質問票と紫外線観測データを用いた日本の妊婦の
ビタミンD栄養状態に与える要因の解明
—ロジスティック回帰モデルの活用で妊婦のビタミンD欠乏状態の予測が可能に—

　1980年代の南極オゾンホールの発見以降、太陽からの有害紫外線（UV-B）の増加が危惧されるようになりました。UV-Bを浴びすぎると肌や目に悪影響を及ぼす一方で、UV-Bには皮膚でビタミンD^注釈1（以下「VD」という。）を生成するという働きもあります。
　ヒトのVDの取り込みには食事からの摂取と太陽UV-B照射による皮膚での生成があり、厚生労働省では食事からの摂取目安量として1日8.5 μgを推奨しています^注釈2。一方UV-B照射による皮膚でのVD生成量には、季節、緯度、天候、時間、肌の色など様々な要因が関連しており、環境省、日本ビタミン学会、骨粗しょう症財団等の組織も単一の目安となる日光照射時間を提示することが出来ずにいました。2000年代以降、特に肌の美容の観点を重視する日本の若年女性の間でUV-Bを避ける風潮が広がり、その結果、最近では若年女性を中心にVD不足や欠乏が広がってきていることが報告されてきています^注釈3。
　VD欠乏は自分で認知することができず、VD欠乏の結果として骨の健康状態が悪化し、骨折などを起こして初めてVD欠乏を認識することになります。そこで、国立環境研究所と順天堂大学の研究チームは、日本人の妊婦のVD不足の状態を把握し、要因を推定するための研究を実施しました。また、あわせてVD欠乏を推定するためのモデルの構築を行いました。この研究を実施することで、将来的な日本人女性のVD健康状態の改善に役立てることを目的としました。

　本研究では、順天堂大学附属練馬病院の産婦人科を2018年8月から2019年10月の間に受診した、妊娠28週の309人の妊婦を対象にVD栄養状態の調査を行いました。妊婦から採取された血液サンプルから、体内のVD栄養状態の指標となる血中25-水酸化ビタミンD（25(OH)D）濃度の測定を行いました。また、食事からのVD摂取量を推定するため、簡易型自記式食事歴法質問票（Brief-type self-administered Diet History Questionnaire: BDHQ）によるアンケートを実施し、妊婦のVD摂取量の推定を行いました。また、対象者の過去3日間と平均的な平日及び休日の外出記録をアンケート形式で答えてもらい、その時の肌の露出状態や日焼け止めクリーム使用の有無などを含めて、採血日から2週間前までに遡った日々の肌でのVD生成量の推定を行いました。肌でのVD生成量の推定には、近くの実際の紫外線観測局のUV-B強度観測データを用い、我々の過去の研究で構築された皮膚におけるVD生成量の推定式を用いました^{注釈4, 5}。
　表１に、今回の研究で得られた対象者268人（309人中、データ解析のために必要なすべてのデータが得られた人数）の各パラメータ測定結果の一覧を示します。測定値には、その平均値と95％信頼区間^注釈6を示します。この表を見ると、食物からのVD摂取量の平均が9.0 μg/day、UV-BによるVD生成量の平均が15.2 μg/day、その合計は24.2 μg/dayとなり、米国やカナダの1日のVD摂取量の推奨値である15.0 μg/dayを上回っています。ところが、妊婦のVD栄養状態の目安となる血中25(OH)D濃度の平均は11.4 ng/mLであり、これはVD欠乏状態^注釈7を示す値となっていました。

25(OH)D: 血中25-水酸化ビタミンD濃度, BMI: ボディマス指数（体重(kg) ／（身長(m)）²）

　VD栄養状態の目安となる血中25(OH)D濃度に影響を及ぼすパラメータを求めるため、各パラメータと25(OH)D濃度との相関解析を行いました。表2にその結果を示します。これを見ると、有意な相関関係を示すP値で0.05以下となったパラメータは、食事からのVD摂取量とUV-BによるVD生成量の２つでした（表中ハッチをかけた値）。年齢、妊娠前BMI値、妊娠期間中体重増加量には、血中25(OH)D濃度との有意な相関関係はありませんでした。

　次に、UV-B強度とUV-BによるVD生成量との関係を調べるために、実際のUV-B強度観測データをもとに、1年を3つの期間に分けました。1日のUV-B強度の積算値が5500 (J/m²/day)以上である月を「強UV-B月」、3500-5500 (J/m²/day)である月を「中UV-B月」、3500 (J/m²/day)以下である月を「弱UV-B月」と分類しました。今回の研究対象者の生活圏に一番近い、横浜にある紫外線観測局の2018年11月から2019年10月の観測データをもとに分類したところ、以下の様に分類されました。
　　強UV-B月：5月、6月、8月、9月
　　中UV-B月：4月、7月、10月
　　弱UV-B月：1月、2月、3月、11月、12月
　この分類をもとに、各UV-B強度の月について、各パラメータの平均値と95%信頼区間を示したのが表３です。それぞれの分類月について、対象となるサンプルの数はNで示しています。

これを見ると、年齢、BMI、食事からのVD摂取量に、UV-B強度の違いはほとんど影響を与えていないことが判ります。食事からのVD摂取の平均値が弱UV-B月で他の月より少し多くなっているのは、この季節に意識的にVD含有量の多い食物を、妊婦らが摂取しているためかもしれません。一方、UV-BによるVD生成量には、明らかにUV-B強度の違いが現れています。強UV-B月のVD生成量の平均値が21.3 μg/dayであるのに対し、中UV-B月は17.6 μg/day、弱UV-B月は8.5 μg/dayにまで減少します。そして、注目すべきはすべての季節において、妊婦VD栄養状態の目安となる血中25(OH)D濃度は10～12 ng/mLという、ビタミンD欠乏状態を示していたということです。
　次に、血中25(OH)D濃度と各パラメータとの相関関係を調べるため、各UV-B強度月別に、多変量相関解析を行いました。その結果を表4に示します。この表を見ると、すべてのUV-B強度月について、年齢やBMIには血中25(OH)D濃度との有意な相関は見られませんでした。一方、食事からのVD摂取量にはすべてのUV-B強度の月において25(OH)Dと相関が見られ、特に中UV-B月と弱UV-B月には統計的に有意な（P<0.05）強い相関関係（P<0.01）が見られました。また、UV-BからのVD生成量に関しては、強UV-B月のみに強い相関関係（P<0.01）が見られました。一方、中UV-B月や弱UV-B月には25(OH)Dとの相関は見られませんでした。

β: 回帰直線の傾き。　t値: T検定における出力値のひとつ。t > 2であれば、統計的に有意な相関があるといえる。

これらの結果をもとに、我々は妊婦の血中VD濃度を推定するロジスティック回帰モデル^注釈9を構築しました。ここでは、妊婦の血中25(OH)D濃度が12 ng/mL以下のVD欠乏状態となる確率を、年齢、妊娠前BMI値、妊娠期間中体重増加量、各季節のUV-Bレベル、食事からのVD摂取量、及びUV-BによるVD生成量を説明因子として推定しました。その結果、UV-BによるVD生成量のみが独立の決定因子として採択されました。このモデルは、VD欠乏状態となっている妊婦のうちの88%を予測することに成功しました。このモデルを活用することで、今後実際に血液を採取して血中25(OH)D濃度を測定することなく、妊婦のVD欠乏状態を指摘することが可能になると考えられます。

　今回の研究で、最近の妊婦の間に幅広くVD欠乏状態が広がっていることが明らかとなりました。また、妊婦の多くは推奨量以上のVDを、食事やUV-B照射によって取り込んでいると推定されているにもかかわらず、血中VD濃度は全季節を通して欠乏状態であることが明らかになりました。その原因として、妊婦においては摂取したVDの多くが胎児の骨の生成に消費されている可能性が考えられます。本結果で得られたロジスティック回帰モデルをもとに妊婦にVD欠乏状況について情報提供することにより、妊婦のVD栄養状況が改善されることが期待されます。また今後調査対象を、妊婦以外の女性や赤ちゃんにも広げていくことで、日本人女性のVD栄養状況の把握とその改善に貢献していきます。

1: ビタミンDには、骨の生育に必須な血中のカルシウム代謝を正常化する作用のほかに、免疫作用を高め、さまざまな病気の予防効果があることが判ってきています。ビタミンDが不足すると、骨へのカルシウム沈着障害が発生し、骨に関する各種疾病への罹患率が上昇します。
2: 厚生労働省「日本人の食事摂取基準（2020年版）」、2019年12月
3: Tsugawa, N., et al. (2016), Association between vitamin D status and serum parathyroid hormone concentration and calcaneal stiffness in Japanese adolescents: sex differences in susceptibility to vitamin D deficiency, J. Bone Miner. Metab., 34, 464-474.
4: Miyauchi, M., and H. Nakajima (2016), Determining an effective UV radiation exposure time for vitamin D synthesis in the skin without risk to health: Simplified estimations from UV observations, Photochemistry and Photobiology, 92, 863-869, doi:10.1111/php.12651.
5: 中島英彰 (2020),「（総説）日光によるビタミンDの生成」, ビタミン, 94, 469-491.
6: 「95%信頼区間」とは、母集団から標本を取ってきて、その平均から95%信頼区間を求める、という作業を100回行ったときに、95回はその区間の中に母平均が含まれる範囲を意味します。統計的に有意とされる値の範囲を示します。
7: ビタミンD栄養状態にはいくつかの指標がありますが、最近では血中25(OH)D濃度に応じて、以下の分類が一般的になっています。VD充足：> 30 ng/mL、VD不足：20-30 ng/mL、VD欠乏：10-20 ng/mL、VD極度の欠乏：< 10 ng/mL。
8: 「P値」とは、統計学における「仮説検定」（自分が設定した仮説が正しいかどうかを統計的に判定する方法）において、元データの指標が、サンプルから観察された値と等しいか、それよりも大きな（小さな）値を取る確率のことです。回帰分析の結果として出力されます。例えば、有意水準を0.05 (5%)とした場合には、P値が0.05以下の値であれば仮説検定は棄却され、作業仮説は間違えていないと統計的に結論付けられます。P値が小さいほど、統計的に有意な相関関係があると言えます。
9: いくつかの要因（説明変数）から、ある「2値の結果（目的変数）」が起こる確率を説明・予測する統計手法で、多変量解析手法の一つです。

本研究は科学研究費助成事業基盤研究C（一般）No. 18K09045、2019年度一般財団法人日本骨代謝学会若手研究者助成金、2021/2022年度京都大学生存圏研究所生存圏科学共同研究経費の助成を受けて実施されました。

【タイトル】
　Estimation of the vitamin D (VD) status of pregnant Japanese women based on food intake and VD synthesis by solar UV-B radiation using a questionnaire and UV-B observations 【著者】
　Hideaki Nakajima, Yuko Sakamoto, Yuka Honda, Toru Sasaki, Yuka Igeta, Daiki Ogishima, Shozo Matsuoka, Sung-Gon Kim, Muneaki Ishijima, and Koji Miyagawa 【掲載誌】Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology
【URL】https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2023.106272（外部サイトに接続します） 【DOI】10.1016/j.jsbmb.2023.106272（外部サイトに接続します）

本報道発表の発表者は以下のとおりです。
国立研究開発法人国立環境研究所
地球システム領域
　主席研究員　中島英彰
　高度技能専門員　佐々木徹
順天堂大学附属練馬病院
整形外科
　准教授　坂本優子
　助教　井下田有芳
　先任准教授　金勝乾
産科婦人科
　先任准教授　荻島大貴
　准教授　松岡正造
順天堂大学大学院医学研究科
整形外科・運動器医学
　教授　石島旨章
小児科・思春期科学
　非常勤助教　本田由佳

【研究に関する問合せ】
国立研究開発法人国立環境研究所　地球システム領域
気候モデリング・解析研究室 主席研究員　中島英彰

【報道に関する問合せ】
国立研究開発法人国立環境研究所　企画部広報室
kouhou0（末尾に”@nies.go.jp”をつけてください）