炭水化物の供給源と量がマウスの中枢神経系のcaspase-1活性に及ぼす性別依存の影響

研究背景

世界的な高齢化が進む中、認知障害や認知症の発症率が急速に増加しています。その中でもアルツハイマー病は最も一般的な高齢者認知症の形式です。研究によれば、糖尿病などの代謝異常は認知機能低下のリスクを増加させるとされています。慢性炎症、酸化ストレス、免疫細胞の活性化がその主な要因であり、これらの反応は食事と密接に関連しています。性ホルモンが代謝と免疫プロセスを調節できることは既に知られています。この基盤に基づき、Rasa Valiaugaのチームは、長期的な食事の変動が炎症小体の活動を通じて神経系の機能に影響を与え、その表現型が性別依存である可能性があると考えました。

研究出典

この研究はRasa Valiauga、Sarah Talley、Mark Khemmaniなどによって共同実施され、その成果は《Journal of Neuroinflammation》（2024年、巻21：151）に発表されました。

研究目的と方法

研究者たちは5週齢の雄性および雌性のトランスジェニックマウスを選び、これらのマウスは体内のcaspase-1の生物発光報告遺伝子を発現しており、体内の活性を監視できます。すべてのマウスはそれぞれ頭窓手術を受け、6週齢から26週齢の間に、対照食（複合炭水化物65%、脂肪15%）および高血糖指数食（砂糖由来の炭水化物65%、脂肪15%）、またはケトジェニックダイエット（複合炭水化物1%、脂肪79%）を与えられました。研究では、マウスに対して耐糖能試験を実施し、IVIS体内イメージングシステムを使って脳からの生物発光を定量化しました。また、サイトカインビーズ配列を用いて血中サイトカインレベルを測定し、16SリボソームRNA遺伝子アンプリコンシークエンシング法でマウスの糞便中の腸内微生物群を研究しました。これらの食事の変化が行動に与える影響も評価しました。

研究結果

ケトジェニックダイエットは雄性および雌性マウスの両方で体重増加と耐糖能の低下を引き起こしました。雄性マウスでは、高血糖指数食がcaspase-1生物発光センサー活性を増加させ、一方、雌性マウスではケトジェニックダイエットがセンサー活性を増加させました。これらの変化は、テストされたマウスの血清中に炎症性サイトカインレベルの増加と不安行動の出現と関連していました。腸内微生物群の組成は異なる食事の間で顕著な違いが見られましたが、研究者たちは食事、耐糖能、またはcaspase-1シグナルの間に明確な関連を見つけられませんでした。

結論と意義

研究は、食事の構成、特に炭水化物の供給源と量が中枢神経系の炎症小体活性化および行動に性別特異的な影響を与えることを示しました。雄性マウスは不安行動の増加を示しました。この表現型が腸内微生物群の変化と関連しているかどうかを確定するためには、さらなる研究が必要です。

本研究のハイライト

マウスの性別が食事の影響に及ぼす研究には革新性があり、独特な研究方法を採用しました——caspase-1生物センサーを用いてマウスの脳内炎症小体の活性を監視し、腸内菌群と行動の関連性を探求しました。