Paneth細胞α-defensinの多様性が担う腸内エコシステムの解明

阐明潘氏细胞α-防御素多样性对肠道生态系统的影响

基本信息

批准号：
22KJ0033
负责人：
篠崎竜我
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0033/
关键词：
α-defensin Paneth細胞腸内細菌叢腸内イオン濃度腸内環境

项目摘要

我々の腸管では宿主と腸内細菌、食が複雑に相互作用することで腸内エコシステムを形成しており、その全長に渡りpHや他のイオン濃度、酸素分圧、腸内細菌叢組成等が異なる。腸内細菌叢を制御する小腸のPaneth細胞から分泌されるα-defensinには複数のisoformが存在し、その殺菌活性は分子の高次構造に加えてイオン濃度等の環境条件の影響を受ける。しかし、これらの因子がα-defensinの殺菌活性に与える影響は不明である。私は仮説として、isoform、高次構造および環境条件がα-defensinの殺菌活性に多様性を与え，部位特異的な腸内細菌叢を制御していると考えた。本研究の目的は、α-defensinの殺菌活性に多様性を与えるメカニズムを解析し、Paneth細胞α-defensinが腸内エコシステムにおいて果たす役割を解明することである。今年度は、高脂肪食（60％脂肪）を10週摂取させ、肥満および2型糖尿病を誘導したB57BL/6マウスの便を採取し、α-defensin量の経時的測定と、16S rRNA 遺伝子配列シークエンスによる腸内細菌解析を行った。高脂肪食摂取開始5週から10週にかけて、α-defensin分泌量は普通食摂取群と比較して有意に低下した。高脂肪食摂取10週における腸内細菌叢占有率を解析したところ、高脂肪食摂取群のFirmicutes門の占有率は普通食群と比べて有意に上昇し、一方Bacteroidetes門は低下していた。α-defensin分泌量と各門の占有率の相関解析を行ったところ、α-defensin分泌量の低下にともないFirmicutes門の占有率は低下し、Bacteroidetes門の占有率は上昇した。この結果より、α-defensin分泌量の減少に伴い変動する腸内細菌が門レベルで示唆された。本研究の成果において、すでに2型糖尿病モデルの腸上皮直上pH濃度が変動することを示しており、この変動にα-defensin分泌量および腸内細菌が関与する可能性を示した。

在我们的肠道中，肠道生态系统是由宿主、肠道细菌和食物之间复杂的相互作用形成的，在整个长度上，pH、其他离子浓度、氧分压、肠道菌群组成等都是不同的。 α-防御素是由控制肠道菌群的小肠潘氏细胞分泌的，具有多种异构体，其杀菌活性受分子高阶结构以及离子浓度等环境条件的影响。然而，这些因素对α-防御素杀菌活性的影响尚不清楚。我假设亚型、高阶结构和环境条件赋予 α-防御素杀菌活性的多样性并控制特定位点的肠道菌群。本研究的目的是分析赋予α-防御素杀菌活性多样性的机制，并阐明潘氏细胞α-防御素在肠道生态系统中的作用。今年，我们收集了喂食高脂肪饮食（60%脂肪）10周以诱发肥胖和2型糖尿病的B57BL/6小鼠的粪便，并测量了随时间变化的α-防御素含量并分析了16S使用测序进行肠道细菌基因序列分析。从高脂肪饮食摄入第5周到第10周，与正常饮食组相比，α-防御素分泌显着减少。当我们分析高脂饮食摄入10周后的肠道菌群占有率时，我们发现高脂饮食组中厚壁菌门的占有率较正常饮食组显着增加，而厚壁菌门的占有率较正常饮食组明显增加。拟杆菌门减少。 α-防御素分泌量与各门占有率的相关分析表明，随着α-防御素分泌量减少，厚壁菌门占有率下降，拟杆菌门占有率增加。这些结果表明，随着α-防御素分泌的减少，肠道细菌在门水平上发生波动。这项研究的结果已经表明，2型糖尿病模型中肠上皮正上方的pH浓度发生变化，并且α-防御素分泌和肠道细菌可能参与这种波动。