機能性評価系として腸管オルガノイドを用いた分岐鎖アミノ酸の新たな機能の解明

使用肠类器官作为功能评估系统阐明支链氨基酸的新功能

• 批准号: 21K05459
• 负责人: 服部 一夫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05459/
• 关键词: 腸管幹細胞; 分岐鎖アミノ酸; バリン; ロイシン; イソロイシン; 小胞体ストレス; Wnt/β-カテニンシグナル; アポトーシス; 腸管; オルガノイド; 幹細胞; アミノ酸欠乏

昨年度は、腸管オルガノイドを用いて、分岐鎖アミノ酸(バリン (Val)、ロイシン (Leu)、イソロイシン (Ile); BCAA)の欠乏が腸管上皮細胞に及ぼす影響を調べた。その結果、24 時間のVal欠乏がアポトーシスを介して幹細胞数を有意に減少させたのに対し、LeuおよびIle欠乏では幹細胞に影響は認められなかった。また、Ile欠乏においては、内分泌細胞数の有意な増加が認められた。そこで本年度は、BCAA欠乏により生じたこれらの変化のメカニズムをRNA-sequencing analysisにより解析した。各BCAA群における発現変動遺伝子 (DEGs) を反映させたヒートマップは、Val欠乏群のみ特徴的な変動パターンを示した。また、各BCAAに特異的にアップレギュレートされたDEGs数は、Val欠乏群569, Leu欠乏群101, Ile欠乏群51であり、ダウンレギュレートされたDEGs数は、Val欠乏群165, Leu欠乏群33, Ile欠乏群12であった。このことから、Val欠乏群が最も遺伝子発現の変動が顕著であったことを示した。さらに、各BCAA群におけるDEGsのエンリッチメント解析を行った結果、共通してアップレギュレートされたのは、酸化ストレス、小胞体ストレス応答、アポトーシスプロセスであり、ダウンレギュレートされたのは細胞周期、アポトーシスプロセスであった。また、各BCAA間で比較すると、Val欠乏特異的に小胞体ストレス応答に関連するATFとCHOPが有意に増加し、Wnt/β-カテニンシグナル応答に関連する因子が有意に減少していた。また、Val欠乏群において、アポトーシスに関連した因子の変動が多かった。以上より、Val欠乏による幹細胞への影響は、小胞体ストレスに起因するWnt/β-カテニンシグナルの不活性化とアポトーシスの誘導により生じていることが示唆された。

去年，我们利用肠道类器官研究了支链氨基酸（缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）；BCAA）缺乏对肠上皮细胞的影响。结果，24小时Val缺乏会通过凋亡显着减少干细胞的数量，而Leu和Ile缺乏对干细胞没有影响。此外，Ile 缺乏时内分泌细胞数量显着增加。因此，今年，我们利用RNA测序分析分析了BCAA缺乏引起的这些变化的机制。反映每个 BCAA 组中差异表达基因 (DEG) 的热图仅在 Val 缺陷组中显示出特征性变异模式。此外，每种BCAA特异上调的DEG数量在Val缺乏组中为569个，在Leu缺乏组中为101个，在Ile缺乏组中为51个，而在Ile缺乏组中则有51个上调的DEG数量。 Val缺乏组中有165个，Leu缺乏组有165个，Ile缺乏组有51个。Ile缺乏组有33个，Ile缺乏组有12个。这表明Val缺陷组的基因表达变化最为显着。此外，对各BCAA组的DEG进行富集分析，氧化应激、内质网应激反应和细胞凋亡过程普遍上调，而细胞周期和细胞凋亡过程下调。此外，当比较每种BCAA时，与内质网应激反应相关的ATF和CHOP以Val缺乏特异性方式显着增加，而与Wnt/β-连环蛋白信号反应相关的因素显着减少。此外，Val缺陷组细胞凋亡相关因子也有较多变化。这些结果表明Val缺陷对干细胞的影响是由内质网应激引起的Wnt/β-catenin信号失活和诱导细胞凋亡引起的。

项目成果

TNF-αにより初期炎症を誘導した腸管オルガノイドを用いたカフェ酸およびその類似化合物の抗炎症作用の検討

使用肠类器官对 TNF-α 诱导的初始炎症检查咖啡酸及其类似化合物的抗炎作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 鳥海 太一;松澤 由季;清水 誠;岩槻 健;小西 良子;只石 幹;服部 一夫
• 通讯作者: 服部 一夫

分岐鎖アミノ酸が腸管上皮細胞に及ぼす影響

支链氨基酸对肠上皮细胞的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 香西 歩;岩槻 健;清水 誠;小西 良子;只石 幹;服部 一夫
• 通讯作者: 服部 一夫

バレレン酸類縁体が脂肪細胞に及ぼす影響

戊酸类似物对脂肪细胞的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 萩原 真理;神戸 理恵;岡田 茉夕;小西 良子;只石 幹;清水 誠;服部 一夫
• 通讯作者: 服部 一夫