哺乳動物の腸管粘膜と常在細菌に関する組織学的研究
研究期間：2015〜2023年

研究背景・⽬的

腸管の常在細菌

動物の消化管内には多種多様な常在細菌が⼤量に定着している。近年，これらの常在細菌が宿主の健康に⼤きな影響を与えることが報告されていることから，動物の健康寿命の延伸に向けて，常在細菌の定着メカニズムやその制御機構の解明が求められている。そこで，当研究分野では腸管内の常在細菌の定着をコントロールするメカニズムについて明らかにすることを⽬的として研究を⾏っている。また，腸管粘膜内の結合組織内には多種多様な細胞群が存在していることから，それらの組織構造に関する基盤的研究も⾏なっている。

Mantani et al., 2015,
J. Vet. Med. Sci..

実験概要
ラットから腸管を採取し，明視野顕微鏡，蛍光顕微鏡，電⼦顕微鏡をはじめとした様々な顕微鏡により組織学的解析を⾏った。

結果と考察【動物腸管の組織構造に関する研究】
動物腸管粘膜の基本的な組織構造を理解するため，免疫染⾊や三次元電⼦顕微鏡イメージングであるSBF-SEMによる解析を実施し，ラットの⼩腸や⼤腸における線維芽細胞様細胞（FBLC）（Mantani et al., 2019, J. Vet. Med. Sci.; Tamura et al.,2022, Cell Tissue Res.） ，マクロファージ（Mantani et al., 2021 ,Cell Tissue Res. ）や好酸球（Arai et al., 2020 , Cell Tissue Res. ）などの免疫系細胞の組織学的特徴を明らかにした。また，⼩腸および⼤腸における粘膜内神経ネットワークの特徴とその接続先を明らかにするとともに（Nakanishi et al., 2020; 2023, J. Vet.
Med. Sci.），この神経ネットワークに含まれる粘膜内グリア細胞の組織学的特徴も明らかにした（Mantani et al., 2023, J. Vet.
Med. Sci.） 。

⼩腸FBLCの三次元電顕イメージング像（Mantani et al., 2019, J. Vet. Med. Sci..）

⼩腸FBLC

下⾏結腸FBLC【常在細菌と宿主の⽣体防御機構に関する研究】
腸管各部位の常在細菌や内容物細菌の超微形態について電⼦顕微鏡により解析し，抗菌物質などによっておこると考えられる細胞壁の変性や空胞化などを伴う常在細菌の変性過程を明らかにした（Mantani et al., 2015, J. Vet. Med. Sci.）。また，⼩腸における常在細菌の過剰な増殖が，IgA+形質細胞，CD8+ T細胞やL-selectin+ リンパ球の局在に影響を及ぼし得ることを組織学的に明らかにした（Yuasa et al., 2019, J. Vet. Med. Sci.）。
腸管各部位の常在細菌の定着量や組成が，1⽇の中で変動すること，その定着量のピークは部位（⾷道，胃，⼩腸）ごとに異なることを明らかにした。また，⼩腸における細菌定着の概⽇リズムは，粘液層の形成によって制御されている可能性を⽰した（Sakata et al., 2022, Cell Tissue Res.）。さらに，⼩腸のリンパ組織における細菌の定着量にも，⽇内変動が存在することを明らかにし，そのリズムが免疫系を制御するサイトカイン・ケモカインの発現を促進し，マクロファージや肥満細胞の維持に貢献している可能性を提唱した（Mantani et al., 2023, CellTissue Res.）。

腸管各部位の粘膜内神経ネットワークの解析：複雑な神経ネットワークの三次元化に成功するとともに（左），神経の接続先となる細胞も明らかにした（右）（Nakanishi etal., 2020; 2023, J. Vet. Med. Sci..）

電⼦顕微鏡で⽰した常在細菌の変性像
Mantani et al., 2015, J. Vet. Med. Sci.

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 組織⽣理学教育研究分野
万⾕ 洋平 連絡先： mantani@sapphire.kobe-u.ac.jp

発表論⽂（⼀部抜粋）
1. Mantani Y, Ohno N, Haruta T, Nakanishi S, Morishita R, Murase S, Yokoyama T, Hoshi N. Histologicalstudy on the reginal difference in the localization of mucosal enteric glial cells and their sheathstructure in the rat intestine. J Vet Med Sci. 2023 (in press)
2. Mantani Y, Sakata N, Kubota N, Shimada A, Nakanishi S, Yokoyama T, Hoshi N. Diurnal changes inbacterial settlement on the Peyer's patch and surrounding mucosa in the rat ileum and its effectagainst the intestinal immune system. Cell Tissue Res. 2023 Jul;393(1):83-95.
3. Nakanishi S, Mantani Y, Ohno N, Morishita R, Yokoyama T, Hoshi N. Histological study on regional
specificity of the mucosal nerve network in the rat large intestine. J Vet Med Sci. 2023 Feb 1;85(2):123134.
4. Tamura S, Mantani Y, Nakanishi S, Ohno N, Yokoyama T, Hoshi N. Region specificity of fibroblast-likecells in the mucosa of the rat large intestine. Cell Tissue Res. 2022 Sep;389(3):427-441.
5. Mantani Y, Haruta T, Nakanishi S, Sakata N, Yuasa H, Yokoyama T, Hoshi N. Ultrastructural andphenotypical diversity of macrophages in the rat ileal mucosa. Cell Tissue Res. 2021 Sep;385(3):697-711.
6. Sakata N, Mantani Y, Nakanishi S, Morishita R, Yokoyama T, Hoshi N. Histological study of diurnalchanges in bacterial settlement in the rat alimentary tract. Cell Tissue Res. 2022 Jul;389(1):71-83.
7. Nakanishi S, Mantani Y, Haruta T, Yokoyama T, Hoshi N. Three-dimensional analysis of neuralconnectivity with cells in rat ileal mucosa by serial block-face scanning electron microscopy. J Vet Med
Sci. 2020 Jul 31;82(7):990-999.
8. Arai M, Mantani Y, Nakanishi S, Haruta T, Nishida M, Yuasa H, Yokoyama T, Hoshi N, Kitagawa H.
Morphological and phenotypical diversity of eosinophils in the rat ileum. Cell Tissue Res. 2020
Sep;381(3):439-450.
9. Mantani Y, Haruta T, Nishida M, Yokoyama T, Hoshi N, Kitagawa H. Three-dimensional analysis offibroblast-like cells in the lamina propria of the rat ileum using serial block-face scanning electron
microscopy. J Vet Med Sci. 2019 Mar 30;81(3):454-465.
10. Yuasa H, Mantani Y, Miyamoto K, Nishida M, Arai M, Tsuruta H, Yokoyama T, Hoshi N, Kitagawa H.
Effects of the expansion of bacterial colonies into the intervillous spaces on the localization of several
lymphocyte lineages in the rat ileum. J Vet Med Sci. 2019 Apr 16;81(4):555-566.
11. Mantani Y, Nishida M, Yamamoto K, Miyamoto K, Yuasa H, Masuda N, Omotehara T, Tsuruta H,
Yokoyama T, Hoshi N, Kitagawa H. Ultrastructural and Immunohistochemical Study on the Lamina
Propria Cells Beneath Paneth Cells in the Rat Ileum. Anat Rec (Hoboken). 2018 Jun;301(6):1074-1085.
12. Mantani Y, Ito E, Nishida M, Yuasa H, Masuda N, Qi WM, Kawano J, Yokoyama T, Hoshi N, Kitagawa H.
Ultrastructural study on the morphological changes in indigenous bacteria of mucous layer and chyme
throughout the rat intestine. J Vet Med Sci. 2015 Sep;77(9):1121-1128.

共同研究先
⽇本電⼦株式会社，⾃然科学研究機構 ⽣理学研究所 他