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，宿主，肠道细菌和饮食之间的复杂相互作用形成肠道生态系统，具有pH值，其他离子浓度，氧部分压力和肠道菌群组成在整个长度上变化。在小肠中，从泛肠细胞中分泌的α-防御素的多种同工型控制着肠道菌群，其杀菌活性受环境条件（例如分子的高阶结构）的环境条件（例如离子浓度）的影响。但是，这些因素对α-防御素杀菌活性的影响尚不清楚。我假设同工型，高阶构象和环境条件在α-二抗素的杀菌活性和调节特定位点特异性肠道菌群中提供多样性。这项研究的目的是分析赋予α-防御素杀菌活性多样性的机制，并阐明泛细胞在肠生态系统中所起的作用。今年，收集了在高脂饮食（60％脂肪）上消耗10周的B57BL/6小鼠的粪便，并收集了诱导的肥胖症和2型糖尿病，并使用16S RRNA基因序列对时间进行测量，并在时间和肠道细菌分析中测量α-防御素量。从5到10周开始高脂饮食，与正常饮食组相比，α-防御素分泌的量显着降低。与普通饮食组相比，在分析高脂饮食10周摄入高脂饮食时的肠道菌群占用率时，高脂饮食组的占用率显着增加，而细菌饮食的摄入率则降低了。当我们对α-防御素分泌量和每个门的占用率进行相关性分析时，随着α-防御素分泌的量降低，企业的占用率降低，而细菌植物的占用率则增加。这些结果表明，肠道细菌在门水平下的α-防御素分泌量降低而波动。这项研究的结果已经表明，2型糖尿病模型中肠上皮的pH水平恰好波动，表明α-防御素的分泌量和肠道细菌可能参与了这种变异。