世界の労働力の20％以上が夜間交代勤務に従事しており、体内時計が休息を告げているにもかかわらず、体を覚醒させ食事をとることを強いられるスケジュールである。その代謝的代償は十分に文書化されている：肥満、2型糖尿病、心血管疾患の罹患率上昇はすべて交代勤務と関連づけられている。しかし、その生化学的連鎖は十分に理解されていないままであった。コロラド大学ボルダー校の新たな研究（Journal of Biological Rhythmsに掲載）は、夜間交代勤務者の細胞内で何が起こっているのかについて、これまでで最も詳細なメタボロミクス地図を提供し、2つの特定の代謝物,ウリジンとグリコウルソデオキシコール酸,の乱れが、耐糖能障害とエネルギー消費減少を予測することを明らかにした。
研究者らは14人の健康な成人（女性8人、平均年齢26.4歳）を対象に、6日間のシミュレート夜間交代勤務プロトコルを管理された実験室環境で実施した。24時間を通じて4時間ごとに、未標的メタボロミクス解析のための採血を行い、数百の循環代謝物を測定した。全室熱量測定法でエネルギー消費を追跡し、標準化されたテストミールで血糖値とインスリン応答を測定した。各代謝物の24時間リズムを課された睡眠覚醒および摂食スケジュールと照らし合わせてモデル化することにより、研究チームは体内時計によって駆動される代謝物と行動のみによって駆動される代謝物を区別し、それぞれがどの程度のずれを生じているかを定量化することに成功した。
ピリミジン経路：代謝シグナルとしてのウリジン
調査された数百の代謝物の中で、ウリジンが際立っていた。ピリミジン代謝の中心的なヌクレオシドであるウリジンは、シミュレートされた夜間交代勤務中に劇的な頂点位相シフトを示した：そのピークタイミングは正常な概日位相から乖離した。さらに重要なことに、ウリジンの乱れの大きさは、より悪い耐糖能と直接的に相関していた（p < 0.05）。ウリジンリズムが最も乱れた参加者は、テストミール後の血糖値スパイクも最大であった。循環ウリジン濃度はさらに、低いエネルギー消費とも関連していた。
ウリジンはインスリンシグナル伝達と肝臓での糖産生に影響を与えることが知られているが、その概日リズム,単なる総レベルではなく,がシミュレート交代勤務中の代謝的健康の予測因子であることを示したのは今回が初めてである。
胆汁酸-マイクロバイオームシグナル伝達：腸-脳時計中継としてのグリコウルソデオキシコール酸
2つ目の重要な代謝物はグリコウルソデオキシコール酸（GUDCA）であった。これは腸内の微生物代謝によって産生され、腸肝循環を経てリサイクルされる抱合胆汁酸である。GUDCAのリズムも夜間交代勤務プロトコル中に内部で乱れ、この乱れは同様に耐糖能障害とエネルギー消費減少と関連していた。
胆汁酸は、消化用洗浄剤として、また糖質と脂質の恒常性に関与する核内受容体（FXR、TGR5）を活性化するシグナル伝達分子として、二重の役割を果たす。GUDCAの概日リズム破綻は、腸内マイクロバイオームの代謝出力自体が時計制御を受けており、交代勤務がこのシグナル伝達軸を身体の他の代謝プログラムから切り離すことを示唆している。
広範な代謝破綻
これらの2つの特異的経路に加えて、メタボロミクスプロファイリングにより、脂質代謝および追加の未注釈経路にわたる広範な変化が明らかになった。全身レベルでは、夜間交代勤務プロトコルにより、血糖値曲線下面積とインスリン曲線下面積の両方が有意に増加し（それぞれp < 0.05）、全室熱量測定法で測定されたエネルギー消費は減少した（p < 0.05）。これらの機能的变化は、メタボロミクスの変化が単なる随伴現象ではなく、測定可能な代謝障害に直接つながることを確認している。
重要性
現在の交代勤務者向け産業保健ガイドラインは、戦略的な仮眠、カフェイン摂取タイミング、光曝露管理といった行動的アドバイスに焦点を当てている。本研究は補完的アプローチへの扉を開く。概日リズムの乱れが破綻させる特定の代謝経路を測定し、潜在的に修正することが、交代勤務者の健康モニタリングの一部となる可能性がある。ウリジンと胆汁酸代謝は、交代勤務に対する個人の脆弱性を評価するためのバイオマーカーとして、あるいは栄養学的または薬理学的介入の標的として役立つ可能性がある。
本研究は小規模（n = 14）であり、厳密に管理された実験室条件下で実施された。これは精密メタボロミクスのための必要なステップであったが、結果は変動するスケジュール、食事、光曝露を伴う実際の交代勤務の複雑さを完全には捉えきれていない可能性がある。代謝物の乱れと代謝アウトカムとの関連は相関的であり、因果的検証にはウリジンまたは胆汁酸シグナル伝達を直接操作する追跡研究が必要となる。
結論
夜間交代勤務は特定の代謝物、特にウリジン（ピリミジン代謝）とグリコウルソデオキシコール酸（胆汁酸-マイクロバイオームシグナル伝達）の24時間リズムを破綻させ、その破綻の程度が耐糖能とエネルギー消費の悪化度合いを予測する。これらの知見は、交代勤務者がなぜ心血管代謝リスクの上昇に直面するのかを説明しうるメタボロミクス経路を特定し、個別化モニタリング戦略への道筋を示している。
雅子 訳
Source: Kubicki M, McHill AW, Melanson EL, Reisdorph N, Wright KP Jr, Depner CM. Internal Circadian Misalignment of the Human Metabolome Links Night Shiftwork to Metabolic Impairment. Journal of Biological Rhythms. Published online July 13, 2026. DOI: 10.1177/07487304261459478. PMID: 42438369.