ラット胎仔奇形発生におよぼす高血糖の影響

原 著

岡本糸枝賞受賞論文

〔書画繕、。第臨、鵡言〕

ラット胎仔奇形発生におよぼす高血糖の影響

東京女子医科大学 糖尿病センター アキピサ リ マ オオモリ ヤスエ ミネイ サトミ

秋久 理真・大森 安恵・嶺井 里美

シミズ メイ ミ ヒラタ ユキマサ

清水 明実・平田 幸正

（受付 昭和62年3月10日）

Research Report Supported by the Itoe Okamoto Award E∬ects of正lyperglycemia on the Occurrence of Fetal Rat Anoma韮ies

Rima AKII｛ISA， Yasue OMORI， Satomi MINEI Meimi SHIMIZU， and Yukimasa HIRATA Diabetes Center（Director：ProL Yukimasa HIRATA） Tokyo Women’s Medical College

Major malformations in newborns of diabetic mothers are frequently fata1， and are an important aspect to be considered．in diabetes management． In an attempt to clarify the mechanism of these malformations， we used rats to study the relationship between the incidence of malformed fetuses and maternal hyperglycemia induced by injecting glucqse on different days during early gestation．

We found that experimentally induced hyperglycemia during egg fertilization and or−

ganogenesis resulted in a high incidence of fetal skeletal changes． Such changes were significantly

higher in fetuses of rats having hyperglycemia during egg fertilization than in fetuses of rats having hyperglycemia during organogenesis． We also found that the increment of fetal skeletal changes nearly paralleled blood glucose levels in mother rats．

はじめに 糖尿病婦人の妊娠時の血糖を正常血糖に近づけ ることがコントロールの目標になってから，糖尿 病婦人から生まれる新生児の合併症，特に低血糖， 呼吸障害，高ビリルビン血症などの合併症は著し く減少した． しかし，現在でもなお，糖尿病母体から生まれ る児では奇形の頻度が高く，特に大奇形は周産期 死亡の原因となることが多いため，糖尿病妊婦の 治療管理上大きな問題とされている． 糖尿病母体からの児の奇形は，臨床的には妊娠 初期の母体コントロールが不良な場合に発生する ことが認められているが，その機序は明らかでは ない．高血糖そのものが催奇作用を有するのか否 か，奇形発生の機序を明らかにする目的で，正常 ラットにブドウ糖を注入し，児奇形の発生と母体 高血糖の関連について検討した． 対象および方法 1．実験動物 実験には週齢10∼13週のメスのWistar ratで 体重220∼270gのものを用いた． 2．実験方法 妊娠めどの時期のどの程度の母体高血糖が奇形 発生と関連があるかを明らかにするために，ラッ

ト胎仔の受精卵期から器官形成期にあたる妊娠1 ∼11日目のラットにブドウ糖を注入し，妊娠1日 目を24時間高血糖にした群，妊娠2日目を24時間 高血糖にした群と，順次妊娠11日目までの群を作 成した（表1）． 妊娠1日目のラットは6匹，妊娠2，3，6，7， 8日目のラットは各々3匹，残りの妊娠霧鐘ラッ トには各々2難ずつ，ブドウ糖を注入した． 母体血糖値は2時間毎に測定し，10％ブドウ糖 腹腔内注入と50％ブドウ糖尾静脈注入を併用し， 200∼300mg／d1に保った．血糖値測定には尾静脈 血を用い，デキストロメーターで測定した． 妊娠20日目に開腹，．胎仔をとり出し胎仔数，胎 仔体重を測定し，外表奇形，骨異常を観察した． 外表奇形は肉眼的に口蓋裂，多難症，外脳症，眼 の異常等を観察した．骨異常はアリザニンロート 染色で骨標本を作成し，その異常の有無を観察し た． 対照として妊娠1，3，5，7，9，11日の岬町の ラット6匹を用い24時間生食（腹腔内と尾静脈） を注入し，外表奇形，骨異常を観察した．無処置 のラット7匹においても同様の観察を行なった． 有意差検定は，Studentのt検定およびκ2検定 を用いた． 結 果 1．胎仔体重 ブドウ糖注入高血糖ラットのうち妊娠1日目群 の平均胎仔体重は3．9±0．2g，妊娠2日目群は 3．7±0．3g，女壬娠3 窪目君羊は4．0±0．4g，女談叢4 日 目群4．1±0．4g，妊娠5日目群3．7±0．3g，妊娠6 日目群3．8±0．2g，如E娠7日目群4．0±0．3g，女壬娠 8日目群4．1±0．3g，妊娠9日目群3．9±0．3g，妊 娠10日目群3．8±0．3g，妊娠11日目群4．1±0．4gで 各群の平均胎仔体重に差はみられなかった．触 対照群のうち無処置群の平均胎仔体重は3．9± 0．3g，生食群の平均胎仔体重は4．1±0．5gであり， ブドウ糖注入群と有意差は認められなからた． 2．胎仔外表奇形 ブドウ糖注入群，無処置群，生食投与群のいず れの群でも外表奇形は認められなかった． 3．胎仔骨異常 1）胎仔骨異常の種類

蓑碧

霧

No．1 No．2 No．3

写真1 ブドウ糖注入高血糖ラットより生まれた胎仔骨異常（No．1腰肋， No．2頚 肋，No．3胸椎体異常）

表1 実験方法 妊娠日齢 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ▼ ● ■ 曜 ， 20 胎仔数 55 21 14 22 15 35 36 17 25 18 20 ● × ● X ● × ● × ● × ● × ● X ● X ● × ● × ● × ブドウ糖注入高血糖ラットでは，胎仔骨異常と して腰肋（写真1，No．1），頚肋（写真1， No．2） や胸椎体異常（写真1，No．3）が認められた．上 記の骨異常はすべて骨格小変異であり，当番とは 第1腰椎の肋骨突起が発達したもの，頚肋とは第 6または第7頚椎の肋骨突起が発達したもの，胸 椎体異常とは胸椎が正常な楕円形を示さず二重体 となっているものである． 2）高血糖にした妊娠日薫別の胎仔骨異常の頻 度（表2） ブドウ糖注入高血糖ラットからの胎仔骨異常は 妊娠1日目群では胎仔55匹のうち腰肋を36％，頚 肋を1．8％に認めた．妊娠2日目群では腰肋48％， 胸椎体異常4．7％を，妊娠3日目群では腰肋14％ を，妊娠4日目群では腰肋36％を，妊娠5日目群 では腰肋33％，・胸椎体異常6．6％を，妊娠6日目群 では腰肋37％，頚肋2．9％を，妊娠7日目群では腰 肋28％，胸椎体異常2．7％を，妊娠8日目群では腰 肋18％を，妊娠9日目群では腰肋11％，胸椎体異 常4．0％を，妊娠10日目群では腰肋44％を，妊娠11 日目群では腰肋15％を認めた． 対照群のうち無処置群の一一は12％であり，生 食投与群では腰肋14％，胸椎体異常1．3％であっ た． 3）胎仔骨異常の頻度のまとめ（表3） 妊娠日齢毎の胎仔骨異常をまとめると，腰越は ブドウ糖注入群の胎仔278匹のうち85匹，30．6％に ●ブドウ糖注入によって高血糖 x帝王切開にて胎仔娩出 表2 高血糖にした妊娠日齢別の胎仔骨異常の頻度 胎 仔 骨 異 常 胎仔数 腰 肋 頚 肋 胸椎体異常 数 ％ 数 ％ 数 ％ 対 無処置群 75 9 12 0 0 0 0 照 群 生食投与群 77 11 14 0 0 1 1．3 1 55 20 36 1 1．8 0 0 2 21 10 48 0 0 1 4．7 ブ 高 3 14 2 14 0 0 0 0

5

血糖 4 22 8 36 0 0 0 0 糖 に 5 15 5 33 0 0 1 6．6 注入 _匙 6 35 13 37 1 2．9 0 0 高 妊 7 36 10 28 0 0 1 2．7 血糖 娠日 8 17 2 18 0 0 0 0 群 齢 9 25 4 11 0 0 1 4．0 10 18 8 44 0 0 0 0 11 20 3 15 0 0 0 0 表3 ブドウ糖注入高血糖ラットから生まれた胎仔 骨異常 対 照 群 _{ブドウ糖注入} l兼恁Q 無処置 生食投与 腰 肋 9一（12．0％）75 11 85 @（30．6％）傘 Q78 頚 肋 9一万 （0％） 2一（0．7％）278 胸椎体異常 4一（1．4％）278 計 9怐i12・0％） 12 怐i15・6％） 2L（32．7％）・278 串p＜0．01

〔％） 50 40 惇・・ 婁 常20 10 0 p〈0．05

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彫受精卵前期d蓋］受精卵後期 F器官形成期 34一 X0 D：：：72：： 旦ユ16 妊娠 1∼3日目 4∼6日日 7∼11［ヨ日 無処置 図1 高血糖にした妊娠群別の胎仔骨異常 生食投与 認められ，無処置群の12．0％，生食投与群の14．3％ に比し，有意に高率であった（p〈0．01）．頚肋はブ ドウ糖注入群0．7％，無処置群0％，生食投与群 0％で差はみられなかった．胸椎体異常もブドウ 糖注入群1．4％，無処置群0％，生食投与群1．3％ で差はみられなかった． すべての胎仔骨異常をまとめると，ブドウ糖注 入群の胎仔278匹のうち91匹，32．7％に胎仔骨異 常が認められ，無処置群の12．0％，生食投与群の 15．6％に比し，有意に高率であった（p〈0．01）． 4）高血糖にした妊娠群別の胎仔骨異常の頻度 （図1） 高血糖にした妊娠時期を卵の増殖過程によって 分類し，胎仔骨異常の頻度を分類した，受精卵前 期にあたる妊娠1∼3日目は胎仔90匹のうち34匹 （37．8％）に，受精卵後期にあたる妊娠4∼6日目 は胎仔72匹のうち28匹（38．9％）に，器官形成期 にあたる妊娠7∼11日目は胎仔116匹のうち29匹 （25．0％）に胎仔骨異常を認めた． 妊娠1∼3日目群の胎仔骨異常は，妊娠7∼11 日目群の胎仔骨異常に比し，有意に高頻度であっ た（p〈0．05）．妊娠4∼7日目群の胎仔骨異常も， 妊娠7∼11日目群の胎仔骨異常に比し，有意に高 頻度であった（p＜0．05）．妊娠1∼3日目群と妊 娠4∼6日目群の胎仔骨異常には差はみられな かった． 5）高血糖の程度と胎仔骨異常の頻度（図2） 妊娠1日目群のラット6匹を種々の程度の高血 （％） 100 80 胎 賃60 鼻 常40 20 0 「 p〈Q．05 P＜0層05

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舟 措 」十壮勾II［L料謹f直 206±＝83 253±92 289±101（lng／dl） 図2 高血糖の程度と胎仔骨異常（妊娠1日目群） 糖に保ち，胎仔骨異常の頻度を比較した． 平均血糖201mg／d1と211mg／dlで平均の平均 血糖206mg／dlの群と，平均血糖249mg／dlと257 mg／dlで平均の平均血糖253mg／dlの群と，平均 血糖279mg／dlと299mg／dlで平均の平均血糖289 mg／dlの3群に分類した． 平均の平均血糖が206mg／dlであったラットか らの胎仔骨異常の頻度は14％，平均の平均血糖が 253mg／dlであったラットからの胎仔骨異常は 42％，平均の平均血糖が289mg／d1であったラッ トからの胎仔骨異常は52％で，血糖が高値になれ ぽなるほど胎仔骨異常の頻度は高率であった． 平均の平均血糖が253mg／dlであったラットか らの胎仔骨異常の頻度は，平均の平均血糖が206 mg／dlであったラットからの胎仔骨異常の頻度 に比し，有意に高率であった（p〈0．05）． 平均の平均血糖が289mg／dlであったラットか 一438一

らの胎仔骨異常の頻度は，平均の平均血糖が206 mg／dlであったラットからの胎仔骨異常の頻度 に比し有意に高率であった（p＜0．05）が，平均の 平均血糖が253mg／dlであったラヅトからの胎仔 骨異常の頻度と明らかな差はなかった． 考 察 1885年，Lecorche1）は糖尿病母体から2例の水 頭症児が出生したことを報告した．この報告が糖 尿病母体と児奇形は関係があるのではないかとい う問題を呈示した最初の報告とされている． 1964年，Mφ1sted−Pedersenら2）は臨床的に糖尿 病母体と児奇形は関連があることを初めて実証 し，KuceraらやMillsら3）も数多い臨床統計より 妊娠早期（受胎後7週まで）の血糖コントロール と児奇形と関係があることを明らかにした． わが国においては大森4）が，糖尿病母体から生 まれた117児のうち小奇形13例（11．1％），大奇形 6例（5．1％）がみられたことを述べ，特に大奇形 は妊娠初期の空腹時血糖が高値な母体から多く出 生したことを報告した． 動物実験における母体糖尿病と児奇形について の最初の報告は，Mφlsted−Pedersenらの臨床研 究よりも約10年前の1952年であり，Rossら5）はア ロキサン糖尿病マウスから高頻度の奇形が発生し たことを報告した． その後，1960年台はアロキサン糖尿病マウスか らの奇形の報告があいついだ6）動． 1970年台から最近まではストレプトゾトシン糖 尿病ラットからの奇形の報告10）∼12）が多く，Errik− sonら12）はストレプトゾトシン糖尿病ラットを妊 娠させ，高血糖のまま妊娠を続けさせた群では対 照群に比し明らかに骨格異常が多いことを報告し た．また，ストレプトゾトシン妊娠糖尿病ラット にインスリン治療を行い，妊娠2∼3，4∼5， 6∼7，8∼9，10∼11日目にのみインスリン治 療を中断した群を作成し，これらの群での骨格異 常の頻度は対照群より有意に高率であるが，高血 糖持続群より有意に低率であり，各群の間には明 らかな差がないことを報告した． 私達の実験では，妊娠Wistar ratにブドウ糖を 注入し，その胎仔に高率の腰肋や頚肋や胸椎体異 常を認めた． 腰肋，頚肋，胸椎体異常は骨格小変異であり， 正常Wistar ratで面面の頻度は6．0∼15．5％，頚 肋の頻度は0．04∼0．24％，胸椎体異常の頻度は ！．2％と報告されている13）． そして，これらの骨格小変異の発現には，遺伝 的背景，飼料，その他の微妙な条件が関与してい るといわれている14）が，私達は同一のWistar rat の系で同一条件で飼育した． その結果，受精卵期および器官形成期に高血糖 にしたラットからの胎仔に高頻度の胎仔骨異常が 認められた．その胎仔骨異常は器官形成期より受 精卵期でより高頻度であることから，ラット受精 卵期の母体高血糖は胎仔奇形の発生に大きな関与 があることが示された．また，ラット母体の血糖 が高値になればなるほど胎仔骨異常が多いことか ら，母体高血糖の程度も胎仔奇形発生と密接な関 係があることが認められた． 以上の結果はErriksonらの結果とほぼ一致し たが，ラット器官形成期よりも受精卵期で胎仔骨 異常がより高頻度であること，ラット母体の血糖 が高値になれぽなるほど胎仔骨異常が多いという 報告はなく，これが最初である． ラットとヒトでは母体の糖代謝異常が胎仔にお よぼす影響は必ずしも一致しないであろうが，今 回の実験から，ヒト糖尿病母体における計画妊娠 の重要性がより強調されるべきである． 本研究は，岡本糸枝研究助成金の援助を得て行なわ れた． 稿を終えるにのぞみ，胎仔骨格異常の観察に関して 御指導を賜わりました，ヘキスト研究所，杉崎孝之先 生に深く感謝の意を表します． 文 献

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