著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Animals

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

青海・チベット高原は平均標高が4000メートルを超え、年平均気温が0℃を下回る、低酸素で寒冷な地域です。そこに暮らすウシ科の家畜ヤクは、寒さへの適応を遂げてきた動物です。子牛の生存率は、牧畜を営む人々の収入にも直結します。生まれたばかりの子牛は母胎の外の寒さにさらされます。熱を十分につくれないと、低体温や発育の遅れにつながります。

哺乳類の脂肪組織には、主に脂肪をためる「白色脂肪」と、熱をつくる働きを持つ「褐色脂肪」があります。褐色脂肪の細胞は、小さな脂肪滴を多数持つ「多房性」です。白色脂肪の細胞は、大きな脂肪滴を一つ持つ「単房性」です。ヒツジ、ヤギ、ウシでは、生まれた直後に腎臓のまわりにある褐色脂肪が、生後数週間のうちに白色脂肪のような状態へ変わることが知られています。この変化は「白色化」と呼ばれますが、その仕組みはよく分かっていません。

研究チームは、極寒の地で暮らすヤクの子牛を対象にしました。腎臓周囲の脂肪が生後に褐色から白色へ移り変わる際に、分子と代謝にどのような変化が起きるのかを、熱産生と脂質代謝に注目して明らかにすることを目指しました。

何を、どのように調べたか

対象は、中国青海省の標高3100メートルにある繁殖施設の健康な雄の子牛12頭です。子牛は放牧される母親について過ごし、母親から自然に哺乳されていました。人工乳や追加の給餌は与えられていません。2023年4月に、生後1日の6頭（平均体重14.32キログラム）と、生後30日の6頭（平均体重26.74キログラム）から腎臓周囲の脂肪組織を採取しました。採取時の平均気温は−2℃でした。

研究チームはまず、組織の見た目と、顕微鏡で見た細胞の形を比べました。あわせて、単位面積あたりの多房性細胞と単房性細胞の数、中性脂肪（トリグリセリド）の含量も比べました。

さらに各群6頭で、組織に含まれる多数の小さな分子を網羅的に測る代謝物解析（メタボローム解析）と、脂肪酸の構成比の分析を行いました。組織の量が限られていたため、遺伝子の働き具合を網羅的に調べるRNAシーケンシング（トランスクリプトーム解析）は各群3頭で行いました。同じ個体を使い、別の方法（RT-qPCR）でも結果を確認しています。

最後に、遺伝子の変化と代謝物の変化を突き合わせ、互いに連動して変わるものを探しました。論文では、生後1日の組織を褐色脂肪、生後30日の組織を白色脂肪として比較しています。

主な報告結果

腎臓周囲の脂肪は、生後1日では赤褐色でしたが、生後30日には薄いピンク色になっていました。顕微鏡で見ると、生後1日の組織は主に多房性の細胞でできていました。生後30日では大半が単房性の白色脂肪様の細胞に変わっていましたが、多房性の細胞も一部残っていました。生後1日と比べて、生後30日では多房性細胞の密度が有意に減り、単房性細胞の密度が有意に増えました。中性脂肪の含量も、生後30日のほうが有意に高くなっていました。

遺伝子の解析では、両時期の間で発現量に差がある遺伝子が1000個見つかりました。このうち551個が上昇し、449個が低下していました。生後30日で変化した遺伝子には、PPAR経路、細胞膜の材料となるグリセロリン脂質の代謝、インスリン経路などに関わるものが多く含まれていました。一方、発現が低下した遺伝子には、熱産生やミトコンドリアでのエネルギー産生（酸化的リン酸化）に関わるものが集まっていました。著者らはこれを、脂肪を酸化して熱をつくる状態から、脂肪を合成してためる状態への切り替えを示すものと解釈しています。また、熱産生に関わる遺伝子13個と、脂質代謝に関わる遺伝子24個が特定されました。

代謝物の解析では、両時期の組織ははっきり異なるまとまりに分かれました。基準を満たして差があるとされた代謝物は17種類で、そのうち6種類が生後30日で増加し、11種類が減少していました。

遺伝子と代謝物の両方の解析で共通して浮かび上がった経路は四つありました。エネルギー調節に関わるAMPK経路、FoxO経路、脂肪細胞での脂肪分解の調節、グリセロリン脂質代謝です。

遺伝子と代謝物の連動も調べられました。GPAMやPLIN1など脂質代謝に関わる遺伝子は、リン脂質の一種であるホスファチジン酸や酸化ホスファチジルセリンと同じ向きに増減していました。一方、ホスファチジルエタノールアミンとは逆向きに変化していました。脂肪酸の利用に関わるCPT1Cなどの遺伝子は、これと反対の傾向を示しました。

脂肪酸の構成比では、生後1日の褐色脂肪で、パルミチン酸、γ-リノレン酸、アラキドン酸、EPA、DHAなどの割合が高くなっていました。生後30日の白色脂肪では、ステアリン酸とオレイン酸の割合が高くなっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、ヤクの子牛の腎臓周囲の脂肪が生後1か月で褐色から白色様へ移行する過程を明らかにしたと結論づけています。この過程では、熱産生に関わる遺伝子、脂質代謝に関わる遺伝子、代謝物が連動して変わっていました。脂肪酸構成の違いについて著者らは、両組織の機能の違いを示唆するものと述べています。熱をつくる褐色脂肪では、呼吸や熱産生を支えると報告されてきた多価不飽和脂肪酸の割合が高く、脂肪をためる白色脂肪では貯蔵に適した脂肪酸の割合が高いという違いです。生後30日でも多房性の細胞が残っていたことについては、寒冷な環境への適応と関係している可能性を仮説として挙げています。ただし、熱産生そのものは測っていません。

著者らは限界として、次の点を挙げています。調べた頭数が少ないこと。比べた時期が二つだけで、連続的な変化は捉えきれないこと。脂肪酸のデータは相対的な割合であり、絶対量や代謝の速さではないこと。熱産生やミトコンドリアの働きを直接測っていないことです。さらに、成長に伴う成熟や食餌の影響を、組織の変化から完全には切り離せていない点にも触れています。

そのため、見つかった遺伝子や代謝物が白色化を引き起こすという因果関係や、それらの実際の生理的な働きまでは確かめられていません。研究チームは今回の結果を、こうした仕組みを調べるための基礎と位置づけています。

原著論文の著者・所属：Fuju Chen（College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China）、Yu Hu（College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China）、Lizhuang Hao（Key Laboratory of Plateau Grazing Animal Nutrition and Feed Science of Qinghai Province, Qinghai University, Xining 810016, China）、Zhenshuo Bai（College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Fuju Chen, Yu Hu, Lizhuang Hao, et al. Integrated Transcriptomic and Metabolomic Analyses Reveal the Whitening of Perirenal Brown Adipose Tissue in Yak Calves. Animals（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-13. DOI: 10.3390/ani16203219. 原著ライセンス：CC BY.