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第118回実験実習支援センターセミナー


第２２回解剖学セミナー
腸内細菌叢はどのようにDOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) に関わっているか？

演　者

内村　康寛（Gastroenterology and Mucosal immunology, University of Bern, Switzerland）

日　時

平成２８年１０月２８日（金）１１：００〜

場　所

基礎研究棟２階　教職員ロビー

講演要旨

　我々の腸管では、栄養素の体内への効率的な取り込み、そして、有害な細菌やウイルスの遮断を、同時に成し遂げなければならない。このことに関して、少なくとも3つの腸内細菌叢の役割が知られている。第1番目に、宿主に親和性のある腸内細菌叢が、宿主の免疫系を教育し、有害な細菌やウイルスに対して、免疫系が特異的に反応できるようにすること。第2番目に、腸内細菌が、大腸に、地球上で最も高密度と言われる1g当たり1010-1011の密度で 棲みつくことで、有害な細菌の増殖を防いでいること。そして、第3番目に、腸内細菌叢が、自身の持つ原核生物特有の代謝経路を使って、宿主に有用なビタミンや短鎖脂肪酸などを作り出していることである。
　我々哺乳類は、母親の無菌の子宮内で胎児として育つ。胎児の腸管に最初に棲みつく細菌は、出産時に、母親の産道に生息する細菌であることが知られている。そして、幼児の発育と共に、腸内細菌叢も、安定した細菌叢に発達することが示されている。
　我々の研究室では、無菌マウスと、これに可逆的に定着可能な大腸菌株を使い、妊娠マウスに、一過的に大腸菌株を定着させ、胎児マウスの免疫系の発達を調べる研究を行った。この研究において、一過的に大腸菌株が定着した妊娠マウスから生まれた胎児マウスでは、コントロールに比べ、免疫系がより発達しており、細菌抵抗性に関する遺伝子の発現も高くなっていることが示された (Gomez de Agüero et al. Science 2016)。この研究において、生きた細菌は子宮内の胎児に到達しないが、大腸菌由来の代謝物が、胎児に到達し、胎児の免疫系の発達を助けていることが示唆された。これらの知見は、母体の腸内細菌叢は、胎児が子宮内にいる時点で既に、胎児の免疫系の発達を助けていることを示している。
　私は、上の論文で使われている炭素13を使った大腸菌代謝物の研究を、成人マウスを用いて研究してきました。妊娠マウスへの一過的な大腸菌定着の胎児に対する影響に比べて、成人マウスに対する一過的な大腸菌定着の影響は、遺伝子発現の変化を含めて、小さいようです。これらの知見は、腸内細菌叢が、宿主の発生初期に、より大きな不可逆的な影響を与えていることを示しており、DOHaDにおける腸内細菌叢の重要性を示しています。今回のセミナーでは、哺乳類発生初期におけるに腸内細菌叢の重要性を支持する他の幾つかの研究も紹介したいと考えています。

Efficient incorporation of nutrients into our body, and prevention of microbes’ migration into our body are both critical in our intestine. We know at least three roles of gut microbiota for these critical intestinal functions. At first, healthy gut microbiota educates host immune system to react specifically with harmful bacteria and viruses. At second, gut microbiota colonizes up to 1010-1011 per gram in the large intestine. This bacterial density is known to be one of the densest bacterial colonization on the earth. These dense bacteria prevent harmful bacteria to proliferate in the large intestine. At third, gut microbes have their own unique prokaryotic metabolic pathways. These metabolic pathways synthesize Vitamins, short chain fatty acids, and other useful metabolites to the host.
Since we are mammals, we grow in mother’s sterile womb during early development. We first encounter live bacteria at mother’s birth canal. The bacteria in the birth canal are the first colonizers of neonatal guts. Since then, the neonatal gut microbiota grow and become stable as we grow to become adult.
In my laboratory, we examined the effect of bacterial colonization during pregnancy for the development of immune system of their fetus. The experiment was done with germ-free mice and a reversible bacterial colonization strain Escherichia coli HA107. Fetus from transiently bacterial colonized mother showed stronger protection phenotype to bacteria compared to control mice (Gomez de Agüero et al. Science 2016). Although we did not observe migration of live bacteria to the fetus, we observed migration of bacterial metabolites to the fetus. These findings suggest that bacterial metabolites from mother’s gut microbiota can help to develop immune system of their fetus even before birth.
I have been working on the Carbon-13 labeled E. coli metabolomics, which contributed to the metabolomics study of pregnant mice and their fetus. As my main project, I am focusing on a metabolomics study of adult mice. The irreversible effects on adult mice from transient bacterial colonization seemed to be smaller than those on fetus during pregnancy. These findings suggest the importance of gut microbiota in DOHaD. In this seminar, I also would like to introduce some other reports that support the importance of gut microbiota in DOHaD.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　解剖学講座・実験実習支援センター　共催


　本セミナーは、大学院博士課程「医学総合特論」の認定セミナーです　


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Last Updated 2016/10/