乳房炎対策に資する短鎖脂肪酸の乳腺防御機構に対する作用機序の解明

阐明短链脂肪酸对有助于预防乳腺炎的乳腺防御机制的作用机制

基本信息

批准号：
22K14983
负责人：
津上優作
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

乳腺には侵入した病原体に対する感染防御機構として、密接な上皮細胞層とタイトジャンクション（TJ）形成による物理的バリアと抗菌因子産生による化学的バリアが存在する。酢酸や酪酸などの短鎖脂肪酸は、腸管におけるTJバリア機能や抗菌因子産生を増強することが報告されているが、乳腺での効果は明らかになっていない。本研究では、まず、ヤギ乳腺上皮細胞を用いた乳分泌モデルを作製し、酢酸と酪酸が抗菌因子産生に及ぼす影響を検証した。泌乳期トカラヤギ乳房から乳腺を採取し、コラゲナーゼ処理などにより乳腺上皮細胞を単離した。続いて、培養プレートに乳腺上皮細胞を播種し、コンフルエントまで培養した。その後、泌乳ホルモンとともに5 mM酢酸ナトリウムもしくは酪酸ナトリウム存在下で5日間培養を行った。抗菌因子の産生量と発現量をELISAおよび定量PCRで測定したところ、酪酸処理群でβ-defensin-1やS100A7への有意な影響が確認され、酢酸処理群ではいずれの抗菌因子にも顕著な影響は確認されなかった。続いて、泌乳期トカラヤギ乳房内へ5 mM酢酸ナトリウムもしくは酪酸ナトリウムを注入し、乳中抗菌因子濃度への影響を生体レベルで検証した。酪酸処理群では、培養モデル同様にβ-defensin-1とS100A7濃度の増加が確認された。また、酢酸処理群でも好中球由来の抗菌因子であるcathelicidin-2濃度の増加が確認され、短鎖脂肪酸の種類依存的な抗菌因子産生の増強機構が明らかになった。TJバリア機能への影響を調べるため、コラーゲンゲルを被覆したカルチャーインサートを用いた培養を行った。インサート上層もしくは下層の培地に5 mM酢酸ナトリウムもしくは酪酸ナトリウムを添加し、経上皮電気抵抗値やFITC透過性によりバリア機能を評価したところ、その影響も短鎖脂肪酸の種類および方向性で異なることが判明した。

作为抵御病原体入侵的防御机制，乳腺具有由紧密的上皮细胞层和紧密连接（TJ）形成形成的物理屏障，以及由抗菌因子的产生形成的化学屏障。据报道，乙酸和丁酸等短链脂肪酸可以增强肠道中的 TJ 屏障功能和抗菌因子的产生，但它们在乳腺中的作用尚不清楚。在本研究中，我们首先利用山羊乳腺上皮细胞创建了乳汁分泌模型，并验证了乙酸和丁酸对抗菌因子产生的影响。从哺乳期托卡拉山羊的乳房中采集乳腺，通过胶原酶处理分离乳腺上皮细胞。随后，将乳腺上皮细胞接种在培养板上并培养直至汇合。此后，在5mM乙酸钠或丁酸钠以及哺乳激素的存在下进行培养5天。当通过ELISA和定量PCR测量抗菌因子的产生和表达水平时，证实丁酸处理组对β-防御素-1和S100A7有显着影响，并且在乙酸处理组中观察到对所有抗菌因子有显着影响组没有确认影响。接下来，将5mM乙酸钠或丁酸钠注射到哺乳期托卡拉山羊的乳房中，并在生物学水平上检查其对乳中抗菌因子浓度的影响。在丁酸盐处理组中，证实了 β-defensin-1 和 S100A7 浓度的增加，与培养模型类似。此外，在醋酸处理组中，证实了中性粒细胞来源的抗菌因子cathelicidin-2的浓度增加，并且揭示了依赖于短链脂肪酸类型的增强抗菌因子产生的机制。为了研究对 TJ 屏障功能的影响，使用涂有胶原凝胶的培养插入物进行培养。当将5 mM乙酸钠或丁酸钠添加到插入物上层或下层的介质中，并使用跨上皮电阻和FITC渗透性评估屏障功能时，发现效果根据类型和方向而不同事实证明。