腸内細菌叢とそれに由来する糞便代謝物の変化は、マウスのタクロリムス誘発糖尿病に関与している可能性がある
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腸内細菌叢とそれに由来する糞便代謝物の変化は、マウスのタクロリムス誘発糖尿病に関与している可能性があるhttps://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/17460913.2024.2444761
Minyan Qian,Zhenwei Jiang,Caomei Xu,Liying Wang &Nan HuORCID Icon
Received 30 Jun 2024, Accepted 17 Dec 2024, Published online： 22 Dec 2024
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https://doi. org/10.1080/17460913.2024.2444761
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ABSTRACT
Aims
タクロリムス（TAC）誘発糖尿病モデルにおける腸内細菌叢とその代謝産物の変化を検討する研究は、注目に値するほど少ない。
方法
タクロリムスによるグルコースおよび脂質代謝指標の変化を、異なる投与経路で解析した。TAC 誘発糖尿病における腸内細菌叢とその代謝産物の潜在的役割を、16S rRNA シークエンシングとノンターゲットメタボロミクスを用いて検討した。
結果
TACの腹腔内（ip）および経口（po）投与後、腸内細菌叢のα多様性指数は有意に増加した。3群のマウスの腸内細菌叢は有意に分離し、組成および機能遺伝子に有意な変化が認められた。異なる経路によるTAC投与後、糞便中の代謝産物は有意に変化し、53代謝産物（発現低下38、発現上昇15）が同定された（CON vs. TACip）。同様に、29代謝物（発現低下8、発現上昇21）が同定された（CON vs. TACpo）。KEGGパスウェイ解析では、それぞれ4つと13の代謝経路が有意に変化していることが同定された。相関分析により、微生物叢と代謝産物がTAC誘発糖尿病の病態に関与していることが示唆された。
結論
本研究では、TAC誘発糖尿病マウスにおける腸内細菌叢と糞便代謝物の変化を調べ、これらの変化の相関性を評価した。これらの知見は、TAC誘発糖尿病発症における潜在的なバイオマーカーに関する貴重な洞察を与えるものである。
研究概要
移植患者の臓器拒絶反応を予防するために広く使用されている免疫抑制剤であるタクロリムス（TAC）が糖尿病の発症に及ぼす影響を調べた。腸内細菌とそれらが産生する代謝産物は、糖尿病を含む健康と疾患において重要な役割を果たしている。TACが糖尿病を誘発する際に、これらの細菌やその代謝産物がどのような役割を果たすかについては、あまり知られていない。これを探るため、我々はTACを腹腔内注射と経口投与の2つの方法でマウスに投与し、腸内細菌と糞便の変化を調べた。その結果、TACは腸内細菌の種類と機能を変化させることがわかった。これらの変化は、脂肪やその他の化学物質を分解する経路などの重要な生物学的プロセスの変化に関連している。異なる経路でTACを投与したマウスはすべて、血糖値の上昇など糖尿病の徴候を示した。我々は、特定の細菌や代謝産物がTAC投与後の糖尿病の原因に関与している可能性を示唆している。
KEYWORDS: Tacrolimusmicediabetes mellitusgut microbiotanon-targeted metabolomics
論文のハイライト
タクロリムス（TAC）の経口および胃内投与は、いずれもグルコースおよび脂質の代謝を障害し、膵島細胞の著しい損傷とインスリン分泌の低下を伴っていた。
TAC投与は、ACEおよびChao1指標の上昇によって証明されるように、微生物の多様性を増加させ、グラム陰性菌、特に門レベルでプロテオバクテリア（Proteobacteria）の著しい増加をもたらし、炎症反応を誘発することによって糖尿病の一因となる可能性がある。機能的遺伝子解析により、TAC投与はステロイド分解を増加させ、脂質代謝関連経路を変化させることが明らかになった。
糞便の代謝プロファイルは、TACを腹腔内投与または経口投与したマウスと対照マウスとで有意に異なっていた。糞便中の代謝産物の違いは、脂質代謝、胆汁酸生合成、異種物質分解を含む特定の代謝経路と関連していた。
特定の腸内細菌および糞便代謝物は、糖脂質代謝マーカーの変化と強い相関を示し、TAC誘発糖尿病の病態への関与が示唆された。
著者貢献：
構想、N.H.およびM.Y.Q.、データキュレーション、M.Y.Q.、Z.W.J.およびC.M.X.、方法論、M.Y.Q.、Z.W.J.およびC.M.X.、調査、L.Y.W.、執筆-原案、M.Y.Q.およびN.H.、執筆-校閲および編集、N.H.およびL.Y.W.、最終原稿は全著者が読み、承認した。
開示声明
著者らは、本原稿で論じた内容や資料と金銭的利害関係や金銭的対立があるいかなる組織や団体とも、関連する所属や金銭的関与はない。これには、雇用、コンサルタント契約、謝礼、株式所有またはオプション、専門家による証言、助成金または特許の受領または申請中、ロイヤルティが含まれる。
本原稿の作成にあたり、執筆協力は得られなかった。
倫理的開示
本研究における動物実験は、スーチョー大学第三付属病院倫理委員会の認証を受けた（承認番号2021151）。
補足資料
本論文の補足データは、https://doi.org/10.1080/17460913.2024.2444761 からオンラインでアクセスできる。
資金提供
本研究は常州科学技術プログラム（番号：CZ20229033、CM20223005、CJ20242023）の支援を受けた。
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