若齢雌マウスの海馬で神経結合が強まりやすく
若齢期に高脂肪食を5週間与えた雌マウスでは、学習や記憶に関わる海馬の神経細胞間の結合が、電気刺激後により強くなりました。行動課題では、覚えた場所が変わった際に古い場所へ戻る回数が少なく、学習した行動を切り替えやすい傾向も見られました。高脂肪食が脳機能を一律に低下させるとは限らず、摂取初期に異なる反応が生じる可能性を示す結果です。
研究では雌のC57BL/6マウス31匹を使い、16匹には総カロリーの58％を脂肪から摂る食事、15匹には11％を脂肪から摂る対照食を与えました。飼育期間は、脳回路が発達中の思春期から若年成人期にかかる5週間です。高脂肪食にはココナツ油やサフラワー油が主に含まれ、食事中のオメガ6系脂肪酸とオメガ3系脂肪酸の比率も対照食と異なっていました。
海馬の切片に電気刺激を与えた実験では、刺激から40分後の信号伝達が、刺激前の水準に対して高脂肪食群で約55％、対照群で約28％高くなりました。この持続的な結合強化は長期増強と呼ばれ、神経細胞同士のつながりが変化する度合いを測る指標です。研究チームは、食事への曝露初期に見られた可塑性の高まりが、代謝変化と並行して認知機能を保つ適応反応である可能性を示しています。
行動課題で見られたのは学習後の切り替え
マウスは、4つの隅のうち給水ボトルを使える1か所を学習しました。その後、給水場所を反対側の隅へ移すと、高脂肪食群は対照群より古い場所へ戻る回数が少なくなりました。この結果は、以前覚えた行動を切り替える柔軟さに差があった可能性を示します。
課題の分析対象は、事前に定められた基準に基づき、訪問回数が少ない個体などを除いた対照群6匹と高脂肪食群10匹でした。高脂肪食群は偶然を上回る成績に早く達しましたが、そのタイミングだけでは群間に差があるとは言えません。移動後に正しい給水場所を訪れた回数にも、統計的に有意な群間差はありませんでした。
この実験から、神経結合の強まりが行動の違いを引き起こしたとは結論づけられません。電気生理学的な記録は海馬の下部から得られましたが、場所の学習には上部がより深く関わるとされ、両領域は連携して働きます。したがって、神経活動の測定結果と行動課題の結果は関連する所見ですが、両者の因果関係を示すものではありません。
若齢期の先行研究では記憶成績の低下が多く報告
若齢期と成体期の両方で高脂肪食または高糖質食を与え、記憶課題を調べた動物研究8件を対象とする系統的レビューでは、7件が若齢期に食事を始めた群の成績低下を報告しました。これらの研究では、成体期に食事を始めた群には同じ影響が見られない例が多く、若齢期の食事曝露と記憶への影響が注目されていました。残る1件は、ショ糖を与えた群で年齢にかかわらず成績低下を報告しました。
レビュー対象の研究は食事の種類や期間、行動課題が異なるため、8件中7件という結果を今回のマウスにそのまま当てはめることはできません。今回の所見は、若齢期の高脂肪食が常に学習・記憶を改善することを示すものでもありません。
今回の食事では、脂肪の総量だけでなく脂肪酸の構成も対照食と異なり、両者の作用を個別に切り分けられませんでした。研究チームは、脂肪酸が脳のエネルギー源となるケトン体の産生や利用に関わる可能性にも触れていますが、この実験では検証していません。遺伝子解析では細胞外マトリックスに関わる変化が候補として浮かびましたが、多数の遺伝子を調べた後に統計補正を行うと、個々の差は有意ではありませんでした。
58％の脂肪比率と雌マウスの代謝変化
別のC57BL/6Jマウス研究では、精製飼料の通常脂肪食を総カロリーの13％、高脂肪食を45％が脂肪由来となるよう設定しました。この比較ではタンパク質の割合をそろえ、脂肪と炭水化物の割合を変えています。今回の58％は、その研究で使われた45％の高脂肪食より13ポイント高く、同研究の通常脂肪食より45ポイント高い設定です。
同じ研究の標準飼料は穀物を基礎とし、栄養成分は製造ロットによって変わる場合があります。一方、今回の実験では対照食も設定されましたが、脂肪量に加えてオメガ6系とオメガ3系の比率も異なっていました。そのため、脂肪量の差だけが海馬や行動の変化に結びついたとは判断できません。
高脂肪食群では2週目以降に体重がより増え、エネルギー収支に関わるレプチンが増加し、アディポネクチンは低下しました。測定した炎症関連の血液マーカー21項目には群間差がありませんでした。脳の反応と代謝の変化が同時に見られたことから、研究チームは、複数の飼育ケージでの再実験、雄を含めた検証、より長期の追跡が必要だとしています。
