アリを用いて孤立環境がもたらす行動異常や寿命短縮のメカニズムを解明：医療技術ニュース

産業技術総合研究所は、社会性昆虫のアリを用いて、社会的孤立環境がもたらす行動異常や寿命短縮の一端を明らかにした。社会的孤立によって高い酸化ストレス応答が認められたが、抗酸化剤の投与で行動異常と寿命短縮が緩和した。

[MONOist]

　産業技術総合研究所は2023年9月27日、社会性昆虫のアリを用いて、社会的孤立環境がもたらす行動異常や寿命短縮の一端を明らかにしたと発表した。社会的孤立によって高い酸化ストレス応答が認められたが、抗酸化剤の投与で行動異常と寿命短縮が緩和した。

社会性昆虫のアリを使い、孤立環境による寿命短縮の仕組みの一端を解明［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　生殖機能を持たない労働アリは、社会的孤立により個体寿命が短縮する。今回の研究では、オオアリの労働アリを用いて、1匹で飼育する孤立アリと10匹を同じ箱で飼育するグループアリの行動や遺伝子発現などを比較解析した。

　その結果、孤立アリは巣内滞在時間が短くなり、窓際で長時間過ごすという行動変容を示した。また、グループアリよりも長い距離を速いスピードで移動した。

孤立環境における労働アリの行動変化［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　それぞれのアリから抽出したRNAを遺伝子発現解析すると、孤立アリで発現が上昇する407個の遺伝子と発現が低下する487個の遺伝子を同定した。これら894個の遺伝子解析から、孤立アリは酸化還元酵素活性を持ち、酸化ストレス応答に関わる遺伝子群の発現が有意に変化していた。さらに、窓際滞在時間が長い孤立アリほど、酸化ストレス応答に関わる遺伝子群の発現量が多かった。

孤立アリにおける遺伝子発現の変化（Duoxは活性酸素種を産生する酵素） 出所：産業技術総合研究所

　酸化ストレスを生体の部位別に調べたところ、哺乳動物の肝臓や脂肪組織に相当する脂肪体とエノサイト細胞で、活性酸素種の産生が多く、酸化ストレスが上昇した。

孤立アリの脂肪体とエノサイト細胞における酸化ストレスの上昇［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　活性酸素種の産生量は、壁際滞在時間と有意な相関関係があるものの、移動速度や距離とは相関関係はなかった。つまり、行動量の増加は、活性酸素量の増加に影響を与えていない。

孤立アリの行動変化と酸化ストレスの相関［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　孤立アリに昆虫の酸化ストレスを緩和するメラトニンを投与したところ、その寿命短縮が緩和した。また、メラトニンの投与により、孤立アリの活性酸素種の産生量が低下し、壁際滞在時間はグループアリと同程度まで低下した。

抗酸化剤投与による孤立アリの寿命、酸化ストレスと行動変化 出所：産業技術総合研究所

　社会的孤立は、病気の進行加速や寿命短縮のリスク因子の1つとされる。今後は、酸化ストレス応答と行動変化の関係性の解明に取り組み、ヒトを含む他生物の社会的孤立ストレス応答の理解につなげる。