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2015 年度 実施状況報告書

消化管粘膜上皮における味覚・嗅覚関連物質受容と経上皮膜イオン輸送制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 26870487
研究機関静岡県立大学

研究代表者

唐木 晋一郎  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (00363903)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード消化管ケミカルセンシング / 経上皮イオン輸送 / Ussing chamber / viniferin / 腸粘膜バリア機能 / 短鎖脂肪酸 / GPR41 / FFA3
研究実績の概要

消化管粘膜上皮に対する化学刺激物質候補として resveratrol の二量体である ε-viniferin を Ussing chamber に装着したラット消化管粘膜の管腔側バスに投与したところ、一過性の短絡電流(Isc)、経上皮コンダクタンス(Gt)およびデキストラン(FD4)透過性上昇が惹起されることを見出し、最も反応性の高かった盲腸粘膜組織を用いてその作用機序を検討した。その結果、管腔側 ε-viniferin の惹起する Isc 上昇は、COX-1 によるプロスタグランジン(PG)産生と、EP4 PGE2 受容体を介することと、Gt 上昇には TRPA1 チャネルが一部、関与することを見出した。ラット盲腸粘膜を COX-1 特異抗体を用いて免疫染色した結果、上皮細胞の一部に免疫活性がみられたことから、この細胞が管腔側の ε-viniferin を受容し、PG を産生する管腔内化学受容細胞ではないかと考えられた。さらに、以前の研究から、腸内細菌代謝産物として、大腸内に豊富に存在する短鎖脂肪酸の管腔側刺激によっても、一過性の Isc および Gt 上昇が惹起されることが知られいるが、管腔側 ε-viniferin は、炭素数 3 の短脂肪酸であるプロピオン酸の反応を濃度依存的に抑制することも見出した。このことから、大腸管腔内の化学物質受容と、その生理応答は様々な管腔内化学物質が相互作用していることが示唆された。本年度は特に FD4 透過性上昇による管腔内化学物質刺激による腸上皮バリアへの影響について検討した。
また、短鎖脂肪酸受容体 GPR41およびGPR43-KO マウスと野生型マウスの盲腸粘膜において、管腔側プロピオン酸の分泌応答性を測定したところ、GPR41-KOマウスで反応が消失したことから、この管腔内短鎖脂肪酸受容体はGPR41であることが確定した。

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

本研究は、消化管の管腔内化学物質受容機構のシグナル伝達経路を明らかにすることを目的としているが、これまでに、そのひとつとして取り上げたε-viniferin の管腔側刺激による分泌作用および腸粘膜バリアに対する作用の一部を明らかにすることができ、論文としても発表することが出来た。さらに、最も主要な腸内細菌代謝産物である短鎖脂肪酸による分泌応答に関与する受容体が、GPR41 (FFA3) であることも確定させたことから、おおむね順調に進展していると考えている。しかしながら、より詳細な作用機序を検討するために構築を目指した二光子励起イメージング Ussing chamber システムによるデータはまだ十分に得られていない。また、ヒト検体でもε-viniferin はラットに似た作用を惹起することを発見したが、まだ十分な例数が得られていないのが現状である。

今後の研究の推進方策

本研究では、腸管粘膜を管腔側から刺激する管腔内化学物質としてε-viniferin を発見したことから、当初の予定を方向転換して、管腔側ε-viniferin の作用機序の検討を行ったため、当初計画していた①二光子励起イメージング Ussing chamber システムの構築と、②消化管における味覚・嗅覚関連分子の発現マップ作製に関しては遅れている。ε-viniferin の作用機序については、論文の発表によって一定の成果を発表することが出来たので、今後は当初の計画していた①、②についての検討を推進し、研究期間終了までにシステムの構築とマップの完成を目指している。また、今回明らかになった管腔内化学物質受容体のひとつ、短鎖脂肪酸受容体 GPR41 (FFA3) についても、その詳細な作用発現のシグナル伝達経路と発現分布についても解明を推進している。

次年度使用額が生じた理由

年度末において査読中であったろんぶんの掲載料の一部に充てる予定であったが、年度内にアクセプトされなかったため。

次年度使用額の使用計画

前年度に投稿した論文の掲載料として使用する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Effects of ε-viniferin, a dehydrodimer of resveratrol, on transepithelial active ion transport and ion permeability in the rat small and large intestinal mucosa2016

    • 著者名/発表者名
      Karaki S, Ishikawa J, Tomizawa Y, Kuwahara A
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 4 ページ: e12790

    • DOI

      10.14814/phy2.12790

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effects of viniferin, a dehydrodimer of resveratrol, on transepithelial ion transport and epithelial permeability in the rat intestine2016

    • 著者名/発表者名
      Karaki S, Ishikawa J, Tomizawa Y, Kuwahara A
    • 学会等名
      The 93th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-24
  • [学会発表] マウスおよびラット大腸粘膜においてSCFA惹起アニオン分泌を司るSCFA受容体FFA3(GPR41)のアゴニストおよびアンタゴニスト2015

    • 著者名/発表者名
      富澤由花、唐木晋一郎、木村郁夫、桑原厚和
    • 学会等名
      第21回Hindgut Club Japan シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-12-05 – 2015-12-05
  • [学会発表] Effects of ε-viniferin, a dehydrodimer of resveratrol, on ion transport and ion permeability in the rat small and large intestinal epithelia2015

    • 著者名/発表者名
      Karaki S, Ishikawa J, Tomizawa Y, Kuwahara A
    • 学会等名
      8th FAOPS Congress
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2015-11-22 – 2015-11-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Agonists and antagonists for the free fatty acid receptor 3, FFA3 (GPR41) – Short-chain fatty acid-evoked anion secretion in the mice and rat intestinal mucosa2015

    • 著者名/発表者名
      Tomizawa Y, Karaki S, Kimura I, Kuwahara A
    • 学会等名
      8th FAOPS Congress
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2015-11-22 – 2015-11-25
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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