前向きコーホート研究に基づく先天異常、免疫アレルギーおよび小児発達障害のリスク評価と環境化学物質に対する遺伝的感受性の解明

文献情報

• 文献番号: 201624002A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 前向きコーホート研究に基づく先天異常、免疫アレルギーおよび小児発達障害のリスク評価と環境化学物質に対する遺伝的感受性の解明
• 課題番号: H26-化学-一般-002
• 研究年度: 平成28(2016)年度
• 研究代表者(所属機関): 岸 玲子(北海道大学 環境健康科学研究教育センター)

研究分担者(所属機関)

• 水上　尚典(北海道大学大学院　医学研究科)
• 馬場　剛(札幌医科大学　医学部)
• 千石　一雄(旭川医科大学　医学部)
• 有賀　正(北海道大学大学院　医学研究科)
• 篠原　信雄(北海道大学大学院　医学研究科)
• 梶原　淳睦(福岡県保健環境研究所　保健科学部)
• 松村　徹(いであ株式会社　環境創造研究所)
• 松浦　英幸(北海道大学大学院　農学研究院)
• 石塚　真由美(北海道大学大学院　獣医学研究科)
• 花岡　知之(北海道大学　環境健康科学研究教育センター)
• 佐田　文宏(中央大学保健センター　市ヶ谷分室)
• 荒木　敦子(北海道大学　環境健康科学研究教育センター)
• 宮下　ちひろ(北海道大学　環境健康科学研究教育センター)
• 池野　多美子(北海道大学　環境健康科学研究教育センター)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 化学物質リスク研究
• 研究開始年度: 平成26(2014)年度
• 研究終了予定年度: 平成28(2016)年度
• 研究費: 41,840,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究は，妊娠中の環境化学物質曝露が胎児期および小児期に与える健康影響を環境-遺伝交互作用を含めてリスク評価し，障害を予防する方策を明らかにすることを目的とする。地域ベースの37医療機関における大規模コーホートでは，妊娠初期の12週までに同意を得た妊婦を対象に，母体・臍帯血のPCBs・ダイオキシン類や有機フッ素化合物（PFAAs），ビスフェノールA（BPA），フタル酸エステル類などの環境化学物質濃度を測定し，曝露による先天異常，Small for Gestational Ageおよび低出生体重，免疫アレルギーへの影響と児の神経発達への直接的因果関係を評価する。環境-遺伝交互作用について，母児の化学物質解毒代謝酵素など一塩基多型（SNPs）解析により環境化学物質に対するハイリスク群を明らかにする。また，胎児期化学物質曝露による児のエピゲノム変化を明らかにし，さらに胎児期のエピゲノム変化が出生時，小児期から成人期へどのような影響を与えるか解明する。

研究方法

コーホート全体を追跡し，1，2，4，7歳時点のアレルギー・感染症や体格（身長・体重），1歳半，3，5，6，8歳で自閉スペクトラム症やADHD等の神経行動発達について評価した。化学物質曝露評価について，超微量血液からPCBs・ダイオキシン類・OH-PCB類の一斉分析方法を開発し，分析精度の信頼性を確認した。有機フッ素化合物（PFAAs）11種類の一斉分析測定系を確立した。微量血液試料中BPAを迅速処理，高精度で測定する生体試料分析法を同位体希釈LC/MS/MS法の分析方法を開発した。母体血中有機塩素系農薬29種類，胎児の代謝関連バイオマーカーの臍帯血中アディポサイトカイン濃度，胎児期の性腺機能の指標となる臍帯血中の性ステロイドホルモンを測定した。環境-遺伝交互作用について，化学物質の代謝酵素，核内受容体・疾患感受性関連の遺伝子領域の母児のSNPs （Fluidigm社EP1システム），および胎児期発育に必須であるインスリン様成長因子遺伝子IGF2等の臍帯血DNAメチル化と内分泌かく乱物質の曝露濃度との関連を解析した（QIAGEN社パイロシークエンサー）。

結果と考察

平成25年度の登録終了までに妊婦20,926名，出生時の新生児個票(19,280名)を回収した。2016年9月までに回収された1歳から７歳までの調査票を集計したところ，先天異常総数は623件（3.2%）で出生時の約2倍であった。頻度の高い順に先天性心疾患186人（うち先天性心室中隔欠損101人），停留精巣・触知精巣75人，および口唇・口蓋裂41人，染色体異常42人（うちダウン症26人）などであった。母体血中PFOS濃度の増加は総アディポネクチン濃度の増加と関連し，逆に体格（ポンデラル指数）の低下と関連し，その傾向は特に男児で強く認められた。PFAAs曝露は児のアディポサイトカインと成長に影響することが示唆された。母体血中農薬Parlar26濃度が高いほど女児の出生体重が低下した。一方，胎児期のフタル酸エステル類（DEHP）曝露と甲状腺濃度，精神運動発達との関連は認められなかった。母の遺伝子型で層別したところ，出生体重の減少は妊娠中の母体血漿コチニン値と用量反応関係を示し, 化学物質の代謝やDNA修復遺伝子が，たばこ煙の化合物への曝露による胎児発育への影響について大きな役割を果たす可能性が示唆された。母の喫煙と遺伝子型について，AHR-GG型，CYP1A1-AG/GG型およびXRCC1-CT/TT型をもつ妊婦では，BPDE代謝物やBPDE-DNA付加体が多く生成されるために，これらの遺伝子多型と妊娠中の喫煙の組み合わせによって出生体重の平均が145g小さくなる可能性が示唆された。IGF2メチル化とポンデラル指数との間に正の相関が認められ，さらに媒介分析の結果，IGF2メチル化がPFOA曝露によるポンデラル指数の減少を仲介しており，その影響の20%を説明できることが示された。

結論

長鎖のPFAAs曝露は臍帯血中のアディポサイトカインや性ホルモンに影響があり，いずれの影響も児の性別により異なる可能性が示唆された。本研究は，多様な化学物質の胎児期曝露が引き起こす児の成長・発育や免疫アレルギーなどの次世代影響について，一般的なヒトの集団で科学的に明らかにした。引き続き胎児期および生後の曝露評価を継続しサンプルサイズを増やす。本研究で世界的に初めて化学物質による胎生期の性腺機能への影響を明らかにしたが，今後，成長に伴い性役割行動や第二次性徴発来時期などの性機能にも影響を与えるのか，追跡により明らかにする。

公開日・更新日

• 公開日: 2017-06-07
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201624002B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 前向きコーホート研究に基づく先天異常、免疫アレルギーおよび小児発達障害のリスク評価と環境化学物質に対する遺伝的感受性の解明
• 課題番号: H26-化学-一般-002
• 研究年度: 平成28(2016)年度
• 研究代表者(所属機関): 岸 玲子(北海道大学 環境健康科学研究教育センター)

研究分担者(所属機関)

• 水上　尚典(北海道大学大学院医学研究科生殖・発達医学講座産科・生殖医学分野)
• 遠藤　俊明(札幌医科大学医学部産婦人科学講座)
• 馬場　剛(札幌医科大学医学部産婦人科学講座)
• 千石　一雄(旭川医科大学医学部産婦人科学講座)
• 野々村　克也(北海道大学大学院医学研究科腎泌尿器外科学分野)
• 有賀　正(北海道大学大学院医学研究科生殖・発達医学講座小児科学分野)
• 梶原　淳睦(福岡県保健環境研究所保健科学部生活化学課)
• 松村　徹(いであ株式会社環境創造研究所)
• 松浦　英幸(北海道大学大学院農学研究院応用生命科学部門生命有機化学分野)
• 石塚　真由美(北海道大学大学院獣医学研究科環境獣医科学講座毒性学教室)
• 花岡　知之(北海道大学環境健康科学研究教育センター)
• 佐田　文宏(東京医科歯科大学難治疾患研究所)
• 池野　多美子(北海道大学環境健康科学研究教育センター)
• 荒木　敦子(北海道大学環境健康科学研究教育センター)
• 佐々木　成子(北海道大学大学院医学研究科社会医学講座公衆衛生学分野)
• 吉岡　英治(旭川医科大学医学部健康科学講座地域保健疫学分野)
• 宮下　ちひろ(北海道大学環境健康科学研究教育センター)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 化学物質リスク研究
• 研究開始年度: 平成26(2014)年度
• 研究終了予定年度: 平成28(2016)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究は、妊娠中の環境化学物質曝露が胎児期および小児期に与える健康影響を環境-遺伝交互作用を含めてリスク評価し，障害を予防する方策を明らかにすることを目的とする。地域ベースの37医療機関における大規模コーホートでは，妊娠初期の12週までに同意を得た妊婦を対象に，母体・臍帯血のPCBs・ダイオキシン類や有機フッ素化合物（PFAAs），ビスフェノールA（BPA），フタル酸エステル類などの環境化学物質濃度を測定し，曝露による先天異常，Small for Gestational Age（SGA）および低出生体重（LBW），免疫アレルギーへの影響と児の神経発達への直接的因果関係を評価する。環境-遺伝交互作用について，母児の化学物質解毒代謝酵素などの一塩基多型（SNPs）による環境化学物質曝露に対するハイリスク群を明らかにする。また，胎児期化学物質曝露による児のエピゲノム変化を明らかにし、胎児期のエピゲノム変化が出生時、小児期から成人期へどのような影響を与えるか解明する。

研究方法

コーホート全体を追跡し，1，2，4，7歳時点のアレルギー・感染症や体格（身長・体重），1歳半，3，5，6，8歳でASD/ADHD等の神経行動発達、12-13歳の第二次性徴発来を評価した。化学物質曝露評価について、超微量血液からPCBs・ダイオキシン類・OH-PCB類の一斉分析方法を開発し，分析精度の信頼性を確認した。PFAAs11種類の一斉分析の測定系を確立した。微量血液試料中BPAおよびBPAフリー体を高精度で測定する、同位体希釈LC/MS/MS法による生体試料分析法を開発した。母体血中有機塩素系農薬29種類を測定した。胎児のバイオマーカーとして、臍帯血中の代謝関連アディポサイトカイン濃度、性腺機能の指標となる性ステロイドホルモンを測定した。環境-遺伝交互作用について，化学物質の代謝酵素，核内受容体・疾患感受性関連の遺伝子領域の母児SNPs(Fluidigm社EP1システム)，および胎児期発育に必須であるインスリン様成長因子遺伝子IGF2等の臍帯血DNAメチル化と内分泌かく乱物質の曝露濃度との関連を網羅的に解析した(QIAGEN社パイロシークエンサー)。

結果と考察

参加登録妊婦20,926名のうち、新生児個票を得た19,280名（多胎児含む）の妊娠転帰は，生産18,938名（98.24%），死産（妊娠22週以降）64名（0.33%），自然流産209名（1.08%），人工流産56名（0.29%）であった。先天異常総数は623件（3.2%）で頻度の高い順に先天性心疾患186人（うち先天性心室中隔欠損101人），停留精巣・触知精巣75人，および口唇・口蓋裂41人，染色体異常42人（うちダウン症26人）であった。胎児期フタル酸エステル類曝露と停留精巣リスクの関連は認められなかった。化学物質について引き続き曝露評価を行っている。母体血中PFDoDA, PFTrDAPFOS, PFHxS濃度は高いほど4歳児のアレルギー発症リスクが量反応的に低下し、感染症リスクが増加し、特に男児で顕著であった。母体血中ダイオキシン類濃度が増加するほど喘息リスクが増加した。母体血中の塩素系農薬濃度が増加するほど男児でテストステロン，プロラクチンが低下した。一方女児では影響は認められなかった。BPAフリー体は保存血液中から検出されず，試料へのBPAコンタミネーションはなかった。胎児期のBPA曝露は女児の6か月MDIスコアと，TSHレベルで負の関連がみられた。男児では，臍帯血中BPA濃度が約2.7倍になると，生後18ヵ月の中耳炎リスクが6倍に上昇した。フタル酸エステル類の胎児期曝露と甲状腺濃度（FT4,TSH），精神運動発達ともに関連はなかった。母の喫煙と遺伝子型について、AHR-GG型，CYP1A1-AG/GG型、XRCC1-CT/TT型をもつ妊婦では，BPDE代謝物やBPDE-DNA付加体が多く生成され、これらの遺伝子多型と妊娠中の喫煙が組合わさると出生体重の平均が145g小さくなる可能性が示唆された。IGF2メチル化とポンデラル指数が正の相関し，さらに媒介分析でIGF2メチル化がPFOA曝露によるポンデラル指数の減少を仲介しており，その影響の20%を説明した。

結論

本研究は、多様な化学物質の胎児期曝露が引き起こす次世代影響の全体像および詳細について、一般的なヒトの集団で科学的に明らかにした。引き続き胎児期および生後の曝露評価を継続しサンプルサイズを拡大する。今後、化学物質による胎生期の性腺機能への影響が，その後の性役割行動などの性分化や第二次性徴発来のタイミングなどの性機能にも影響を与えるのか，ヒトの疫学研究で明らかにする。

公開日・更新日

• 公開日: 2017-06-07
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201624002C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: わが国初の大規模な前向き出生コーホート研究で，参加登録妊婦20,926名，出生児20,816名を継続して追跡している。近年使用量が増えている有機フッ素化合物，フタル酸類等の胎児期曝露を最新の微量分析法で正確に測定し，先天異常，出生時体格，神経行動発達，アレルギー感染症，内分泌ホルモン，発達障害などへの次世代影響について遺伝的ハイリスク群の解明やエピゲノム作用を含め種々のリスク評価を行った。 今後，成長に伴い性役割行動や第二次性徴発来時期などの性機能にも影響を与えるのか，追跡により明らかにできる。
• 臨床的観点からの成果: 母体血Dioxin濃度が高いほど男児で出生時体重低下，臍帯血IgE低下，生後6か月ベイリー運動発達遅延，生後18か月感染症や7歳喘息リスクが上昇した。有機フッ素化合物のPFDoDA, PFTrDA, PFOS, PFHxSは母体血中濃度が高いほど4歳の感染症リスクが上昇し，免疫抑制が見られた。男児の血中E2増加とT/E2，P4，インヒビンB低下とも関連した。臍帯血BPA濃度が高いほど7歳までの中耳炎リスクが上昇した。今後，疫学データを蓄積することにより疾患の予防対策に結びつけることができる。
• ガイドライン等の開発: WHOでは環境化学物質の次世代影響に注目し，UNEP(国連環境プログラム)とも連携し，報告書を作成している。近年は特に人を対象に各国で疫学研究のデータが蓄積されてきており，環境化学物質規制に関するガイドライン作成や基準値策定のための科学的根拠を国際的に重要視してきている。本研究では化学物質曝露による次世代影響を明らかにしてきたが，WHO等との国際協力を進めながら，国際的なガイドライン作成や基準値策定のための科学的根拠として今後，日本発の最新のデータを提供できる。
• その他行政的観点からの成果: 本研究は有機フッ素化合物，フタル酸エステル類，ビスフェノールA （BPA），Dioxin類などの化学物質曝露による影響の性差や遺伝的ハイリスク群を考慮した予防策の必要性を示した。特に低出生体重については化学物質の代謝酵素やDNA修復に関与する遺伝子の一塩基多型（SNPs）によっては出生体重の平均値が数百g小さくなる可能性が示唆された。我が国では近年，低出生体重が増加しているが，環境化学物質の関与，特にエピゲノム修飾が関与する可能性も示唆された。
• その他のインパクト: POPs条約により規制されている化学物質のみならず，近年，増加している有機フッ素化合物や短半減期物質のフタル酸エステル類，ビスフェノールAを対象としているので，対策の必要性を検討する際の科学的な基礎資料となる。本研究を実施する北海道大学環境健康科学研究教育センターは，これまでの研究成果により2015年からWHO研究協力センター（環境化学物質による健康障害の予防）に正式認証された。グローバルな連携・協力政策に日本発のエビデンスとして貢献できる。

発表件数

• 原著論文（和文）: 9件
• 原著論文（英文等）: 32件
• その他論文(和文): 28件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 37件
• 学会発表(国際学会等): 35件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Sasaki S., Limpar M., Sata F., et al; Interaction of maternal caffeine intake during pregnancy and CYP1A2 C164A polymorphism affects infant birth size in the Hokkaido Study; Pediat Res , 82 (1) , 19-28 (2017); 10.1038/pr.2017.70.
• 原著論文2: Minatoya M., Sasaki S., Araki A., et al ; Cord blood bisphenol A levels and reproductive and thyroid hormone levels of neonates: The Hokkaido Study on Environment and Children’s Health; Epidemiology , 28 (Suppl 1) , S3-S9 (2017); 10.1097/EDE.0000000000000716.
• 原著論文3: Kishi R., Zhang J. J. , Ha E. H., et al; Birth Cohort Consortium of Asia (BiCCA): Current and Future Perspectives; Epidemiology , 28 (Suppl 1) , S19-S34 (2017); 10.1097/EDE.0000000000000698.
• 原著論文4: Kishi R., Araki A., Minatoya M., et al; e Hokkaido birth cohort study on environment and children’s health: Cohort profile-updated 2017; Environ Health Prev Med , 22 (1) , 46- (2017); 10.1186/s12199-017-0654-3.
• 原著論文5: Goudarzi H., Miyashita C, Okada E., et al; Prenatal Exposure to Perfluoroalkyl Acids and Prevalence of Infectious Diseases up to 4 Years of Age; Environ Int , 104 , 132-138 (2017); 10.1016/j.envint.2017.01.024.
• 原著論文6: Araki A., Mitsui T., Goudarzi H., et al; Prenatal di(2-ethylhexyl) phthalate exposure and disruption of adrenal androgens and glucocorticoids levels in cord blood: The Hokkaido Study; Sci Total Environ , 581-582 , 297-304 (2017); 10.1016/j.scitotenv.2016.12.124
• 原著論文7: Kobayashi S., Azumi K., Goudarzi H., et al; Effects of prenatal perfluoroalkyl acid exposure on cord blood IGF2/H19 methylation and ponderal index: the Hokkaido study; J Expo Sci Environ Epidemiol , 27 (3) , 251-259 (2017); 10.1038/jes.2016.50.
• 原著論文8: Minatoya M., Itoh S., Araki A., et al; Associated factors of behavioural problems in children at preschool age: the Hokkaido study on environment and children's health; Child Care Health Dev. , 43 (3) , 385-392 (2017); 10.1111/cch.12424
• 原著論文9: Minatoya M., Araki A., Miyashita C., et al; Prenatal di-2-ethylhexyl phthalate exposure and cord blood adipokine levels and birth size: The Hokkaido study on environment and children's health; Sci Total Environ. , 579 , 606-611 (2017); 10.1016/j.scitotenv.2016.11.051
• 原著論文10: Kobayashi S., Sata F., Miyashita C., et al; Dioxin-metabolizing genes in relation to effects of prenatal dioxin levels and reduced birth size: The Hokkaido Study; Reprod Toxicol. , 67 , 111-116 (2017); 10.1016/j.reprotox.2016.12.002
• 原著論文11: Goudarzi H., Araki A., Itoh S., et al; The Association of Prenatal Exposure to Perfluorinated Chemicals with Glucocorticoid and Androgenic Hormones in Cord Blood Samples: The Hokkaido Study; Environ Health Perspect , 125 (1) , 111-118 (2017); 10.1289/EHP142
• 原著論文12: Kobayashi S, Sata F, Sasaki, S. et al.; Modification of adverse health effects of maternal active and passive smoking by genetic susceptibility: Dose-dependent association of plasma cotinine with infant birth size among Japanese women-The Hokkaido Study.; Reprod Toxicol. , 74 , 94-103 (2017); 10.1016/j.reprotox.2017.09.002.
• 原著論文13: Yila T. A., Araki A., Sasaki S., et al ; Predictors of folate status among pregnant Japanese women: the Hokkaido Study on Environment and Children's Health, 2002-2012 ; Br J Nutr.  , 115 (12) , 2227-2235 (2016); 10.1017/S0007114516001628&nbsp
• 原著論文14: Yamamoto J., Minatoya M., Sasaki S., et al ; Quantifying bisphenol A in maternal and cord whole blood using isotope dilution liquid chromatography/tandem mass spectrometry and maternal characteristics associated with bisphenol A; Chemosphere  , 164 , 25-31 (2016); 10.1016/j.chemosphere.2016.08.001&nbsp
• 原著論文15: Mitsui T., Araki A., Miyashita C., et al ; The Relationship between the Second-to-Fourth Digit Ratio and Behavioral Sexual Dimorphism in School-Aged Children ; PLoS One  , 11 (1) , e0146849- (2016); 10.1371/journal.pone.0146849&nbsp
• 原著論文16: Mitsui T., Araki A., Goudarzi H., et al ; Effects of adrenal androgens during the prenatal period on the second to fourth digit ratio in school-aged children ; Steroids  , 113 , 46-51 (2016); 10.1016/j.steroids.2016.06.009&nbsp
• 原著論文17: Minatoya M., Nakajima S., Sasaki S., et al ; Effects of prenatal phthalate exposure on thyroid hormone levels, mental and psychomotor development of infants: The Hokkaido Study on Environment and Children's Health ; Sci Total Environ.  , 565 , 1037-1043 (2016); 10.1016/j.scitotenv.2016.05.098&nbsp
• 原著論文18: Kobayashi S., Sata F., Sasaki S., et al ; Combined effects of AHR, CYP1A1, and XRCC1 genotypes and prenatal maternal smoking on infant birth size: Biomarker assessment in the Hokkaido Study ; Reprod Toxicol  , 65 , 295-306 (2016); 10.1016/j.reprotox.2016.08.020&nbsp
• 原著論文19: Kato S., Itoh S., Yuasa M., et al; Association of perfluorinated chemical exposure in utero with maternal and infant thyroid hormone levels in the Sapporo cohort of Hokkaido Study on the Environment and Children's Health; Environ Health Prev Med , 21 , 334-344 (2016); 10.1007/s12199-016-0534-2
• 原著論文20: Itoh S., Araki A., Mitsui T., et al; Association of perfluoroalkyl substances exposure in utero with reproductive hormone levels in cord blood in the Hokkaido Study on Environment and Children's Health; Environ Int , 94 , 51-59 (2016); 10.1016/j.envint.2016.05.011

公開日・更新日

• 公開日: 2017-07-12
• 更新日: 2023-04-28

収支報告書

• 文献番号: 201624002Z
• 報告年月日: 2017年06月15日

収入

• (1)補助金交付額: 54,392,000円
• (2)補助金確定額: 54,392,000円
• 差引額 [(1)-(2)]: 0円

支出

研究費 (内訳)	直接研究費	物品費	12,729,606円
		人件費・謝金	9,509,370円
		旅費	2,113,244円
		その他	17,487,884円
	間接経費		12,552,000円
	合計		54,392,104円

備考

備考

支出合計の差異は、預金利息104円を含むため。

公開日・更新日

• 公開日: 2018-06-04
• 更新日: -