected by endoscopic autofluorescence imaging. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikuta K, Fujiya M, Hatayama M, Ueno N, Moriichi K, Torimoto Y, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Endoscopy 巻: 43 ページ: E330-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interference of deferasirox with assays for serum iron and serum unsaturated iron binding capacity during iron chelating therapy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikuta K, Ito S, Tanaka H, Sasaki K, Torimoto Y, Fujiya M, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Clin Chim Acta 巻: 20;412 ページ: 2261-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat-killed body of Lactobacillus brevis SBC8803 ameliorates intestinal injury in a murine model of colitis by enhancing the intestinal barrier function. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ueno N, Fujiya M, Segawa S, Nata T, Moriichi K, Tanabe H, Mizukami Y, Kobayashi N, Ito K, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Inflammatory Bowel Diseases 巻: 17(11) ページ: 2235-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] The diagnostic accuracy of high-resolution endoscopy, autofluorescence imaging and narrow-band imaging for differentially diagnosing colon adenoma. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato R, Fujiya M, Watari J, Ueno N, Moriichi K, Kashima S, Maeda S, Ando K, Kawabata H, Sugiyama R, Nomura Y, Nata T, Itabashi K, Inaba Y, Okamoto K, Mizukami Y, Saitoh Y, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Endoscopy 巻: 43(10) ページ: 862-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Obscure gastrointestinal bleeding from vascular lesions formed by venous and lymphatic congestion due to post-operative adhesion and subsequent mesenteric torsion 50 years after appendectomy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kashima S, Nata T, Fujiya M, et al.
  • 雑誌名: Gut 巻: 60 (10) ページ: 1344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved quantification for non-transferrin-bound iron measurement using high-performance liquid chromatography by reducing iron contamination. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Ikuta K, Tanaka H, Ohtake T, Torimoto Y, Fujiya M, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Mol Med Reports 巻: 4(5) ページ: 913-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probiotic-derived polyphosphate enhances the epithelial barrier function and maintains intestinal homeostasis through integrin-p38 MAPK pathway. (2011)
  • 著者名/発表者名: Segawa S, Fujiya M, Konishi H, Ueno N, Kobayashi N, Shigyo T, Kohgo Y.
  • 雑誌名: PloS One 巻: 6 (8) ページ: e23278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endosopic auto-fluorescence imaging is useful for the differential diagnosis of intestinal lymphomas resembling lymphoid heyperplasia. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ueno N, Fujiya M, Moriichi K, Ikuta K, Nata T, Konno Y, Ishikawa C, Inaba Y, Ito T, Sato R, Okamoto K, Tanabe H, Maemoto A, Sato K, Watari J, Ashida T, Saitoh Y, Kohgo Y.
  • 雑誌名: J Clin Gastroenterol 巻: 45(6) ページ: 507-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Antimesenteric Functional End-to-End Handsewn Anastomosis: Surgical Prevention of Anastomotic Recurrence in Crohn’s Disease. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kono T, Ashida T, Ebisawa Y, Chisato N, Okamoto K, Katsuno H, Maeda K, Fujiya M, Kohgo Y, Furukawa H.
  • 雑誌名: Dis Colon Rectum 巻: 54(5) ページ: 586-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytokine Regulation of OCTN2 Expression and Activity in Small and Large Intestine. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiya M, Inaba Y, Musch MW, Hu S, Kohgo Y, Chang EB.
  • 雑誌名: Inflammatory Bowel Diseases 巻: 17(4) ページ: 907-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] An unusual elevated lesion of the esophagus. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sawada K, Ikuta K, Itabashi K, Suzuki Y, Mizukami Y, Fujiya M, Kubo K, Tamura Y, Torimoto Y, Kohgo Y.
  • 雑誌名: Gut 巻: 60(4) ページ: 441
  • 査読あり
• [学会発表] Activation of intestinal epithelial autophagy as a potential and novel mechanism of probiotic action in the gut. (2012)
  • 著者名/発表者名: Inaba Y, Fujiya M, Musch MW, Boone D, Kohgo Y, Chang EB.
  • 学会等名: 7th Congress of ECCO
  • 発表場所: Barcelona
  • 年月日: 2012.02.16
• [学会発表] The novel host-probiotics interaction through activation of intestinal epithelial autophagy. (2012)
  • 著者名/発表者名: Inaba Y, Fujiya M, Ueno N, Chang EB, Kohgo Y.
  • 学会等名: The 5th Korea-Japan Inflammatory Bowel Disease Symposium
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2012.01.28.
• [学会発表] Lactobacillus brevis Culture Supernatant Induces Cytoprotective Small Heat Shock Protein HSP27 and Increase Intestinal Barrier Function by Activating the p38 MAPK Pathway. (2011)
  • 著者名/発表者名: Segawa S, Fujiya M, Konishi H, Ueno N, Kobayashi N, Shigyo T, Kohgo Y.
  • 学会等名: 15th International Congress of Mucosal Immunology (ICMI 2011)
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2011.07.05
• [学会発表] Activation of Intestinal Epithelial Autophagy as a Potential and Novel Mechanism of Probiotic Action in the Gut. (2011)
  • 著者名/発表者名: Inaba Y, Fujiya M, Musch MW, Boone DL, Kohgo Y, Chang EB.
  • 学会等名: DDW 2011 (AGA)
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2011.05.10
• [学会発表] microRNA-146b activates the NF-kB pathway and improves intestinal injury in a mouse enteritis model. (2011)
  • 著者名/発表者名: Nata T, Fujiya M, Ueno N, Inaba Y, Moriichi K, Mizukami Y, Sato K, Kohgo Y.
  • 学会等名: DDW 2011 (AGA)
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2011.05.08