腸内細菌とアミノ酸トリプトファンが豊富な食事は、重度の胃のむかつき、けいれん、発熱、腸出血、腎不全を引き起こす可能性がある病原性大腸菌に対して保護的な役割を果たす可能性があるという。 Nature 誌に 3 月 13 日に掲載された研究。
この研究は、食物トリプトファン（主に動物性食品、ナッツ、種子、全粒穀物、豆類に含まれるアミノ酸）が腸内細菌によってどのようにして代謝産物と呼ばれる小さな分子に分解されるかを明らかにしました。 これらの代謝産物のいくつかは腸上皮（表面）細胞上の受容体に結合し、大腸菌が感染を引き起こす腸内壁に付着するために使用するタンパク質の生成を最終的に減少させる経路を引き起こすことが判明した。 大腸菌が腸に付着して定着できない場合、病原体は良性の状態で体内を移動し、体外へ排出されます。
この研究では、受容体DRD2の腸内でのこれまで知られていなかった役割が説明されています。 DRD2 は、中枢神経系および末梢神経系におけるドーパミン (神経伝達物質) 受容体としても知られています。
「実際には、この受容体が役割を果たす可能性があるのは 2 つのまったく異なる領域ですが、このことは我々の発見以前には認識されていませんでした」と述べた。 パメラ・チャン獣医学部で免疫学の准教授、教養学部でケミカルバイオロジーの准教授。 「基本的に、DRD2 は腸内で微生物の代謝産物センサーとして機能しており、その下流効果は感染症からの保護に役立つと考えています。」
チャン氏の研究室の博士研究員であるサマンサ・スコット氏は、「ドーパミン受容体 D2 が微生物代謝物を介して定着抵抗性を与える」という研究の筆頭著者である。
Chang 氏、Scott 氏らは大腸菌感染の予防に役立つ特定の経路を特定したので、今後は DRD2 受容体とその下流経路の構成要素を治療標的として研究し始める可能性がある。
この研究では、特定の病原性大腸菌はマウスに感染しないため、研究者らは大腸菌によく似た細菌であるシトロバクター・ローデンティウムに感染したマウスを使用した。 研究者らは実験を通じて、マウスにトリプトファンを添加した餌を与えた後、病原体と炎症（免疫システムの活性化と感染症の兆候）が減少したことを確認した。 次に、腸内細菌が影響を及ぼしていることを示すために、マウスに抗生物質を投与して腸内の微生物を枯渇させたところ、マウスがトリプトファン食を食べていたにもかかわらずC.ローデンティウムに感染していることがわかり、トリプトファンからの防御が依存していることが確認されました。腸内細菌について。
次に、質量分析を使用して、腸サンプル中のトリプトファン代謝産物の化学的正体を見つけるためのスクリーニングを実行し、トリプトファン食を与えた場合に有意に増加したそのような代謝産物を 3 つ特定しました。 繰り返しますが、病原体レベルと炎症に基づいて、これら 3 つの代謝産物のみをマウスに与えた場合、マウスに完全なトリプトファン食を与えた場合と同じ保護効果がありました。
切り替えて、研究者らはバイオインフォマティクスを利用して、どのタンパク質（および受容体）がトリプトファン代謝産物に結合する可能性があるかを調べ、長いリストから同じドーパミン受容体ファミリー内の3つの関連する受容体を特定した。 研究室でヒト腸細胞株を使用して、トリプトファン代謝産物の存在下で感染に対する防御効果を持つ受容体 DRD2 を単離することができました。
代謝産物と受容体を同定した後、彼らはヒト腸上皮細胞における DRD2 の下流経路を分析した。 最終的に、彼らは、DRD2 経路が活性化されると、宿主のアクチン調節タンパク質を産生する能力が損なわれることを発見しました。 C.ローデンティウム（および大腸菌）は腸上皮細胞に付着するためにアクチンを必要とし、そこでコロニーを形成し、症状を引き起こす細胞に病原性因子や毒素を注入します。 しかし、アクチン重合がなければそれらは付着できず、病原体は通過して除去されます。
この実験により、アクチンタンパク質を制御し、病原菌が腸に定着する能力を防ぐこれまで知られていなかった経路に影響を与える、腸内のドーパミン受容体DRD2の新たな役割が明らかになった。
Chang 氏の研究室の元ポスドク研究員である Jingjing Fu 氏は共著者です。
この研究は、アーノルド・アンド・メイベル・ベックマン財団、コーネル女性大統領評議会アフィニート・スチュワート・グラント、国立衛生研究所、コーネル宿主微生物相互作用・疾患研究所博士研究員フェローシップの支援を受けた。
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#食事中のトリプトファン腸内細菌が大腸菌感染を防ぐ
2024-03-13 16:05:50