Titanium dioxide exposure during gestation is critical to worsen DSS-induced colitis

ヒトの腸内は、身体の免疫システムが数兆個もの微細な居住者と共存することを学ぶ、複雑な景観を持つ活気に満ちた生態系である。ホメオスタシスとして知られるこの繊細なバランスは、出生時に固定されているのではなく、生命の極めて初期の段階で注意深く構築されるものである。哺乳類において、出生前の期間と授乳期間は、有害物質を血流から遮断する壁である腸管バリアが形成される重要な窓口となる。もしこのバリアが早い段階で損なわれると、体は将来的に腸内の自然な細菌を許容することに苦労する可能性があり、それが大腸炎のような慢性炎症や疾患につながる可能性がある。科学者たちは、環境要因がこのプロセスを乱す可能性があることを古くから知っていたが、そのような混乱が生じる具体的なタイミングについては謎のままであった。そのような要因の一つが、食品の色や質感の向上に使用される一般的な白色顔料である二酸化チタンである。キャンディ、乳製品、飲料によく含まれているこれらの粒子は、微小なものからナノサイズのものまで存在する。先行研究では、成体の動物にこれらの粒子を曝露させると、腸管バリアが弱まり、既存の炎症が悪化することが示されている。しかし、妊娠中の曝露と授乳中の曝露のどちらが、発達中の子孫に対してより大きな影響を与えるのか、あるいはその影響が男女間で異なるのかについては不明であった。

研究チームは、二酸化チタン（食品表示ではE171として知られる）への曝露のタイミングが、どのように腸の健康に影響を与えるかに焦点を当て、マウスを用いた研究を通じて、これらの疑問に答えるべく取り組んだ。彼らは妊雌のマウスを、妊娠中のみ、授乳中のみ、あるいは両方の期間にわたって、添加物を飲料水を通じて曝露させるという特定の条件下に分けられたグループに分割した。対照群には曝露を行わなかった。研究者たちは、その後、子孫が成体になるまで待ち、彼らの腸がどのように発達したか、そして炎症性腸疾患のモデルである化学物質（大腸炎を誘発するもの）に対してどのように反応するかを観察した。彼らは腸の物理的構造を調べ、腸壁を物質がどれほど通り抜けやすいかを測定し、内部に生息する細菌のコミュニティを分析し、免疫ストレスの兆候を調査した。

研究の結果、曝露のタイミングは極めて重要であり、妊娠期が最も決定的な時期であることが明らかになった。雄の子孫が、母親が妊娠している間のみ添加物に曝露された場合、授乳中のみに曝露された場合と比較して、将来的に、より重度の型の大腸炎を発症した。実際、最も深刻な炎症は、妊娠中と授乳中の両方に曝露された雄に見られたが、この脆弱性を高める主な要因は、妊娠中の曝露によるものであった。研究者たちは、妊娠中の曝露が、授乳中の曝露とは異なる方法で、腸内の粘液産生細胞の数を増加させ、腸のひだの長さを変化させることを発見した。興味深いことに、雄の子孫は一般的に、雌よりもこれらの有害な影響に対して敏感であった。雌雄ともに腸内細菌の変化が見られたが、雄のマウスは、本来腸内に留まるべきタンパク質の漏出量の増加を含む、より顕著な腸管バリア機能の乱れを示した。

腸内細菌の組成も、曝露がいつ行われたかによって変化した。雄のマウスでは、授乳期間中の曝露は細菌種の多様性を増加させたが、妊娠中の曝露には同様の効果はなかった。しかし、腸の粘膜を維持するのに役立つことで知られる、アッカーマンシア・ムシニフィラ（Akkermansia muciniphila）という特定の有益な細菌は、授乳中または両方の期間に曝露があった場合に、その存在量が増加した。これは、体が粒子のストレスに対して、有益な細菌を動員することで補償しようとしている可能性を示唆しており、この反応は授乳期においてより強力であるようである。こうした細菌の変化にもかかわらず、腸壁への物理的な損傷と炎症の重症度は、胎生期の曝露と最も強く関連していた。雌の子孫においても、影響の方向性は同様であったが、程度はより軽微であった。彼女たちも妊娠中に曝露されると大腸炎の重症度が増加したが、全体的な腸管バリアは雄よりも高い回復力を維持していた。

これらの知見は、妊娠の期間が腸管バリアの発達における特異的に敏感な時期であることを示唆している。母親がこの期間に二酸化チタンを含む食品を摂取すると、粒子が胎盤を通過して発達中の胚に到達し、動物が生まれる前に腸の設計図を変化させてしまう可能性がある。この早期の混乱は永続的な痕跡を残し、特に雄において、将来の深刻な腸の炎症に対する脆弱性を高める。本研究は、二酸化チタンがヒトの炎症性腸疾患を引き起こすと主張するものではないが、特定の発達上の脆弱性を浮き彫りにしている。これは、この一般的な食品添加物に関連するリスクが、生命の全段階において一様ではないことを示しており、胎生期は授乳期よりも、長期的な腸の防御機能の安定性に対して大きな脅威となることを示している。公衆衛生の観点からは、次世代の腸の健康に対する結果は深刻かつ長期的なものになる可能性があるため、妊娠中の食事曝露に対して慎重な検討が必要であることを示唆している。