妊娠中のカロリー制限による次世代への影響とリスク

近久幸

徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部統合生理学分野

諸子

助教

実験方法

言1. 妊娠マウス作製と摂餌制限

現在、糖尿病や肥満症などの代謝機能障害の増加が世界的に大きな社会問題となっているなか、日本の若年層実験動物には 12 週齢の ICR 系マウスを用いた。カロでは過度のダイエットによる代謝障害や摂食障害が問題

リー制限は雌マウスの妊娠成立後 12 日目から 18 日目となっている。特に妊婦における過度のダイエットは問にかけて行った。カロリー制限の群として、妊娠マウス

題視されており、日本の低体重新生児（2500g 未満）のの平均摂取量の 50％の群を作製した 4）。授乳期、母親比率は他の先進国に比べて極めて高いことが知られていマウスには通常どおりに飼料を与え、離乳後、仔マウスる。一方、不眠症等の睡眠障害、不安・うつ等の情動障にも飼料は自由に摂取させた。その後、成長した仔マウ害などを患う患者の増加も近年問題視されている。妊婦

スが 8 週齢になった時点で、不安・うつ行動の度合いの栄養状態が、生まれてくる子供の脳機能や代謝機能にを行動解析装置を用いて測定した。また行動実験用のマ

何らかの影響を及ぼすことは以前から指摘されてはいる

ウスとは別のマウス群を用意し、脳波・筋電図の測定をものの、その詳細については不明な点が多い。

行い、睡眠を解析した。

2 型糖尿病のような代謝異常は、睡眠障害やうつなど
2. 行動実験による不安・うつ傾向の解析の脳機能障害とも互いに関連しあっている。睡眠と代謝との関連性として、健常者を対象とした報告で、深い不安行動の度合いを観察するオープンフィールドテス

睡眠とされるを選択的に奪うと、2 型糖尿病のリスクがト、明暗箱、高架式十字迷路、うつ行動の度合いを観察高まることが示唆されている 。我々は、高脂血症治療する強制水泳を行った。

1）

薬として広く用いられている peroxisome proliferator3. 脳波・筋電図測定による睡眠の解析

activated receptor alpha（PPAR α）のアゴニストであるベザフィブレートが、睡眠深度を増大するとともに、脳波測定を行うために、頭蓋骨にネジ電極を埋め込む断眠後に生じるリバウンドを小さくさせることを発見し手術を行った。２週間の回復後、マウスをシールドルー報告している 。また、体内のエネルギーセンサーと言ムに移し、ケーブルに繋いで脳波・筋電図の測定を行っわれている AMP-activated protein kinase（AMPK）のた。測定は、通常時の睡眠と断眠後の睡眠状態に関して活性化は、睡眠の深さを上昇させ、逆に不活性化は深さ行った。

2）の低下を誘発することを見出し報告した 。PPARs や3）

4. 生化学的分析

AMPK は胎児や新生児においても発現しており、妊娠期・授乳期での母親の栄養状態は、胎児、新生児から幼強制水泳中のモノアミン系の神経伝達物質の海馬や線児にかけての代謝調節や脳機能発達に様々な影響を与え条体における放出量を、マイクロダイアリシス法を用ることが考えられる。しかし、その機構は環境要因と遺いてリアルタイムに採取し、HPLC で定量した。また、伝要因が複雑に関係し合っており、詳しいメカニズムは脳内の各種遺伝子発現の変化について、リアルタイム明らかとなっていない。本研究では、これらの仔マウス

RT-PCR を用いて増減を確認した。

において脳機能異常や代謝異常が引き起こされるメカニズムについて明らかにし、その対処法を探ることを目標とした。
1

近図1

結

久幸子

低出生体重モデルマウスの体重推移

果顕著に低下していたが（図 6）、成熟後（8 週齢）はこれら

1） 低出生体重モデルマウスの作成のパラメータに両群間で差は認められなかった（図 7）。

妊娠後期に 50% のカロリー制限を行うことにより、その母親マウスから生まれた仔マウスは出生時に低体重を示し、成長とともに急激な体重増加を起こす、低出生体重モデルマウスを作成した（図 1）。
2） 高次脳機能および代謝変化の測定
低出生体重モデルマウスを用い、成熟後における記憶・学習能などの高次脳機能変化や情動行動の変化、睡眠や生体リズムの変化について測定を行った結果、低出生体重モデルマウスは成熟後、不安様行動（図 2）およびう

図3

つ様行動の増加（図 3）、睡眠深度の増大（図 4）と活動強制水泳実験における無動時間量の低下（図 5）を示すことが明らかとなった。

図4
図 2 オープンフィールドにおけるセンターエリア滞在時間

ノンレム睡眠時の脳波デルタパワーの変動

3） マイクロダイアリシス法による神経伝達物質の測定

代謝変化を測定するため、血中グルコース、血中遊離うつ様行動の指標である、強制水泳テストに差が認め脂肪酸、血中ケトン体分画の測定、Glucose tolerance

られたことから、海馬および線条体におけるモノアミン

test や Insulin tolerance test を行ったところ、低出生体系に関して、マイクロダイアリシス法を用いてリアルタ

重モデルマウスは胎生期における血中グルコース濃度がイム（強制水泳中） に採取し、HPLCで定量したとこ

2

妊娠中のカロリー制限による次世代への影響とリスク

図5

活動量の変化図7

図6

胎児期における血中グルコース濃度

成熟期 (8 週齢 ) における Glucose tolerance test (GTT) およびInsulin tolerance test (ITT)

ろ海馬のドーパミン代謝産物およびセロトニン代謝産物が増大する傾向が認められた。
4） 仔マウスにおける脳内分子変化の解析
低出生体重モデルマウスの脳において、脂質代謝や摂食行動を制御する因子であり、ケトン体の合成に関わる遺伝子である PPAR α や 3-hydroxy-3-methylglutarylCoenzyme A synthase 2（Hmgcs2）の増大（図 8）、および情動行動の調節に関与するセロトニン受容体のmRNA 発現に減少が認められた。
考

図8

察

脂質代謝関連遺伝子の変化

本研究の結果より、妊娠中のカロリー制限は次世代に様々な影響を及ぼすことが明らかとなった。我々の以前動行動の制御に関与するセロトニンについても、代謝産の研究において、PPARαが睡眠制御に関与しているこ物の増大や受容体の遺伝子発現に減少が認められ、なおとが明らかとなっている 。本研究においても低出生体かつ低出生体重モデルマウスが不安様行動やうつ様行動重モデルマウスの脳において、PPARα mRNA が増大を示したことから、妊娠中のカロリー制限は、次世代にするとともに、睡眠深度の増大が認められた。また、情遺伝子変化を伴う脳機能異常および行動異常を引き起こ

2）

3

近久幸子

謝すリスクを増大させることが明らかとなった。

辞

脳内分子機構を把握するため、DNA マイクロアレイ

本研究を遂行するにあたり、研究助成を賜りました公を用いた網羅的解析を行ったが、PPAR αや Hmgcs2

益財団法人三島海雲記念財団ならびに関係者の皆様に心の他にも、免疫系や運動機能など様々なメカニズムが複より感謝申し上げます。本研究の遂行にあたり中心的な雑に関与していることが明らかとなったため、今後さら役割を果たしてくれた徳島大学大学院医科学教育部清水に詳細に調べていく必要性が示された。また、免疫組織

紀之君に深く感謝いたします。

染色を用いて、海馬の神経細胞数の測定を行ったが、変化が認められなかった。このため、他の脳部位やグリア

文細胞、神経新生についても今後測定・比較していく必要

1）Tasali E, et al.: Proc Natl Acad Sci U S A, 105, 1044-9,2008.
2）Chikahisa S, et al.: Endocrinology, 149, 5262-71, 2008.
3）Chikahisa S, et al.: Neuropharmacology, 57, 369-74,2009.
4）Isganaitis E, et al.: Diabetes, 58, 1192-200, 2009.
5）Shimizu N, et al.: PLoS One, 8, e64263, 2013.

があると考えられる。
要約

妊娠中のカロリー制限による低出生体重モデルマウスを作製し、モデルマウスにおける成熟後の行動解析と脳内代謝変化を測定することによって、以下の点が明らかとなった。低出生体重モデルマウスは成熟後、①不安様行動およびうつ様行動の増加、②睡眠深度の増大と活動量の低下、③脳内における脂質代謝関遺伝子の変化を示すことが明らかとなった 5）。

4

献