運動による腸内細菌叢制御を介したメタボリックシンドローム予防効果

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H03102
• Research Institution: Kawasaki University of Medical Welfare
• Principal Investigator: 矢野 博己 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (20248272)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 腸内細菌 / TLR5遺伝子欠損 / 自発運動 / 便移植法 / 次世代シーケンス法 / メタボリックシンドローム / 肥満 / 慢性炎症

Outline of Annual Research Achievements

メタボリックシンドロームは、大きな社会問題であるが、その原因として腸内細菌叢の変化に由来することが指摘されるようになった。一方、運動習慣は、メタボリックシンドローム発症および重症化の予防に有効とされるが、運動による腸内細菌叢の変化そのものにもメタボリックシンドローム発症および重症化予防効果があるのかについては不明である。昨年度、腸管免疫に深く関与するToll様受容体 (TLR)5遺伝子ノックアウトマウスは、腸内細菌叢の変化を伴ったメタボリックシンドロームを発症する一方で、自発運動を負荷すると、高い活動性を示すようになり、メタボリックシンドロームの発症予防効果が確認された。さらに、この高い活動性と体重増加抑制効果が、腸内細菌叢を介して、別固体の野生型マウスに水平伝播する可能性を示した。すなわち、運動によって変化した腸内細菌叢の移植により、メタボリックシンドローム発症の予防効果が期待できる可能性が示唆された。このことを受け、本年度は、すでにメタボリックシンドローム様の症状を発症している高脂肪食摂取肥満マウスを作成し、便移植によって重症化予防効果が得られるのかどうかについて検討を行った。その結果、食餌誘導性肥満症を発症したマウスへの便移植による肥満の重症化軽減、糖代謝能の改善、さらには身体活動性の向上のいずれも観察されなかった。しかしながら、肝脂質蓄積と肝TNF-a遺伝子発現の抑制が生じていた。さらに、腸内細菌叢の多様性には便移植の影響が観察された。したがって、運動によって変化した腸内細菌叢の移植により、肥満にともなう肝機能の重症化に対する軽減効果は期待できるかもしれない。現在、腸管バリア機能の面から更なる解析を進めている段階である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題に関する実験は、順調に進展し、研究成果を挙げている。実験データの解析作業と同時進行させながら論文執筆に向けた作業を実施している。また、関連学会での研究成果の発表を通じて、より専門的な情報交換も行うことができている。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は、当初の計画からすると、順調に進展しているものの、本研究課題に関連する研究分野の発展は、加速度的進化を呈しており、新規の研究ツールや分析手法の導入をやらざるを得ない状況となりつつある。このためには、さらなる資金調達や人材確保（技術取得などの育成）、あるいは他施設利用なども含めたなおいっそうの研究成果の追求への対応が必要となってきている。

Research Products

• [Presentation] 腸内細菌叢を介した運動パフォーマンスの水平伝播の可能性を探る (2017)
  • Author(s): 矢野博已、内田昌孝、Michael J. Krtemenik、小柳えり
  • Organizer: 日本運動免疫学研究会(JSEI)スプリングセミナー2017
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京都新宿区西早稲田）
  • Year and Date: 2017-03-08
• [Presentation] 長期抗生剤摂取マウスからの便移植による身体活動量と腸内細菌叢の変化 (2016)
  • Author(s): 矢野博己、内田昌孝、小柳えり
  • Organizer: 第78回日本体力医学会中国・四国地方会
  • Place of Presentation: 山口大学(山口県山口市吉田）
  • Year and Date: 2016-11-20
• [Presentation] 運動トレーニングマウスの糞便移植が肥満マウスに及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 小柳えり、内田昌孝、永見邦篤、矢野博己
  • Organizer: 第78回日本体力医学会中国・四国地方会
  • Place of Presentation: 山口大学(山口県山口市吉田）
  • Year and Date: 2016-11-20
• [Presentation] 腸内細菌叢と自発運動 (2016)
  • Author(s): 矢野博己，小柳えり，内田昌孝
  • Organizer: 第71回日本体力医学会
  • Place of Presentation: いわて県民情報交流センターアイーナ（岩手県盛岡市盛岡駅西通）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] TLR5ノックアウトマウスの慢性低炎症に対する自発運動の影響 (2016)
  • Author(s): 内田昌孝、小柳えり、宮地元彦、家光素行、矢野博己
  • Organizer: 第71回日本体力医学会
  • Place of Presentation: いわて県民情報交流センターアイーナ（岩手県盛岡市盛岡駅西通）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 運動を負荷したTLR5遺伝子欠損マウスの腸内細菌叢が自発運動量を増加させる (2016)
  • Author(s): 小柳えり, 内田昌孝, クレメニック マイケル, 家光素行, 宮地元彦, 矢野博己
  • Organizer: 第71回日本体力医学会
  • Place of Presentation: いわて県民情報交流センターアイーナ（岩手県盛岡市盛岡駅西通）
  • Year and Date: 2016-09-24
• [Presentation] 運動と腸内細菌叢 (2016)
  • Author(s): 矢野博己
  • Organizer: 第50回川崎医療福祉学会研究集会
  • Place of Presentation: 川崎医療福祉大学(岡山県倉敷市松島）
  • Year and Date: 2016-06-22
  • Invited
• [Presentation] 12週間の自発運動習慣と腸内細菌叢 (2016)
  • Author(s): 矢野博己, 内田昌孝，小柳えり
  • Organizer: 第77回日本体力医学会中国・四国地方会
  • Place of Presentation: 福山市立大学(広島県福山市港町）
  • Year and Date: 2016-06-11
• [Presentation] Voluntary exercise attenuates obesity and systemic inflammation by alteration of gut microbiota in TLR5-deficient mice. (2016)
  • Author(s): Yano, H., Uchida, M., Oyanagi, E., Iemitsu, M., Kremenik, M.J., Onodera, S., Miyachi, M.
  • Organizer: 63rd Annual Meeting of The American College of Sports Medicine
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center (Boston, USA)
  • Year and Date: 2016-06-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The gut microbiota of TLR5-deficient mice display elevated voluntary physical activity. (2016)
  • Author(s): Oyanagi, E., Uchida, M., Kremenik, M.J., Iemitsu, M., Miyachi, M., Yano, H.
  • Organizer: 63rd Annual Meeting of The American College of Sports Medicine
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center (Boston, USA)
  • Year and Date: 2016-06-01
  • Int'l Joint Research