腸内細菌代謝物プロピオン酸による過敏性腸症候群増悪メカニズムの解明

阐明肠道细菌代谢产物丙酸加重肠易激综合征的机制

• 批准号: 22KJ2708
• 负责人: 石原 成美
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2708/
• 关键词: ストレス性下痢症状; 腸管運動; プロピオン酸

本研究では、腸内細菌の主要代謝産物であるプロピオン酸の大腸内増加がストレス負荷時に下痢症状を誘導することを見出し、その悪化メカニズムを細胞、分子レベルで解明することを目的としている。2022年度は、下痢増悪作用がなぜ生じるかを明らかにするため、プロピオン酸食摂餌マウスの腸管蠕動運動を測定した。ガラスビーズをマウス直腸内に投与し、排出される時間を計測した結果、プロピオン酸群にてビーズ排出時間の有意な減少を認めた。これは、プロピオン酸が腸管運動を亢進させストレス性下痢症状増悪に働くことを示唆する結果である。次に、悪化作用の分子メカニズム解明のため、プロピオン酸受容体GPR41に着目した。これまでの研究から、GPR41はマウス大腸では上皮と神経で発現している証拠を得ていた。そこで、腸管上皮細胞特異的GPR41欠損マウス(Villin-Cre GPR41-flox)を作製した。腸管神経特異的GPR41欠損マウスは、GPR41 floxマウスに神経細胞特異的発現プロモーター（CamKIIプロモーター）制御下でCreリコンビナーゼを発現するアデノ随伴ウイルスベクターを導入し作成した。2系統のマウスを用いてストレス性下痢症状悪化の程度を検証したところ、腸管上皮細胞特異的GPR41欠損マウスで下痢症状が抑制され、プロピオン酸による下痢症状増悪には腸管上皮のGPR41が関与することが明らかになった。中枢神経系は腸管神経系と協同し、腸管機能調節に働いている。そこで、中枢神経系の関与について、ストレスホルモン測定と、脳-腸管連絡を行う迷走神経切断時の下痢症状誘導作用によって検証した。その結果、プロピオン酸摂餌はストレスホルモン産生に影響せず、迷走神経切断マウスでもプロピオン酸の悪化作用が認められ、本研究におけるプロピオン酸のストレス性下痢症状増悪作用への中枢神経系の寄与は少ないことが示された。

在这项研究中，我们发现大肠中丙酸（肠道细菌的主要代谢产物）的增加会在压力期间诱发腹泻症状，我们的目的是在细胞和分子水平上阐明这种加重的机制。 2022财年，我们测量了喂食丙酸饮食的小鼠的肠道蠕动，以阐明为什么会出现腹泻加重效应。将玻璃珠注入小鼠直肠并测量其排出所需的时间，结果发现丙酸组的玻璃珠排出时间显着缩短。这一结果表明丙酸促进肠道蠕动并加重应激性腹泻症状。接下来，我们重点关注丙酸受体 GPR41，以阐明恶化效应背后的分子机制。先前的研究提供了证据表明GPR41在小鼠结肠的上皮和神经中表达。因此，我们生成了肠上皮细胞特异性 GPR41 缺陷小鼠 (Villin-Cre GPR41-flox)。通过将腺相关病毒载体引入 GPR41 flox 小鼠中，创建肠神经特异性 GPR41 缺陷小鼠，该载体在神经元特异性表达启动子（CamKII 启动子）的控制下表达 Cre 重组酶。当我们使用两种品系的小鼠验证应激性腹泻症状加重程度时，我们发现肠上皮细胞特异性GPR41缺陷小鼠的腹泻症状受到抑制，表明肠上皮中的GPR41参与了丙酸诱导的腹泻症状。腹泻症状明显加重。中枢神经系统与肠神经系统配合，调节肠道功能。因此，我们通过测量应激激素并在连接大脑和肠道的阴道神经被切断时诱发腹泻症状来研究中枢神经系统的参与情况。结果，丙酸喂养对应激激素的产生没有影响，甚至在迷走神经切断术的小鼠中也观察到丙酸的加重作用，表明中枢神经系统有助于丙酸对应激性腹泻症状的加重作用。这项研究表明，这种情况很少。

项目成果

Excess propionate production in the gut exacerbates stress-induced diarrhea via GPR41 signaling in the mouse model.

在小鼠模型中，肠道内过量丙酸的产生会通过 GPR41 信号传导加剧应激性腹泻。

• 发表时间: 2022
• 作者: 石原成美