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学位論文内容の要旨

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Academic year: 2021

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(1)

博 士 ( 農 学 )

  

ス ー ク サ ン ピ ラ ノヾ ト ゥデ イ ット

学 位 論 文 題 名

REDUCING EFFECT OF DIETARY cv‑LINKED      GALACTO‑OLIGOSACCHARIDE ON

INFLA /Ih/IATORY CELL MIGARATION IN ALLERGIC PERITONITIS OF h/IICE

(マウスのアレルギー性腹膜炎における炎症細胞遊走に対する ぱ結合ガラクトオリゴ糖の抑制作用に関する研究)

学位論文内容の要旨

      The concept and use of prebiotics, such as indigestible oligosaccharides, are growing worldwide, mainly because they beneficially affect host by selectively stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of intestinal bacteria, particularly lactic acid bacteria. Increasing evidence has shown health effects of indigestible oligosaccharide consumption on preventing and treating allergic diseases.  We previously showed that dietary a‑linked galacto‑oligosaccharide (a‑GOS) reduced the airway infiltration of leukocytes in allergic asthma model of Brown Norway rats.   In the present study, we have placed attention on leukocyte recruitment because it is a central feature in several allergic diseases.   Chemokines play major roles in guiding different inflammatory cells to allergic loci and also activating the effector cells in allergic reaction.  The present study therefore aimed to investigate the effects of a‑GOS on leukocyte migration in ovalbumin (OVA)‑induced allergic peritonitis model of BALB/c mice as well as on chemokine expression and production*    To this end, we conducted three studies as follows:

Study L Dietary a‑GOS suppresses O VA‑induced allergic peritonitis in BALB/c mice.

       This study was performed to determine the effects of a‑GOS on leukocyte migration in vivo and ex vivo.  All the mice were s.c. immunized with OVA on days o and 7.

Thereafter, the mice were i.p. injected with OVA to induce allergic peritonitis on day 14.

The mice were given a 14‑d feeding of the synthetic diet as a control diet (CON), the diet supplemented with a‑GOS (GOS), or a l‑d feeding of the GOS diet.     On day 15, all the mice        ‑ 266 ‑

(2)

were euthanized, and the number of peritoneal exudate cells (PECs) recovered from peritoneal lavage fluid (PLF) was counted, and ex vivo migration of PECs and peripheral blood leucocytes (PBLs) isolated from blood of the untreated mice toward PLF was performed.

We found that total number of PECs was significantly lower in the mice fed the GOS diet than those fed the CON diet and those fed the GOS diet for l d.    PLF from mice fed the GOS diet not only had less potency to attract PECs and PBLs ex vivo, but also had lower concentrations of monocyte chemoattractant protein‑l (MCP‑1) and eotaxin.   Preincubation of the cells with a‑GOS did not affect cell migration toward PLF. Here we propose that dietary or,‑GOS reduces cell infiltration in aUergic peritonitis by reducing antigen‑induced  elicitation of MCP‑1 and eotaxin in mice.

Study IL Role of MCP‑1 in reduction of OVA‑induced allergic peritonitis by dietary a‑GOS in BALB/c mice.

      In this study, we determined the effects of a‑GOS on leukocyte migration in mouse model of thioglycolate (TGC)‑induced peritonitis, a well‑studied model of acute inflammation, in juxtaposition with OVA‑indiiced allergic peritonitis.  The mice were left untreated or twice immunized with OVA on days O and 7.    The mice from both groups were fed the CON or the GOS diets for 14 d. On day 14, the untreated mice were i.p. injected with TGC, whereas the immunized mice were i.p. injected with OVA.    On day 15, PECs were counted, and chemokine gene expression in PECs was quantified by real‑time PCR.   Dietary a‑GOS reduced leukocyte recrvitment in OVA‑challenged mice, but not TGC‑injected mice.

Moreover, dietary a: GOS reduced MCP‑1 mRNA levels in OVA‑challenged mice.   Thus, the anti‑allergic effects of a‑GOS on leukocyte migration are associated with the reduced MCP‑1 gene expression.

Study IH. Dietary a‑GOS alters composition of intestinal microbiota in BALB/c mice.

         In this study, intestinal bacterial population in mice were profiled by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the PCR‑amplified bacterial 16S rRNA.    The cluster analysis of DGGE band profiles showed that the band profiles of fecal and cecal bacteria were divided into two large clusters of the mice fed the GOS diet and those fed the CON diet.

Therefore, a‑GOS influences the intestinal microbiota composition.

      In conclusion, we provide evidence that dietary a‑GOS has anti‑allergic effects by reducing leukocyte infiltration. The effects of a‑GOS are associated with the reduced MCP‑1

‑ 267 ‑

(3)

expression and release. Further studies will be needed to clarify the link between reduction of leukocyte infiltration and changes in intestinal microbiota by dietary a‑GOS.

268 ‑

(4)

学位論 文審査の要旨 主査

副査 副査 副査

准教授 教授 教授 准教授

園山   慶 川端   潤 原    博 石塚   敏

学 位 論 文 題 名

REDUCING EFFECT OF DIETARY cv‑LINKED      GALACTO‑OLIGOSACCHARIDE ON      INFLAMMATORY CELL lVIIGARATION      IN ALLERGIC PERITONITIS OF MICE

( マウ スの アレル ギー 性腹 膜炎 にお ける 炎症 細胞 遊走 に対 する

    

ぱ 結 合 ガ ラ ク ト オ リ ゴ 糖 の 抑 制 作 用 に 関 す る 研 究 )

  

本 論 文 は 総 頁 数

77

の 英 文 論文 で、 図15およ び表

3

を含 み、

4

章 で構 成さ れてい る。別に参考論文1編が添えられている。

  

腸内 細菌 叢が 宿主の 免疫 機能 の発 達や アレ ルギ ー等の免疫疾患の発症に重要な 役割を果たすことが明らかになりつっある。そのため、腸内細菌叢を修飾すること により正常な免疫機能の発達を促したり、免疫疾患を予防・改善したりすることが 期待されている。難消化性オリゴ糖は宿主の消化酵素により消化されずに腸内細菌 により資化され、選択的にbifidobacteriaの増殖を促進する。したがって、「宿主の 健康に有用な腸内細菌を選択的に増殖・活性化させる難消化性食品」と定義される プ レバ イオ ティ クスの 代表的なものである。難消化性オリゴ糖のひとっであるQ結 合 ガラ クト オリ ゴ糖(

n ‑GOS)

には 、ラ ット のアレ ルギ ー性 気道 炎症 モデ ルに お いて炎症局所への好酸球浸潤を抑制する作用が認められ、アレルギー性炎症を予防 で きる 食品 とし て期待 でき る。 本論 文は 、a ‑GOSが炎症細胞の遊走を抑制する機 構について、新たな動物モデルおよぴin vitroモデルを構築して解析した結果をま とめたものである。

1

 BALB/c

マ ウ ス の卵 白 ア ル プ ミ ン 特 異 的 ア レ ル ギ ー 性 腹 膜 炎 モ デ ル に お け る

a

結 合 ガ ラ ク ト オ リ ゴ 糖 の 炎 症 細 胞 遊 走 抑 制 作 用

  BALB/c

マ ウ ス を 卵 白 ア ル ブ ミ ン

(OVA)

で 皮 下 免 疫 し 、

14

日 後 に

OVA

を 腹 腔

(5)

注射することにより腹腔内の炎症細胞浸潤を惹起するアレルギー性腹膜炎モデル を構築した。

a ‑GOS

を5%添加した精製飼料を腹膜炎惹起前に14日間摂取させた マウスにおいて、腹腔浸潤細胞数は対照飼料を摂取させたマウスと比較して有意に 低値を示した。また、腹腔浸潤細胞およぴ末梢血白血球を分離し、ケモタキシスチ ヤンバーにおいて腹腔洗浄液上清に対する遊走を計測したところ、a ‑GOS飼料摂 取マウスの腹腔洗浄液上清に対する遊走細胞数は対照飼料マウスの上清に対する 遊走細胞数より有意に低値を示した。更に、単球および好酸球の遊走をそれぞれ刺 激するケモカインであるMCP‑1およびエオタキシンの腹腔洗浄液中濃度はa‑GOS 飼料摂取マウスで対照飼料摂取マウスに比較して有意に低値を示した。以上の結果 より、

Q ‑GOS

はマウスのアレルギー性腹膜炎においてMCP‑1およびエオタキシン の産生を減 少させるこ とにより炎 症細胞浸潤 を抑制することが示唆された。

2

a

結合 ガ ラク ト オリ ゴ 糖の 炎 症細 胞 遊 走抑 制 作用 に おけ る

MCP‑1

の役割

  OVA

特異的アレルギー性腹膜炎モデルマウスに船いて、分離した腹腔浸潤細胞 におけるケモカイン遺伝子の発現を定量リアルタイムPCRにより比較した結果、

MCP‑1 mRNA

レ ベルが

a GOS

飼料 摂取マウス で対照飼料摂取マウスに比較して 有意に低値を示した。また、チオグリコール酸(TGC)を腹腔投与することにより 誘導する急 性腹膜炎モ デルにおけ る

a ‑GOS

の効果を調べた結果、

a‑GOS

はOVA 特異的アレルギー性腹膜炎モデルにおける炎症細胞浸潤を抑制したにもかかわら ず、

TGC

誘導性腹膜炎における炎症細胞浸潤は抑制せず、またこれは浸潤細胞に おける

MCP‑1 mRNA

レベルと一致していた。すなわち、

OVA

特異的アレルギー性 腹膜炎モデルで観察されるQ‐GOSの効果は、一次刺激(炎症反応)に対する抑制 作用ではなく、アレルギ←応答に対する抑制作用であり、またその作用はMCP−1 遺伝子の発現低下と関連するものと推察される。

3

 BAI

」B/cマウスにおける¢結合ガラクトオリゴ糖摂取による腸内細菌叢の 変化

  

マウスの 糞便および盲腸内容物より分離した細菌DNAを鋳型として

16S rRNA

遺伝 子断片を

PCR

によ り増幅し、 変性剤濃度 勾配ゲル電 気泳動

(DGGE)

により 分離した。得られたDGGEバンドパターンのクラスター解析により腸内細菌叢の 比較を行った結果、

a ‑GOS

の摂取は腸内細菌叢を大きく変化させることが確認で きた。そのような腸内細菌叢の変化が前述した炎症細胞遊走抑制に関係するか否か については更なる解析が必要である。

  

以上、本研究では、a ‑GOSがアレルギー性炎症を抑制する機構にっいて、細胞 浸潤に着目して新たに構築したマウスモデルを用いて解析し、関与するケモカイン を明らかにするなど、難消化性オリゴ糖の生理機能に関する新しい知見を加えた点 で学術上高く評価されるものである。

  

よって審査員一同は、Sooks孤Pirapatditが博士(農学)の学位を受けるのに十分 な資格を有するものと認めた。

    

―270−

参照

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