2019 Fiscal Year Research-status Report
メタボロミクスが究明する低出生体重児疾患発症リスク因子解明による先制医療の実現
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18K07829
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
加賀 直子 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80338342)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 ひかり 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60338374)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 胎生期低栄養 / メチルドナー補充 / 非感染性慢性疾患（NCDs） / 血中代謝物 / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胎芽・胎生期の負の環境は、将来の虚血性心疾患・糖尿病・高血圧・メタボリック症候群・神経発達障害等の非感染性慢性疾患（NCDs）発症リスクを増加させる（DOHaD学説）。本研究では、胎生期低栄養仔のNCDs発症リスク増加の要因としてメチルドナー不足によるDNAメチル化低下等のエピゲノム変化に着目し、血中代謝物の解析からリスク因子の同定及び機序の解明を目指す。
妊娠中糖質カロリー制限母ラットへ出産後、葉酸・ベタイン・コリンを含む高メチルドナー食を与え1週間母乳を介し仔へメチルドナー補充を行った。その結果、低栄養出生仔血中で変動していた2-hydroxybutyrateを含む5種類の代謝物が、対照群レベルまで回復した。（2018年度報告）
近年分析技術の進歩に伴い、極性代謝物であるDアミノ酸と疾患との関連性が注目されている。D/Lセリン比が腎機能低下と逆相関するという報告から、2019年度は先ずDアミノ酸分析を試みた。新生仔では血中D/Lセリン比に差はみられなかったが、一週齢仔では有意差はないものの低栄養仔で増加、メチルドナー補充により減少する傾向を示した。
授乳期のメチルドナー補充に有用性が見られたことから次に、妊娠後期のメチルドナー補充の効果を検証した。妊娠後期のメチルドナー補充は、低栄養胎仔血中で変動していた2-hydroxybutyrate, 3-hydroxybutyrate,α-amino-n-butyrateを含む13の代謝物レベルを回復または回復傾向へ導いた。
2-hydroxybutyrate は早期の耐糖能異常のマーカーであることが報告されており、胎仔・新生仔・一週齢仔すべてにおいて低栄養仔血中で有意に上昇していたが、授乳期・妊娠後期のメチルドナー補充で回復する傾向がみられた。これらのことから早期のメチルドナー補充が、耐糖能異常の軽減に寄与する可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では胎生期低栄養環境暴露によるNCDs発症リスクを解明するため、低栄養における代謝の変動および早期（妊娠後期・授乳期）のメチルドナー補充による代謝の変動（回復）を表現型により近い血中代謝物を用いて解析する。
2019年度まではキャピラリー電気泳動質量分析計および液体クロマトグラフィー質量分析計を用いて、極性画分の代謝物を解析した。
低栄養・メチルドナー補充による代謝の変動は極性物質のみでは説明できず、脂質代謝にも関与していることが推測される。しかしながら、通常業務である依頼分析が多忙であったため、計画していたより複雑な非極性（脂質）画分の代謝物解析まで進めることができなかった。従ってやや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では胎生期・発生期の低栄養環境が、DNAメチル化等のエピゲノム変化をもたらしNCDs発症リスクに関与することに着目し、早期のメチルドナー補充による影響を血中代謝物変動から解析している。2018、2019年度の血中極性代謝物解析より、妊娠後期および母乳を介した早期のメチルドナー補充は、胎生期低栄養環境暴露により変動した耐糖能異常を示唆する一部の極性代謝物の血中レベルを回復させた。
低栄養出生仔の疾病発症リスクについて脂質代謝との関連性が疑われている。胎生期低栄養出生仔は、肝臓の脂肪変性リスクやグルココルチコイド過剰暴露による高血圧リスクが増加、更に肥満と同様、抗インスリン抵抗性作用を持つレプチンに対し抵抗性を示すという報告がある。肥満の場合、肥大化した脂肪細胞から遊離脂肪酸の放出が増加し血中遊離脂肪酸レベルが上昇、インスリン抵抗性を進行させる。加えて、血中遊離脂肪酸レベルの上昇は、心機能低下との関連性も示唆されている。
本年度は血中非極性（脂質）代謝物の変動から低栄養で惹起されるNCDs発症リスク因子の解明と、低栄養に起因する脂質変動へのメチルドナー補充の寄与について解析を行う。血清の非極性画分には多様な脂質分子が存在する。しかしながらその幅広い分子特性により一度の分析ですべての代謝物を測定することはできない。
まずは、血中遊離脂肪酸について低栄養・メチルドナー補充による変動を解析する。次に、当施設で分析手法が既に確立されている胆汁酸についても同様の変動解析を行う。胆汁酸はコレステロール異化の最終産物であり脂質の吸収排泄を調節している。近年では糖・脂質代謝改善への関与が報告されてきている。
その後可能であれば、血清の非極性（脂質）画分を薄層クロマトグラフィー（TLC）で大まかに分離し、差異のあった画分について質量分析計を用い詳細な解析を行いたい。
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| Causes of Carryover |
1年目に続き2年目も極性代謝物解析を行っていた結果、脂質解析法の検討・脂質分析のために予定していた試薬・カラム等の消耗品の購入が少なかった。また、海外学会での成果発表を行うための成果が得られなかったことで旅費の使用が少なかったことが挙げられる。
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