2020 Fiscal Year Research-status Report

膜様条虫の寄生が糖尿病モデルマウスの高血糖を正常化する分子機構の基盤的解析

Research Project

Project/Area Number	20K06460
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	大野民生名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90293620)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	膜様条虫 / 糖尿病モデルマウス / GLP1分泌 / インスリン分泌 / 寄生蠕虫療法
Outline of Annual Research Achievements	研究代表者は糖尿病モデル動物にサナダ虫の一種である膜様条虫を感染させると、高血糖が正常化するという現象を見出した。高血糖正常化機構として、膜様条虫が宿主の免疫修飾(調節)作用を介さずに、腸管細胞のGLP1分泌亢進と腸管内での短鎖脂肪酸産生促進を誘導しインスリン分泌を亢進させる事を想定し、以下の解析を実施した。（1）腸管細胞のGLP1分泌亢進について：GLP1分泌亢進が高血糖正常化の原因であれば、GLP1受容体を欠損（KO）した高血糖マウスは膜様条虫を感染させても血糖が低下しないと考えられる。そこで、B6J系統を遺伝的背景としたGlp1r・KOマウスをゲノム編集で作製した。細胞外結合部位をコードするエクソン1にフレームシフトを導入した変異マウスをゲノム編集技術で作製しホモ変異マウスとして樹立したが、経口糖負荷試験を実施したところ、このマウスではGLP1受容体の機能が欠失していない事が判明した。そのため、膜貫通部位をコードするエクソン4と5を欠失したゲノム編集マウスの再作製を試みた。現在、ファウンダーマウスを得てホモ欠損マウスを作製中である。（2）腸管内での短鎖脂肪酸産生促進について：短鎖脂肪酸を産生する腸内細菌の関与を証明するため、ストレプトゾトシン（STZ)により高血糖を誘導したB6Jマウスに膜様条虫を感染さて高血糖を正常化させた後に、抗生物質のカクテルを投与して血糖値の推移を観察した。抗生物質投与群では盲腸が肥大し腸内細菌叢が破壊された時の特有の症状が見られたが、膜様条虫の寄生状況と血糖値に変化はなかった。したがって、膜様条虫の血糖降下作用に腸内細菌は中心的な役割を果たしていない可能性が推定された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason ゲノム編集技術によりB6J系統のGlp1r遺伝子のエクソン1にフレームシフトを導入したホモ変異マウスを作製したが、何故かGLP1受容体の機能が欠失していなかった（原因を解析中）。そのため、別のエクソンを標的としたGlp1r・KOマウスの再作製を余儀なくされたため、研究は当初の想定より少し遅れている。
Strategy for Future Research Activity	本年度の解析より、膜様条虫の血糖降下作用に腸内細菌は中心的な役割を果たしていない可能性が推定されたため、以降の解析は腸管細胞のGLP1分泌亢進を中心に行う。膜貫通部位をコードするエクソン4と5を欠失したB6J系統を遺伝的背景としたGlp1r・KOマウス系統を樹立し、STZ投与により高血糖を誘導した後に膜様条虫を感染させ、体重、血糖値、インスリン値等を経時的に計測し、膜様条虫の高血糖正常化機構に腸管細胞が分泌するGLP1が果たす役割を解析する。また、研究代表者が独自に育成した持続的高血糖を示す肥満型糖尿病マウス（NSY-Ay）系統においてもエクソン4と5を欠失したGlp1r・KO系統を樹立し、膜様条虫を感染させた時の体重、血糖値、インスリン値に加え、肝重量、肝脂質濃度、血中脂質濃度等を比較して脂質代謝異常症の改善効果も検討する。一方、腸管内での短鎖脂肪酸産生促進については、肥満型糖尿病マウス（KK-Ay）を用いて、血糖値が降下した膜様条虫感染群と高血糖が持続している非感染群で腸内細菌叢を比較し、短鎖脂肪酸を産生する細菌叢に変化が生じているか解析する。
Causes of Carryover	Glp1r・KOマウスを樹立し、STZ投与により高血糖を誘導した後に膜様条虫を感染させ、体重、血糖値、インスリン値等を経時的に計測する予定であったが、作製したマウスのGLP1受容体の機能が欠失していなかったため、別のエクソンを標的としたGlp1r・KOマウスの再作製を余儀なくされ、予定していた膜様条虫の感染実験を実施できなかったため、次年度使用額が生じた。本年度実施できなかった解析は、次年度に実施予定の実験とあわせて実施する予定であり、次年度使用額と次年度請求分とあわせて次年度に使用する。