乳児期における発達する概日成熟度と腸内細菌叢のバイオマーカーとしての便中メラトニン

赤ちゃんのうんちが時間を教えてくれる理由

親はすぐに、オムツ替えが赤ちゃんとの生活の大きな一部であることを学びます。しかし、日々の作業である以上に、オムツには赤ちゃんの体内時計や腸の成熟がどのように進んでいるかについての手がかりが含まれている可能性があります。本研究では、乳児の便に含まれるメラトニンが、生後最初の1年間における体内時計と腸内細菌の共同発達を示す、簡便で非侵襲的な指標になり得るかを調べました。

意外な場所にある昼夜ホルモン

メラトニンは一般に夜に眠りにつきやすくする「暗さのホルモン」として知られています。通常は脳の松果体と結び付けられますが、腸は実際にはより大量のメラトニンを産生します。成人では腸由来メラトニンが消化、免疫、そして腸内の何兆もの常在微生物とのコミュニケーションを調節する役割を担います。乳児期は、赤ちゃん自身のメラトニンリズムがまだ形成途上であり、母乳由来のメラトニンに部分的に依存している時期があるため、腸の役割が特に重要かもしれません。それでも、乳児の便中メラトニンが発達に関して何を示すかについてはほとんど知られていませんでした。

生後1年を追跡する

この疑問に答えるため、研究者らはスイスの健康な乳児を生後3、6、12か月で追跡しました。保護者はオムツのサンプルを採取し、それをメラトニンとDNAに基づく方法で腸内細菌の組成を解析するために提出しました。同時に、赤ちゃんは一週間以上にわたり足首の運動センサーを装着し、研究チームは睡眠・覚醒のリズムを客観的に追跡して、概日成熟度の要約指標である概日機能指数（Circadian Function Index）を算出しました。保護者はまた、授乳、睡眠、排便の詳細な日誌をつけ、各便サンプルを採取した時刻、直近の排便からの経過時間、直近の食事からの経過時間、および赤ちゃんの最近の眠気の程度と結び付けられるようにしました。

便中メラトニンが示す時間と微生物の関係

便中メラトニン濃度は年齢とともに上昇する傾向がありましたが、個々の赤ちゃん間で大きな差がありました。時間に関連する二つの要因が際立ちました：午前中に採取された便ほどメラトニンが多く、直近の排便からの間隔が長いほどメラトニン濃度が高い傾向がありました。これに対して、直近の睡眠や授乳の履歴はほとんど影響を与えませんでした。高い便中メラトニンは一貫して腸内細菌の多様性とリッチネスが低いことと関連しており、特に生後12か月時点で顕著でした。これは腸内生態系が成熟するにつれて、メラトニンがより選択的な微生物群と結び付く可能性を示唆します。実際、何百もの個々の細菌型がメラトニンと関連を示し、関連する細菌型の数は時間とともに減少しましたが、総合的な微生物多様性は増加しました。主要な細菌群のいくつかは年齢とともにメラトニンとの結び付きが強まったり弱まったりし、このホルモンと微生物コミュニティの間で関係性が変化していることを示唆しています。

睡眠リズムと日常の規則性との関連

次に、便中メラトニンが乳児の睡眠と関連しているかを検討しました。すべての年齢を通じて、便中メラトニンは夜間の持続時間や覚醒回数といった保護者報告の睡眠特性とは弱い関連しか示しませんでした。しかし、12か月時点では、より高い便中メラトニンが概日機能指数で捉えられるような、より統合され安定した24時間リズムと明確に関連していました。日々の比較では、採取時刻のずれが大きいほどメラトニン濃度も変動しやすく、排便のタイミングがより規則的であること、そして程度は小さいものの食事間隔の規則性も、便中メラトニンの安定性と結び付いていました。これは、乳児後期において一貫した日常のルーティンが内部の時間信号を安定させるのに寄与する可能性を支持します。

親と今後のケアにとっての意味

総じて、この研究結果は、乳児の便中メラトニンが生後1年にわたって腸内細菌と体内時計が共同発達する様子を示す実用的なバイオマーカーになり得ることを示唆します。オムツから非侵襲的に測定できるため、便中メラトニンは集団レベルで早期の概日および腸の成熟を研究する有望な手段を提供します。本研究はメラトニンが微生物や睡眠の変化を直接引き起こすことを証明するものではありませんが、これらのシステム間に時間依存的な密接な関連があることを強調しています。将来的には、授乳や睡眠パターンと併せて便中メラトニンを追跡することで、食事のタイミングの調整やマイクロバイオームに着目した穏やかな介入など、乳児の健やかな睡眠と腸の発達を支えるための工夫を設計する手助けになるかもしれません。

引用: Al-Andoli, M., Zimmermann, P., Schoch, S. et al. Fecal melatonin as a biomarker of emerging circadian maturity and gut microbiota in infancy. npj Biol Timing Sleep 3, 17 (2026). https://doi.org/10.1038/s44323-026-00080-6

キーワード: 乳児の睡眠, 腸内マイクロバイオーム, メラトニン, 概日リズム, 早期発達