厚生労働科学研究費補助金（長寿科学総合研究事業）
平成 19 年度分担研究報告書
遺伝子多型と形態学的項目との相互作用を考慮した骨密度の将来予測
分担研究者

大藏倫博

筑波大学大学院人間総合科学研究科
研究協力者

講師

北村伊都子

国立長寿医療センター研究所疫学研究
研究要旨：本研究では、①大腿骨頸部骨密度の変化率に影響を及ぼす形態学的項目の抽出、②①で抽出された形態学的項目との交互作用が大腿骨頸部骨密度に影響を与える遺伝子多型の抽出（網羅的検索）、③遺伝子多型と形態学的項目との相互作用を考慮した骨密度の将来予測を目的とし、骨粗鬆症リスク者の早期スクリーニング指標の開発および予防的介入法の開発に寄与することを最終的な目標と位置づけた。対象は、「老化に関する長期縦断疫学研究（NILS‐LSA）」の第 1 次～４次調査に参加した閉経女性 507 名（平均年齢 62.5±8.2 歳）及び男性 883 名（58.6±10.6 歳）である。全ての参加者から、事前の説明会において文章による同意を得た。大腿骨頸部骨密度の年間変化率に影響を及ぼす形態学的項目としては、本データの主効果の検討に加え、従来の骨密度と形態学的項目の関連性に関する報告等を加味した結果、BMI・体重・除脂肪量が採用された。また、検索対象とした 177 種類の遺伝子多型のうち、形態学的項目と大腿骨頸部骨密度の変化量との関係に影響を与える遺伝子多型が複数存在することが明らかになった。閉経女性で BMI・体重・除脂肪量のすべてに共通して抽出されたのは ESR22（estrogen receptor2(-1213T/C)）であった。最悪の遺伝子多型の組み合わせであっても、BMI 25 を維持することで、骨密度の減少をある程度予防できる可能性が示唆されたことから、閉経女性においては体重や除脂肪量が骨密度に与える影響力は強く、骨粗鬆症予防の観点からは高齢期における体重維持および筋力維持が重要であると考えられた。
考えられるが、中でも形態学的項目（体重Ａ．研究目的
骨密度の低下（骨粗鬆症）は高齢者におや体脂肪率）と骨密度の関連性、および遺ける骨折原因の上位に位置することから、伝子による骨密度への強い影響力が報告さ骨粗鬆症リスク者の早期スクリーニングれている。そこで、本研究では、遺伝子多（予測）と予防的介入が必要である。骨密型と形態学的項目との相互作用を考慮した度は、性・年齢・食事・運動習慣・服用薬

骨密度の将来予測おこなうことで、骨粗鬆物ほか多くの因子によって影響を受けると症リスク者の早期スクリーニング指標の開-1-

発および予防的介入法の開発に寄与するこ年)を算出した。とを目的とした。すなわち、①大腿骨頸部３．形態学的項目
本研究では形態学的項目として、次の 13

骨密度の変化率に影響を及ぼす形態学的項①で抽出された形態学的項項目を使用した：身長、体重、BMI、腹囲目との交互作用が大腿骨頸部骨密度に影響（中間）、腹囲（へそ）、臀囲、ウエストヒを与える遺伝子多型の抽出（網羅的検索）、ッ プ 比 、 体 脂 肪 率 （ DXA ）、 体 脂 肪 率③遺伝子多型と形態学的項目との相互作用（BODPOD）、体脂肪量、除脂肪量、内臓を考慮した骨密度の将来予測である。

脂肪面積、皮下脂肪面積、腹囲（CT）。

目の抽出、②４．遺伝子検査
第 1 次調査時に EDTA 採血血漿から分離

Ｂ．研究方法

凍結保存された DNA を用い、蛍光法によるア

１．対象
研究の対象は、「国立長寿医療センター

レル特異ＤＮＡプライマー測定システム（東洋老化に関する長期縦断疫学研究（NILS－紡）を用いてタイピングを行った。本研究の解LSA）」の第１次調査に参加した閉経女性

析時までに NILS-LSA でタイピングが終了した

826 名であった。その中から、骨粗鬆症の老化・老年病関連候補遺伝子多型 196 種の中治療を受けておらず、第１次調査から６年で解析に必要な多型の分布が得られた 177 種後の第４次調査のうち、少なくとも１回はの遺伝多型について解析をおこなった。

連続して調査を受け、２年間の変化量の計

５．統計処理測 が 可 能 で あ っ た 507 名 （ 平 均 年 齢①62.5±8.2 歳）について、延べ 1384 回の骨BMD）に影響を及ぼす形態学的項目を抽出す密度年間変化率のデータを用いて解析した。

るために、MIXED EFFECT MODEL を用いた主男性についても同様に第１次調査に参加し効果の分析に加え、従来の骨密度と形態学た 1139 名のうちの 883 名（58.6±10.6 歳）的項目の関連性に関する報告等を加味してを分析対象とし、延べ 2288 回の骨密度年間検討した。

変化率のデータを用いて解析した。

②

大腿骨頸部骨密度の年間変化率（⊿①で抽出された形態学的項目との交互

調査参加者は愛知県大府市および知多郡

作用が⊿BMD に影響を与える遺伝子多型の東浦町の住民から年齢、性別に層化し無作抽出するために、形態学項目ごとに MIXED為に抽出されて選ばれている。全ての参加

EFFECT MODEL を用いて遺伝子多型の網羅的者から、事前の説明会において文章による分析をおこない、漸減法により最終的な遺同意を得た。

伝子多型を探索した。

２．骨密度および年間骨密度変化量③遺伝子多型と形態学的項目との相互作用を考慮した骨密度の将来予測をおこなう予二 重 Ｘ 線 吸 収 装 置 （ DXA, Hologic 社 ,測式を作成した。

QDR4500）を用いて測定した右大腿骨頸部骨解析には SAS 9.1.3 を用い、p<0.05 を統密度（以下、BMD と記載する）を用い、連続し計的有意とした。

た２回の調査の骨密度差を 2 回の調査間の日数で除し、そこから年間骨密度変化量（cm2/-2-

【劣性】LPA（倫理面への配慮）(イ) 男性の場合

本研究は、「疫学研究における倫理指針」な
らびに「ヒトゲノム・遺伝子解析研究に関する倫【優性】GS、AGN、ADD1、CD14理指針」を遵守し、国立長寿医療センターに【劣性】MTP1、VDBP、OSCAR

おける倫理委員会での研究実施の承認を受4.

除脂肪量との交互作用が⊿BMD に影響けた上で実施し、対象者全員からインフォームを与える遺伝子多型の網羅的解析およドコンセントを得ている。

び漸減法による絞込み（表３を参照、以下には漸減法による絞込みの結果を記載した）

Ｃ．研究結果1.

2.

⊿BMD に影響を及ぼす形態学的項目と(ア) 閉経女性の場合

しては、本データの主効果の検討に加【優性】TGF2、FYN、ESR22、ENPP1

え、従来の骨密度と形態学的項目の関【劣性】NOS3、AGTR5、PRKCH連性に関する報告等を加味した結果、(イ) 男性の場合BMI・体重・除脂肪量を採用すること【優性】GS、ADD1、CD14にした。

【劣性】MTP1、VDBP、OSCARBMI との交互作用が⊿BMD に影響を与5.

大腿骨頸部骨密度の将来予測える遺伝子多型の網羅的解析および漸(ア) 条件を閉経女性・BMI 22 として、減法による絞込み（表１を参照、以下

遺 伝 子 ESR22 （ estrogen receptorには漸減法による絞込みの結果を記載

2(-1213T/C)）の多型による年齢とした）骨密度変化量の関係を作図した(ア) 閉経女性の場合（図１）。

【 優 性 】 LEPR 、 APOB 、 ESR22 、(イ) 条件を閉経女性・BMI（18、20、ADRB12、ENPP1

22、25 の３パターン）として、遺【劣性】LPA

伝子多型の最悪の組み合わせによ(イ) 男性の場合る年齢と骨密度変化量の関係を作【優性】ACE、AGN、PAI、APO1、図した（図２）。

PPARD【劣性】DLST1、OSCAR、FAAH1、CNTF
3.

Ｄ．考察
形態学的項目が大腿骨頸部骨密度に強い体重との交互作用が⊿BMD に影響を与影響を与えることは、理論的に考えてみてえる遺伝子多型の網羅的解析および漸もリーズナブルなことであり、これまでの減法による絞込み（表２を参照、以下疫学的研究もそれを裏付けるものが多く報には漸減法による絞込みの結果を記載

告されている。すなわち、体重（BMI）そした）のものが適度な物理的負荷となり、骨形成(ア) 閉経女性の場合を促進している可能性が強い。また、体重【優性】ACE、ESR22、ENPP1という負荷を直接伝えるのは筋肉（骨の付-3-着部位である靭帯）であるため、筋肉量（筋響を与える可能性が示唆されると同時に、力）の大小も骨密度に少なからず影響を与高齢者に特化した適正体重（従来の BMIえると考えることは否定できないであろう。

22）の見直しの必要性が感じられる。

本研究では、統計的計算の結果に加えて、このような理由から、大腿骨頸部骨密度のＥ．結論

年間変化率（⊿BMD）に影響を及ぼす形態

形態学的項目と大腿骨頸部骨密度の変化学的項目として BMI・体重・除脂肪量を採量との関係に影響を与える遺伝子多型が存用することにした。

在することが明らかになった。

BMI・体重・除脂肪量といった形態学的最悪の遺伝子多型の組み合わせであって項目との交互作用が⊿BMD に影響を与えるも、BMI 25 を維持することで、骨密度の減遺伝子多型の網羅的解析および漸減法の結少をある程度予防できるかもしれない。

果、3 つの形態学的項目ごとに数種類の閉経女性においては体重や除脂肪量が骨SNPs が抽出されたが特に閉経女性ですべ

密度に与える影響力は強く、骨粗鬆症予防て に 共 通 し て 抽 出 さ れ た の は ESR22の観点からは高齢期における体重維持およ（estrogen receptor 2(-1213T/C)）であったこび筋力維持の重要性も示唆された。すなわとから、本研究では、ESR22 について骨密ち、①適切な食事（指導）による適正体重度の将来予測式を作成すると同時に、作図の維持の重要性、及び②運動（有酸素運動をおこなった（図１）。本推定式ならびに図と筋トレ）習慣化による除脂肪量の維持（増１によると、BMI は 22 と仮定し、野生型を加）の重要性である。

有する場合、80 歳の骨密度は 50 歳の時点から約 190 mg/cm2 低下し、ヘテロ・ホモ型

Ｆ．健康危険情報では約 250 mg/cm2 の低下になることがわかなし

る。ESR22 のヘテロ・ホモ型を有する場合には、より一層の骨粗鬆症対策が必要であ

Ｇ．研究発表ることがわかる。

1.論文発表（発表誌名巻号・頁・発行年等も記入）

次に遺伝子多型の最悪の組み合わせによる今後 30 年間の骨密度の推定式を BMI 18、20、22、25 の場合について作成し、図示し

1. Numao S, Hayashi Y, Katayama Y,

た（図２）。この結果によると、BMI が 22

Matsuo T, Tomita T, Kazunori K, Nakata

であっても骨密度の減少量は大きく、80 歳

Y, Okura T, Tanaka K. Plasma fat

までに骨粗鬆症に陥る危険性は極めてたか

concentration increases in visceral fat

くなることがわかる。一方、BMI 25 であれ

obese men during high-intensity endurance

ば、骨密度の減少量は 30 年間で 100 mg/cm2

exercise. Obesity Research & Clinical以内に抑えることが可能となり、骨粗鬆症Practice. 1: 273-279, 2007.の危険性はかなり低下する。このような観

2. Okura T, Nakata Y, Ohkawara K, Numao S,

点からも高齢期の低体重は生活機能に悪影

Katayama Y, Matsuo T, Tanaka K. Effect of-4-aerobic exercise on metabolic syndrome

2.学会発表improvement（発表誌名巻号・頁・発行年等も記入）

inresponse

toweight

1. 深作貴子、奥野純子、柳久子、戸村成男、

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齋藤義浩,

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室武由香子,大藏倫博,中田由夫,

2. 奥野純子, 深作貴子, 戸村成男, 柳久子,

究.13: 154-163, 2007.
4. Okura T, Nakata Y, Ohkawara K, Numao S,

藪下典子, 大藏倫博, 田中喜代次. 開始

Katayama Y, Ono Y, Matsuo T. Tanaka K.

時のビタミンD濃度とビタミンＤ補充

Effects

onが虚弱高齢者の介護予防に及ぼす効果.

concentration of plasma total homocysteine

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年 10 月ofweightreduction

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Numao S, Sasai H, Tanaka K. The

食事制限に運動実践を加えることによinfluence

activity-induced

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6. 柳

大藏倫博,中田由夫, 大河原一憲, 沼尾久子、奥野純子、戸村成男、大藏倫

食事療法を併用した有酸素性運動の実博、田中喜代次。軽度要介護者の血中ビ践がメタボリックシンドロームの改善

タミンDレベルの分布状況とビタミンに与える影響: The SMART Study. 第 28

D・カルシウム製剤補充による介護予防回日本肥満学会, 東京, 2007.10.

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ン D レ ベ ル と の 関 連 よ り －紀子、織田映子、大藏倫博．エステティ

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肪面積の算出における撮影間および検T. Square Stepping Exercise And Fall Risk者間誤差の検討. 第 28 回日本肥満学会,Factors In Older Adults: A Single-blind

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Primary factors for exercise habituation

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食事制限に運動実践を加えることによannual meeting of American College ofってもたらされる効果：The SMARTSportsStudy. 第 62 回日本体力医学会, 秋田,2007.5.30-6.2.

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代次. リバウンドをもたらさない減量

Relationship介 入 プ ロ グ ラ ム の 開 発 ： Sodegaura

25-hydroxyvitamin D3 Concentration andWeight Management Study. 第 62 回

Walking Ability, Leg Strength, or Balance

日本体力医学会, 秋田, 2007 年 9 月.

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Isproliferator-activated

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peroxisome

receptor

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genotypeausefulpredictor

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-6-Ｈ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む。）

1.特許取得なし

2.実用新案登録
なし

3.その他
なし
研究協力者
北村伊都子（国立長寿医療センター研究所疫学研究）-7-