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2022 Fiscal Year Research-status Report

エピゲノム修飾をマーカーとした腸内フローラにおける糖尿病合併症制御因子の探索

Research Project

Project/Area Number 22K19136
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

中山 二郎  九州大学, 農学研究院, 教授 (40217930)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 貴子  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (00431700)
中尾 洋一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60282696)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Keywords腸内細菌叢 / 腸内フローラ / エピゲノム / 胆汁酸 / 腸内メタボローム
Outline of Annual Research Achievements

生活習慣病として増加の一途をたどる2型糖尿病であるが、その怖さは、自覚症状のないままに血管障害が進行し、神経障害、網膜症、腎症、動脈硬化など患者のQOLを脅かす合併症に進展していくことである。研究分担者の中尾らは、高グルコース濃度にさらされたヒト血管内皮細胞では、生じるゲノム損傷に対応してヒストンH2Aの40番目のセリン残基側鎖のO-GlcNAc修飾レベルが亢進することに着目して研究を進展させている。このような、エピゲノム修飾を通して、糖尿病に起因する血管障害の進行度合いに違いが生じている可能性は十分に想定される。特に、食と健康のインターフェースとして、人体に日々大量の代謝物を送り込む腸内細菌叢のエピジェノミックな作用について興味が持たれる。そこで、本研究では、人間ドック受診者を対象に、2型糖尿病発症者のデータを参照し、腎機能正常群と低下群に分けて糞便をサンプリングし、その糞便中の代謝物のエピゲノム修飾機能を調べることにした。
本年度は、まず、上記2群の糞便について、細菌叢解析を行った。その結果、腎機能正常群にはプレボテラ属細菌、パラバクテロイデス属細菌、ラクノクロストリジウム属細菌が多く、一方、腎機能低下群にはアリスティペス属細菌が多かった。
一方、腸内細菌の代謝物とエピゲノム修飾の関連性について、まず、腸内細菌の主要代謝物である胆汁酸についてヒストン脱アセチル化酵素であるSIRT1とSIRT2の阻害活性を調べたところ、腸内細菌により脱水酸化され生成する二次胆汁酸"リトコール酸"に、SIRT1阻害活性が認められた。
今後は、2群の糞便のメタボローム比較解析を希少胆汁酸も含めて行い、一方、ヒストンH2AのGlcNAc修飾についても調査し、腸内細菌叢とその代謝物とエピゲノム修飾と糖尿病患者における腎機能低下との関連性について調査していく予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

まず上記のように、2型糖尿病患者の腎機能低下群と正常群間に、細菌叢の有意な差を検出することに成功した。また、腸内細菌の主要代謝物であるリトコール酸に、エピゲノム修飾に対して主体的に影響力を有するSIRT1の阻害活性を見出している。以上より、本研究を継続させることで、2型糖尿病患者におけるエピゲノム修飾を介する血管障害進行への影響について、新たな事実を見出すことができると期待される。

Strategy for Future Research Activity

今後は、2群の糞便のメタボローム比較解析を希少胆汁酸も含めて行い、一方、ヒストンH2AのGlcNAc修飾についても調査し、腸内細菌叢とその代謝物とエピゲノム修飾と糖尿病患者における腎機能低下との関連性について調査していくことを計画している。

Causes of Carryover

胆汁酸を含めてメタボローム解析をより大規模に行う予定であったが、今年度は、主要胆汁酸の解析にとどまったため、100万円を超える未使用金が生じた。2023年度は、網羅的メタボローム解析を始め、メタゲノム解析、そして分担者の中尾らのグループにおける、網羅的エピゲノム修飾解析を展開し、最終年度の本研究を予定通り完結させる計画である。

  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Longitudinal gut mycobiota changes in Japanese infants during first three years of life2023

    • Author(s)
      Mishima Riko、Tanaka Masaru、Momoda Rie、Sanefuji Masafumi、Morokuma Seiichi、Ogawa Masanobu、Kato Kiyoko、Nakayama Jiro
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 135 Pages: 266~273

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2023.01.007

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pathobiont-responsive Th17 cells in gut-mouth axis provoke inflammatory oral disease and are modulated by intestinal microbiome2022

    • Author(s)
      Nagao Jun-ichi、Kishikawa Sari、Tanaka Honami、Toyonaga Kenji、Narita Yuka、Negoro-Yasumatsu Kanae、Tasaki Sonoko、Arita-Morioka Ken-ichi、Nakayama Jiro、Tanaka Yoshihiko
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 40 Pages: 111314~111314

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111314

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crisis of the Asian gut: associations among diet, microbiota, and metabolic diseases2022

    • Author(s)
      THERDTATHA Phatthanaphong、SHINODA Akari、NAKAYAMA Jiro
    • Journal Title

      Bioscience of Microbiota, Food and Health

      Volume: 41 Pages: 83~93

    • DOI

      10.12938/bmfh.2021-085

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glucosylceramide Changes Bacterial Metabolism and Increases Gram-Positive Bacteria through Tolerance to Secondary Bile Acids In Vitro2022

    • Author(s)
      Dai Huanghuang、Otsuka Akira、Tanabe Kurumi、Yanagita Teruyoshi、Nakayama Jiro、Kitagaki Hiroshi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Pages: 5300~5300

    • DOI

      10.3390/ijms23105300

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization and Demonstration of Mock Communities as Control Reagents for Accurate Human Microbiome Community Measurements2022

    • Author(s)
      Tourlousse Dieter M.、Narita Koji、Miura Takamasa、Ohashi Akiko、Matsuda Masami、Ohyama Yoshifumi、Shimamura Mamiko、Furukawa Masataka、Kasahara Ken、Kameyama Keishi、Saito Sakae、Goto Maki、Shimizu Ritsuko、Mishima Riko、Nakayama Jiro、Hosomi Koji、Kunisawa Jun、Terauchi Jun、Sekiguchi Yuji、Kawasaki Hiroko
    • Journal Title

      Microbiology Spectrum

      Volume: 10 Pages: e01915-21

    • DOI

      10.1128/spectrum.01915-21

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 直接作用型ウイルス剤(DAAs)による治療がC型肝炎患者の胆汁酸代謝に与える影響2023

    • Author(s)
      中川大輔、井上貴子、田中靖人、中山二郎
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
  • [Presentation] 人間ドック受診者を対象とした腸内細菌叢と代謝疾患との関連性の解析2023

    • Author(s)
      田村史織、篠田あかり、井上貴子、渡辺久剛、田中靖人、中山二郎
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
  • [Presentation] 各種腸内細菌におけるドーパミン生産の評価2022

    • Author(s)
      田村史織、松崎渓作、中山二郎
    • Organizer
      第59回化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] Interaction of diet and gut microbiome in Asians and its effect on their health2022

    • Author(s)
      Jiro Nakayama
    • Organizer
      22nd International Union of Nutritional Sciences
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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