乳腺上皮細胞の乳生産性に対する植物エストロゲンの生理作用と作用機序の体系的解明

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当該年度では以下の研究を実施した。①作製したin vitro乳分泌モデルが外部刺激に対して適切に応答しうるかを検証した。乳房炎毒素をインサート上層の培地に添加し、乳腺上皮細胞の乳産生に及ぼす影響を調べた結果、リポ多糖やリポタイコ酸の刺激に応じて、乳産生は変化し、それぞれの乳房炎の症状と類似した反応が確認された。また、処理直後における細胞内シグナル経路の反応はそれぞれ異なることが示された。さらに乳房炎発症時の乳腺上皮細胞における膜タンパク質の挙動について細胞レベルでの検証を行った結果、リポ多糖の刺激に応じて短時間的に、膜タンパク質の局在パターンやタイトジャンクション（TJ）のバリア機能が変化することが判明した。②作製したウシ乳分泌モデルを用いて植物エストロゲンの影響を調べた。その結果、植物エストロゲンは乳産生を上方調節するSTAT5や下方調節するSTAT3の活性化/不活性化を種類依存的に誘導し、ウシ乳腺上皮細胞の乳産生やTJを促進あるいは阻害することが明らかになった。また、乳牛が赤クローバーもしくはダイズを摂取した際の血中濃度を参考に、複数の植物エストロゲン存在下での影響を調べた結果、単独の植物エストロゲンの作用が複数存在下でもそのまま反映される場合や、促進作用を示すものと阻害作用を示すものの間でその作用が相殺される場合が存在した。以上、本研究より、植物エストロゲンはウシ乳腺上皮細胞に対して種類依存的に作用することが判明した。植物エストロゲンは子宮や骨など他の組織にも作用することが報告されているため、これらの結果は他分野にも波及することが期待される。また、本研究で作製した乳分泌モデルは乳産生メカニズムを分子・細胞レベルで解明する研究に適していることが証明された。今後、この乳分泌モデルを活用することで、乳牛の乳生産性の向上に寄与する研究成果が得られることが期待される。