食品成分および生体異物によるコレステロール代謝制御に関する研究

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Title

食品成分および生体異物によるコレステロール代謝制御に

_{関する研究( 本文(Fulltext) )}

Author(s)

長岡, 利

Citation

[日本栄養・食糧学会誌 : Nippon eiyo shokuryo gakkaishi =

Journal of Japanese Society of Nutrition and Food Science]

vol.[49] no.[6] p.[303]-[313]

Issue Date

1996-12-10

Rights

Japan Society of Nutrition and Food Science (日本栄養・食糧学

_会)

Version

出版社版 (publisher version) postprint

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12099/35137

(2)

日本栄養・食糧学会誌 Vol. 49 No. 6 303∼313 1996

総

説

食品成分および生体異物によるコレステロール

代謝制御に関する研究†

長

岡

利

岐阜大学農学部生物資源利用学科

Studies

on Regulation

of Cholesterol

Metabolism

Induced

by Dietary

Food Constituents

or Xenobiotics

Satoshi NAGAOKA

Department of Food Science, Faculty of Agriculture,

Gifu University, Gifu 501-11

Nipporl Eiyo Shokuryo Gakkaishi (J. Jpn. Soc. Nutr. Food Sci.) 49, 303∼313 (1996)

Dietary protein, xenobiotics or excess amino acids affect cholesterol metabolism. Whey protein exhibit-ed a greater hypocholesterolemic effect in comparison with casein or soybean protein. The effect of soy

protein peptic hydrolyzate or β-lactoglobulin tryptic hydrolyzate in suppressing the increase in the serum

cholesterol level exceeded that of soy protein. In the case of high cholesterol feeding, dietary proteins affected serum cholesterol levels and inhibited cholesterol absorption through changes of micellar cholesterol solubility in the intestine, accompanied by an increase of fecal steroid excretion. Dietary peptides derived

from β-lactoglobulin or soy protein inhibited cholesterol absorption in CaCo-2 cells. Dietary proteins affect

the nature of bile acid micelles in the intestine, confirming observations by freeze-fracture transmission electron microscopy. Dietary proteins regulates the expression of the hepatic apolipoprotein gene. Dietary excess tyrosine or xenobiotics caused hypercholesterolemia characterized by an increase of both HDL-cholesterol and LDL+VLDL-cholesterol. The stimulated synthesis of cholesterol in the liver is the main reason for this. The causal interrelationship between the hypercholesterolemia induced by dietary xenobiotics and the secretion of catecholamines or thyroid hormones was observed. These results indicate that the changes in cholesterol metabolism induced by dietary proteins, xenobiotics or excess tyrosine are expressed through intestinal and hepatic events.

Key Words whey protein, soy protein, xenobiotics, tyrosine, serum cholesterol.

(Received August 30, 1996) 高脂血症,とくに高コレステロール(Chol)血症は心臓病とくに,虚血性心疾患の最も重要な危険因子の一つと考えられている1)∼3)。事実わが国では,冠状動脈硬化症に基づく狭心症や心筋梗塞などの虚血性心疾患による死亡率の増加が著しい4)。このような背景から,高Chol血症の食餌による予防や改善も非常に有効な方策と考えられている。すなわち,食餌タンパク質も血清Chol濃度調節因子として,かなり有用な成分である5)。一般的に動物性タンパク質に比べて,植物性タンパク質で血清Chol は低値を示すことが,これまで繰り返し語られてきた。したがって,動物性タンパク質は,動脈硬化症などの成人病との関連から敬遠されがちである6)。これまで,食餌タンパク質の血清Cholに対する影響は,多くの場合,動物性タンパク質の代表としてのカゼインと,植物性タンパク質の代表としての大豆タンパク質との間で比較されてきた。筆者らは,従来ほとんど検討されていなかった乳清タンパク質が,動物性タンパク質でありながら,条件によっては,血清Chol低下作用を発現するタンパク質の代表として,これまで最も詳細に検討されてきた大豆タンパク質よりも,強力な血清Chol 低下作用を発現することを発見し,検討している7)8)。本 † 本総説は平成8年度奨励賞の受賞の対象となったものである。〒50l-11 岐阜市柳戸 1-1

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304 日本栄養・食糧学会誌総説では,乳清タンパク質やそのトリプシンおよびペプシン加水分解物,大豆タンパク質やそのペプシン加水分解物の血清Chol低下作用の発現機構について,これまで得られた筆者らの知見を中心に概述し,それらの有効性について考察する。一方,現代の食生活においては,従来,人間が食物として摂取することのなかった種々の合成化学物質を PCBやDDTなどの環境化学物質,食品添加物,医薬品などとして摂取する機会が増加している。これらの物質を総称して生体異物と呼んでいる。生体異物により高 Chol血症が生成することは,よく知られているが,その生成機構は十分に明らかにされているわけではない。ところで,高Chol血症は,いろいろな動物において,生体異物摂取ばかりではなく,過剰のアミノ酸摂取など,多種多様な要因によって生成することが知られている。本総説では,ラットにおいて生体異物および過剰チロシン摂取により誘導される高Chol血症の発症機構に関して比較研究した結果についても,筆者らの得た成績を中心に概説する。 1. 食品タンパク質による血清Chol低下作用の発現機構 1) 乳清タンパク質と血清Chol(研究の背景) 乳清は従来,チーズおよびカゼイン製造の副産物として,その大半はそのまま捨てられており,食糧として用いられたのは,ごくわずかでしかなかった。しかし,乳清中のタンパク質,乳糖その他の微量成分の栄養,生理的意義などの研究が進み,多くの分野で工業化,利用されるようになってきた8)9)。ごく最近では,乳由来の生体調節機能成分が数多く単離されてきており,機能性食品を市場に導入するための新たな食品のカテゴリーとして厚生省が制度化した,特定保健用食品の素材などとして将来利用されることも期待されている8)10)。乳清を原料として,限外濾過法などでタンパク質含量を高めたものを乳清タンパク質濃縮物(Whey Protein Concentrate: WPC)という。一方,乳清をCM-セルロース吸着法で処理した後,限外濾過によって調製されたものを乳清タンパク質単離物(Whey Protein Isolate: WPI)という。いずれも β-ラクトグロブリンが主要構成タンパク質であるが,WPIの方が,よりタンパク質含量が高い。おもにこれら2種類のタンパク質を原料として用いて,血清 Cholに対する影響をラットで検討した。食餌タンパク質がChol代謝に対して重要な影響を与えることが,1909年に初めて示された11)。その後,さまざまな種類の食餌性タンパク質を用いて,血漿Chol濃度に対する影響が系統的に研究され発表されたのは, 1975年CarrollとHamilton12)によってである。それまではあまり食餌タンパク質には注意が払われていなかった。この報告において,血漿Chol濃度は,比較的高い血漿Chol値を示す動物性タンパク質のグループと,より低い植物性タンパク質のグループとに大別されている。この報告の中で,ラクトアルブミン(乳清タンパク質) は,血漿Cholの高いグループに位置している。この成績や種々のその後の研究から,動物性タンパク質摂取によって,血漿Chol濃度は上昇すると考えられ,動物性タンパク質は現在も,どちらかというと敬遠されがちである6)。したがって,この時点では乳清タンパク質はカゼインなどと同様に,血清Cholを上昇させるものと考えられた。その後,1983年Sautierらは乳清タンパク質(WPC) が,大豆タンパク質などと同様に,カゼインと比較して血清Chol低下作用を発現することを,はじめて報告した13)。しかし残念ながら,その後,筆者らが乳清タンパク質 (WPC)を用いた成績14)を発表するまでは,この作用を確認した成績は発表されなかった。したがって,筆者らがこの研究に着手したときには,まだまだこの作用が一般化されるには至っていなかった。筆者らは,高Chol食摂取時において,タンパク質として20%添加した場合,WPI, WPC,β-ラクトグロブリン,α-ラクトアルブミンはカゼインと比較して,血清 Cholを顕著に低下させるばかりではなく,これまで血清 Chol低下作用を有するタンパク質として最も詳細に検討されてきた,大豆タンパク質よりも強力な血清Chol 低下作用をいずれも発現することを見いだした8)。 2) 乳清タンパク質のトリプシン加水分解物の血清 Chol低下作用これまで述べてきたように,乳清タンパク質はきわめて強力な血清Chol低下作用を発現することが明らかにされた。そこで,より強力な活性を発現する成分を開発するために,乳清タンパク質のトリプシン加水分解物の調製を試みた。その結果,カゼインやそのトリプシン加水分解物と比較して,WPIやそのトリプシン加水分解物,β-ラクトグロブリンやそのトリプシン加水分解物は,すべて血清Cholを有意に低下させることを明らかにした。糞中ステロイド排泄が,これら血清Cholの低下した群では増加しており,Cholの吸収抑制が,血清Chol 低下作用の発現に関与している可能性が示唆された。筆者らは高Chol食摂取時において,糞中ステロイド排泄の増加を発現することが明らかである β-ラクトグロブリンのトリプシン加水分解物と,β-ラクトグロブリンおよびカゼインを用いて,血清Chol低下がどの時点で起こるのか,という点を検討するとともに,β-ラクトグロブリンのトリプシン加水分解物が,どの程度の割合で食

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餌に含まれていれば,血清Chol低下作用を発現することが可能かを検討した。その結果,Fig. 1に示したよう

Fig. 1. Time course effects of dietary casein, β-lactoglobulin (β-LG) or lin tryptic hydrolyzate (GT) on the serum level of cholesterol in rats.

に,14日の時点では β-ラクトグロブリンとそのトリプシン加水分解物は,同レベルの血清Chol値に収束したが,20%β-ラクトグロブリンのトリプシン加水分解物は,5日目ですでに,β-ラクトグロブリンと比較してより顕著に血清Chol値を低下させており,トリプシン加水分解物の優位性が示されたばかりではなく,加水分解により,β-ラクトグロブリンの作用が,より速やかに, かつ強力に発現することが明らかにされた。このような血清Cholに対する β-ラクトグロブリンと β-ラクトグロブリンのトリプシン加水分解物の応答の違いは,その作用の発現機構も異なる可能性を示唆している。また, 従来よりタンパク質を構成するアミノ酸組成の違いにより,タンパク質の血清Cholに対する応答の違いを説明しようとする試みがなされてきたが,アミノ酸組成は両者ほぼ同様であることから,このような応答の違いをアミノ酸組成の違いに求めることはできない。この研究で得られた,β-ラクトグロブリンのトリプシン加水分解物(GT)は,大豆タンパク質のおよそ4倍の血清Chol低下能力を有することを,ごく最近筆者らは, 食餌中の添加レベルを変化させることで明らかにした。

Fig. 2. Effects of dietary casein (C), low molecular fraction (LMF) of casein peptic hydrolyzate (CS), high molecular fraction (HMF) of casein peptic hydrolyzate (CP), whey protein isolate (W), LMF of whey protein isolate-peptic hydrolyzate (WS), HMF of whey protein isolate-peptic hydrolyzate (WP), β-lactoglobulin (G), LMF of β-lactoglobulin peptic hydrolyzate (GS), HMF of lactoglobulin peptic hydrolyzate (GP), soy protein (S), α-lactalbumin (A), LMF of α-lactalbumin peptic hydrolyzate (AS), HMF of α-lactalbumin peptic hydrolyzate (AP) or whey protein trate (WC) on the serum level of cholesterol in rats.

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306 日本栄養・食糧学会誌このようにトリプシン水解により,血清Chol低下能力がきわめて強力な調製物が得られた点や,この加水分解物の優れた吸収・利用性を考えあわせると,今後非常に有用なChol代謝改善効果を発揮する食品素材となる可能性が示唆される。 3) 乳清タンパク質のペプシン加水分解物の血清 Chol低下作用とアミノ酸組成との関連性糞中へのステロイド排泄の増加が,大豆タンパク質によって誘導されるChol代謝の特徴的変動の主因となるので,その消化に際して,ステロイド,とくに胆汁酸と結合するペプチドフラグメントが生成する可能性が指摘されている15)16)。菅野ら16)は,大豆タンパク質をペプシン水解することにより,カゼインや未処理の大豆タンパク質よりも,表面疎水性や胆汁酸結合能の強力な分画物が得られることを報告した。さらに,このペプシン水解物の胆汁酸結合能の強い高分子画分(HMF)と,より低分子の画分(LMF)および未処理の大豆タンパク質などをラットに投与し,血清Chol低下作用について比較検討している。その結果,胆汁酸結合能のより強いHMF 画分は,未処理の大豆タンパク質やLMF画分よりも強い血清Chol低下作用を発現することを報告している16)。それでは乳清タンパク質の場合はどうであろうか? 筆者らは,乳清タンパク質やその主要構成タンパク質をペプシン水解し,高分子画分であるHMF画分や,より低分子のLMF画分を得た。ペプシン水解物のHMF画分は大豆タンパク質の報告とほぼ同様に,未処理のタンパク質やLMF画分と比較して,表面疎水性や胆汁酸結合能は一般的により強力であった8)。大豆タンパク質を用いた検討結果16)を参考にすると,WPI,β-ラクトグロブリン,α-ラクトアルブミンのHMF画分は,未処理のタンパク質やLMF画分よりも,強力な血清Chol低下作用を発現することが期待された。しかしFig. 2のように,これら乳清タンパク質から得られたHMF画分はいずれも,血清Cholをカゼインと比較して顕著に低下させ,かつ,その低下能力は,大豆タンパク質よりも優れていたが,未処理の乳清タンパク質やそれらのLMF画分とほぼ同様の血清Chol低下作用を発現するにとどまった。しかし,この血清Chol値はChol無添加食摂取時に観察される値と,ほぼ同様のレベルであった。ところで,タンパク質の血清Chol低下作用の発現機構を考える際に,そのアミノ酸組成の重要性が指摘されている。とくに,タンパク質中の含硫アミノ酸量やリジンとアルギニン比と血清Chol低下作用との間に明瞭な相関性が,乳清タンパク質以外のタンパク質を用いた解析から指摘されている17)。しかしTable 1のように,筆者らの検討からは,必ずしもそのような相関性は得られ

Table 1. Correlation between amino acid tent of proteins and serum cholesterol

level. なかった。これらの点に関しては,さらにより多種の, かつ他起源のタンパク質を用いた広範な解析が今後必要となるであろう。 4) 乳清タンパク質,大豆タンパク質,カゼインおよびそれらの加水分解物の血清Chol低下作用に関するin vitroの疎水性,胆汁酸結合能,Cholのミセル溶解性,CaCo-2培養細胞におけるChol吸収評価系,in situの腸管結紮ループ法,in vivoの二重アイソトープ比法,腸管内ミセルの電子顕微鏡観察での解析乳清タンパク質を含まない,大豆タンパク質などの限られたタンパク質においては,タンパク質加水分解物の in vitroでの胆汁酸結合能や表面疎水性が強いほど,血清Chol低下作用が強力であることが示されている16)。しかし,乳清タンパク質の場合には,胆汁酸結合能や表面疎水性が強いほど,血清Chol低下作用が強いという考え方はあてはまらず,この考え方は普遍性に乏しいと考えられた(Fig. 3のA, B, C)。ラットにおいて,カゼインのトリプシン加水分解物 (CT)と比較して,きわめて顕著な血清Chol低下作用を発現する乳清タンパク質の主要構成タンパク質である β-ラクトグロブリンのトリプシン加水分解物(GT)や大

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Fig. 3. Relationships between the bile acid binding capacity and hydrophobicity (A), Relationships between the serum cholesterol level and hydrophobicity (B), Relationships between the serum cholesterol level and bile acid binding capacity (C).

豆タンパク質のペプシン加水分解物(SP)の摂取は,糞中のステロイド排泄を上昇させることから,Cholの吸収抑制が血清Chol低下作用に関与することが推察される。このChol吸収抑制作用の発現機構について,さまざまな視点から検討した。意外にもこの点の詳細な検討は,これまであまりなされていない。筆者らが,Chol吸収にこだわった理由はその他にもある。たとえば,空腸や回腸を切除したラットを用いて,Chol吸収や胆汁酸の腸管循環の阻害が大豆タンパク質の血清Chol低下作用の主因ではないことが報告されている例18)や,Hep G2 培養細胞系で,大豆グロブリンが直接肝細胞のLDL受容体を活性化することも報告されており19),このようにたんに小腸でのChol吸収抑制が,血清Chol低下作用の主因であるかどうか,疑問視されているからである。そこでまず,in vivoにおいて,Chol吸収の抑制が本

当に起こっているかどうかを,in vivoの二重アイソトープ比法で検討した。その結果(Fig. 4),CTと比較して, GTやSPはChol吸収を抑制した20)。さらに,in situの腸管結紮ループ法による検討(Fig. 4)においても,in

vivoと類似した結果が得られた20)。

さらに筆者らは,SPやGTのChol吸収抑制作用の分子機構を解明するために,腸由来のCaCo-2細胞培養実験系を構築した。CaCo-2はヒト結腸がん由来の株化細

Fig. 4. Effects of dietary casein tryptic lyzate (CT), β-lactoglobulin tryptic

hydrolyzate (GT) or soy protein peptic hydrolyzate (SP) on cholesterol absorp-tion measured by the dual isotope ratio method (left) or the jejunal loops method

in situ (right).

胞であるにもかかわらず,自発的に分化して微絨毛を形成し,刷子縁膜酵素を発現した単層を形成することが知られている。すなわち,小腸の成熟細胞の形態学的な特

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308 日本栄養・食糧学会誌

Fig. 5. Effects of casein tryptic hydrolyzate (CT), soy protein peptic hydrolyzate (SP), amino acid mixture simulating

casein tryptic hydrolyzate (CTA) or

amino acid mixture simulating soy

tein peptic hydrolyzate (SPA) on

terol uptake in CaCo-2 cells.

Fig. 6. Effects of casein tryptic hydrolyzate (CT), β-lactoglobulin tryptic lyzate (GT) or isolated peptide fractions derived from GT (Nos. 4∼28) on terol uptake in CaCo-2 cells.

徴21)∼23)とさまざまな生理学的な特徴23)∼27)を有することが明らかにされている。実際に小腸上皮細胞でのChol 吸収を検討するためのモデル23)としてはもちろん,Chol 以外の脂質21)22)27),ビタミン24),核酸25),食品成分26)の吸

Fig. 7. EffectS of casein tryptic hydrolyzate (CT), β-lactoglobulin tryptic lyzate (GT) or soy protein peptic lyzate (SP) on micellar cholesterol bility in vitro. 収代謝などに広範に利用されつつある。Fig. 5に示したように,筆者らはCaCo-2実験系において,SPはCTと比較して顕著にChol吸収を抑制するとともに,それぞれのアミノ酸混合物では,このようなChol吸収抑制は発現しないことを初めて見いだした20)28)。この点は,上述のin vivoやin situで得られた結果を反映している。したがって,SPのChol吸収抑制作用の発現には,SPのペプチドが重要な役割を演じていると推察できる。一方, Fig. 6のようにGTについては,GT中の数種のペプチドを分画分取し,CaCo-2実験系で検討した結果,CTよりもCholの吸収を抑制するペプチドを発見した29)。それではこのようなChol吸収抑制作用は,なぜ発現するのであろうか?そこで,in vitroでCholのミセル可溶化に対する影響を検討した。Fig. 7のように,CTと比較して,GTやSPは胆汁酸の結合能が高いばかりではなく,Cholのミセル可溶化を抑制した20)28)29)。したがって,GTやSPは胆汁酸と結合して,Cholのミセル可溶化を抑制し,Cholの吸収を抑制していると推察した。以上のことから,Chol吸収抑制作用の発現には,腸管における摂取した食品タンパク質のCholミセル可溶化に対する影響が関与すると考えられた。この点を検証すべく,高Chol食を摂取したラットの腸管内のエマルジョンおよびミセルを超遠心法により調製し,透過型電子顕微鏡で観察した。Fig. 8のA, Cのように,実際に腸管内において,カゼイン摂取ラットのエマルジョンは凝集が観察され,ミセルが安定化されていた30)。一方, Fig. 8のB, Dのように,乳清タンパク質摂取ラットの

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Fig. 8. Freeze fracture transmission electron microscopy photograph of intestinal emulsion and micelle in rats fed the diets containing casein (A, C) or whey protein (B, D).

エマルジョンは分散しており,ミセル量もカゼインと比較して減少していた30)。これらのことは,in vitroで得られたミセル可溶化に対するタンパク質加水分解物の影響の結果をよく反映している。 5) 乳清タンパク質,大豆タンパク質およびカゼイン摂取による血清Cholに対する影響と,アポリポタンパク質レベルおよびそれらの遺伝子発現との関連性31), 高Chol食摂取時において,乳清タンパク質摂取は,カゼインおよび大豆タンパク質摂取と比較して,HDL-コレステロール(HDL-Chol)および血清アポリポタンパク質A-Iを有意に増加させた(Fig. 9)。また乳清タンパク質摂取は,大豆タンパク質摂取と比較して,肝臓アポリポタンパク質A-ImRNAを有意に増加させた(Fig. 9)。小腸のアポリポタンパク質A-ImRNAにおいて,乳清タンパク質摂取による増加は観察されなかった。乳清タンパク質は肝臓アポリポタンパク質A-ImRNA量を増加させ,結果として肝臓アポリポタンパク質A-Iの合成・放出が増加したため,血清アポリポタンパク質A-Iが増加したものと推察される。したがって,乳清タンパク質摂取による血清Chol低下作用は,アポリポタンパク質A-Iの血中レベルやその遺伝子発現の変化を伴って誘導されていることが明らかにされた。血中のアポリポタンパク質A-Iレベルは,肝臓のアポリポタンパク質A-I mRNAレベルを調節する要因により,かなり決定されることが報告されており32),たいへん興味深い。それでは,このようにタンパク質は,なぜ血清Chol低下作用を発現するとともに,アポリポタンパク質の mRNAを変動させ,遺伝子発現にも影響を与えるのであろうか?大豆タンパク質摂取により,血中の甲状腺ホルモンが増加することが報告されている33)。このようなホルモンレベルの変化が大豆タンパク質のChol代謝変動に関連すると推察されている。したがって,今後タンパク質がなぜ遺伝子発現を変化させるのか,そのホルモンに対する影響という内分泌系をも含めた分子・遺伝子レベルの検討が望まれる。 2. 過剰チロシンおよび生体異物による高Chol血症の発症機構 1) 過剰チロシンによる高Chol血症の誘導一般に,過剰のアミノ酸をラットに投与すると,体重の抑制,食餌摂取量の減少など,いわゆる過剰障害を引

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310 _{日本栄養・食糧学会誌}

Fig. 9. Effects of dietary casein (C), whey protein (W) or soy protein (S) on serum cholesterol (A.), serum apolipoproteins (B.), liver and jejunal apolipoprotein A-I (C.) and liver apolipoprotein mRNA (D.)

in rats. き起こすことが知られている34)。これらの影響はアミノ酸個々によっても異なっている。チロシンも過剰に与えると,体重の抑制,チロシン毒性の特徴である皮膚の浮腫や白内障などが生成する34)。さらに,過剰のアミノ酸摂取は脂質代謝にも影響を及ぼすことが示されている。たとえば,ヒスチジン35)36),シスチン37)などは,過剰にラットに投与すると,高Chol血症を引き起こすことが知られていた。筆者らは,過剰チロシンの摂取により,高Chol 血症が誘導されることを発見した38)。過剰チロシンによる高Chol血症は,生体異物のポリ塩化ビフェニル(PCB)39)40)やヒスチジン過剰摂取35)36) により誘導される高Chol血症と同様に,肝臓の肥大をともない,HDL-Chol, LDL+VLDL-Cholの両方ともに上昇させるタイプのものであった38)。添加したチロシンレベルの上昇に依存して,血清Cholも上昇した。低タンパク食よりも高タンパク食の方が,高Chol血症は生成されやすいことが明らかにされるとともに,過剰チロシンによる血清Chol上昇は28日間継続して観察された38)。過剰チロシン摂取により,肝臓および尿中アスコルビン酸レベルが上昇し,肝臓の薬物代謝酵素であるチトクロムP-450,チトクロムb5,チトクロムcレダクターゼ,アニリンヒドロキシラーゼ,アミノピリンN-デメチラーゼ活性も上昇することを初めて見いだした41)。しかし,これらの肝臓薬物代謝酵素に対する過剰チロシンの影響は,PCB摂取時に観察されるほど著しいものではなかった。チロシン以外の過剰アミノ酸による血清Chol の上昇は,ヒスチジンやメチオニンでも観察された38)。 2) 過剰チロシンおよび生体異物による高Chol血症生成時におけるChol合成系および分解系の変動 Chol生合成の律速酵素である肝臓HMG-CoAレダク

ターゼ活性および3H2Oを用いて測定したin vivoにおける肝臓Chol合成能は,過剰チロシン,DDT, BHAおよびクロレトン摂取により,いずれも有意に上昇あるいは上昇する傾向を示した42)。しかし,小腸のChol合成能には顕著な変化は観察されなかった42)。以上のことから,過剰ヒスチジンやPCB摂取の場合と同様に,過剰チロシンおよび生体異物のDDT, BHA,クロレトン摂取により誘導される高Chol血症は,いずれも主に肝臓でのChol合成の促進により発現していることが示唆された。 PCB摂取により,Chol分解系の律速酵素であるChol 7α-ヒドロキシラーゼ活性は,mgタンパク質および肝臓1g当りで有意に減少し,肝臓全体では顕著な変化は見られなかった43)。胆汁中の総胆汁酸濃度は,PCB摂取により有意に低下したが,総胆汁酸分泌量には顕著な違いは観察されなかった。糞中の胆汁酸排泄量は ,PCB摂

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Fig. 10. Effects of tyroxine (T4) treatment on serum cholesterol (A), serum T4 (B) and T3 (C) in rats fed the diets containing PCB.

取により有意に減少した。一方,中性ステロイドの糞中排泄は,PCB摂取により上昇する傾向を示した43)。したがって,糞中の総ステロイド排泄量には,顕著な変化は観察されなかった。一方,過剰チロシン摂取の場合は,胆汁中の総胆汁酸濃度には顕著な変化は観察されず,総胆汁酸分泌量は有意に上昇した41)。糞中の胆汁酸排泄量は有意に上昇したが,中性ステロイドの糞中排泄は有意に減少した。したがって,糞中の総ステロイド排泄量はPCB摂取の場合と同様,顕著な変化は観察されなかった41)。すなわち,過剰チロシンおよびPCB摂取は,Chol分解系に対して顕著な変動を及ぼさなかった。 3) 過剰チロシンおよび生体異物による高Chol血症の誘導と数種のホルモンの変動第1にin vivo実験系での結果であるが,ラットにおいて,Chol代謝に影響を及ぼすことが知られているインシュリン,グルカゴンの血中レベルは,過剰チロシンや PCBの摂取による変化は観察されなかった。甲状腺ホルモンは,古くからコレステロール代謝への関連が指摘されている44)45),が,過剰チロシン摂取により,血清トリヨードチロニン(T3)およびチロキシン(T4)濃度には顕著な変化は観察されなかった。一方,PCB摂取により血清T3レベルには影響が観察されないものの,血清T4 レベルは著しく減少した。さらに,PCBによって誘導される血清Cholの上昇は,T4投与により有意に抑制された(Fig. 10)。したがって,PCB摂取による高Chol血症生成の一因が,甲状腺機能の変化と関連していることが明らかにされた。肝臓の薬物代謝酵素を誘導する生体異物の摂取は,生体に"代謝的ストレス"をもたらし,それに応答したカテコールアミン(CA)などのChol合成を促進するホルモンの変動を介して高Chol血症が生成する,という仮説を想定して検討した。その結果,ストレス応答に密接に関連し,肝臓Chol合成を促進するCAの生成母体であるチロシンをラットに投与することにより,生体異物と同様に高Chol血症が生成し,CAの尿中排泄が増加することを見いだした46)。またPCB46),DDT47)などの生体異物によっても,種々のストレス時やチロシン摂取の場合と同様に,尿中CA排泄の上昇が観察された。さらに, CAの α-遮断剤の投与は,過剰チロシンによる高Chol 血症の誘導を抑制するとともに,PCB46)やDDT47)などの生体異物による高Chol血症の誘導をも抑制した。したがって,過剰チロシンやPCBなどの生体異物摂取による高Chol血症の生成と,CAとの関連性が示唆され

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312 日本栄養・食糧学会誌た。CAの直接投与によっても,血中Cholの上昇48)や肝臓HMG-CoAレダクターゼ活性の上昇49)が観察されている。したがって,その他のタイプのストレス50)51)との関連も今後研究すべき興味ある課題である。第2にin vitro実験系の結果であるが,ラットの初代培養肝細胞において,培地にPCBを添加しても,通常の単層培養では,in vivoで観察されるようなHMG-CoA レダクターゼ活性の上昇は観察されなかった52)。しかし, EHS-gelを細胞外マトリクスとして使用し高度に分化機能を維持した肝細胞では,顕著な誘導が見られた53)。 in vitroにおけるこの誘導には,グルココルチコイドが必要であることが明らかにされた54)。したがって,生体異物による高Chol血症の発現とグルココルチコイド55)との関連性について,in vivoで検討することは興味深いと考える。 3. おわりに現代は飽食の時代といわれているように,食生活も非常に多様化し,多種多様な食品が市場を賑わわせている。したがって,それらの食品に含まれている成分も多様化している。これらの成分は,生体に摂取されたときに, 従来の栄養機能の他に,いわゆる生体調節機能を発現することが知られるようになってきた。この総説で取りあげてきたタンパク質などの食品成分や生体異物のChol 代謝に対する影響も,このような生体調節機能の一つの重要な側面であるという見方もできる。これまでのさまざまな生体調節機能の解析は,必ずしもin vivoとin vitroの両面から行われているわけではない。in vitroで効果があっても,in vivoの効果は未知数である場合も多い。たとえば,これまで,いわゆる機能性ペプチドが多数分離されてきているが,ペプチドを今後,特定保健用食品素材などとして利用する際には,加工調理はもとより,消化による変性防止や機能性の維持が大きな問題となろう。すなわち,これまで単離されてきた,ほとんどのペプチドの効果はin vitroで判定されている8)。経口摂取後に同等の効果を発現することは容易ではない。その意味で乳清タンパク質の効用は興味深い。一方,確かに in vivoで効果は発現するが,in vitroでの効果の発現機

構の解析が行われていない場合も多い。いうまでもなく, 多種多様な食品成分の真の価値を判断していくためにも,in vivoとin vitreの両面から,生体調節機能を解析する視点が今後ますます重要になろう。本研究は,名古屋大学農学部栄養化学講座および岐阜大学農学部食品科学講座で行われたものであり,終始懇切丁寧にご指導いただきました吉田昭・名古屋大学名誉教授(現名古屋文理短期大学),葛谷泰雄・岐阜大学元教授,金丸義敬・岐阜大学教授に深く感謝いたします。さまざまな有益なご助言とご協力を賜りました,共同研究者の北海道大学農学部の青山頼孝教授,名古屋大学農学部の堀尾文彦助教授,小田裕昭博士,岐阜大学医学部の野間昭夫教授,清島満講師,名古屋大学理学部の今栄東洋子助教授,静岡県立大学食品栄養科学部の橋本啓博士,明治乳業(株)・栄養科学研究所の桑田有所長, 小嶋禎氏,協和発酵工業(株)の松岡一裕氏,堀悟郎氏に深く感謝いたします。また,共同研究者である名古屋大学農学部栄養化学講座の高畑昌弘,加藤光弘,正木久典,宮崎仁志,禿英樹,および岐阜大学農学部食品科学講座の谷萩団,鈴木圭子,山本繁久,志満津仁子, 内藤博行,水野秀克,山内康平,榎本はる,木股規恵, 本多浩一,三輪圭司,粟野貴子,恵藤径子,瀧章浩, 永田尚子,浅野文之,安藤あやか,河井千恵美,正岡元棋の皆様に深く感謝いたします。cDNAなどの実験材料を快く提供していただきました諸先生に厚く御礼申し上げます。文献

1) Kannel, W.B., Castelli, W.P., Gordon, T. and McNamara, P.M.: Ann. Intern. Med., 74, 1 (1971) 2) Martin, M.J., Hully, S.B., Browner, W.S., Kuller, L. H. and Wentworth, D.: Lancet, 2, 933 (1986)

3) 馬淵宏,小泉順二,武田三昭,嘉門信雄,伊藤英章, 梶波康二,藤田一,稲津明広,宇野欣秀,武田亮祐: Coronary, 4, 281 (1987) 4) 厚生省統計情報部:人口動態統計,昭和63年,厚生省 (1988) 5) 菅野道廣:栄養誌,40, 93 (1987) 6) 板倉弘重:恐いコレステロール,2週間で体質改善する(1988),青春出版社(東京)

7) Nagaoka, S., Kanamaru, Y., Kuzuya, Y., Kojima, T. and Kuwata, T.: Biosci. Biotech. Biochem., 56, 1484

(1992) 8) 長岡利,金丸義敬,葛谷泰雄:乳清タンパク質の血清コレステロール低下作用(山内邦男,今村経明,守田哲朗,責任編集,"牛乳成分の特性と健康"),57-84 (1993),光生館(東京) 9) 桑田有:酪農科学・食品の研究,35, 337 (1986) 10) 戸塚護,上野川修一:日本畜産学会報,63, 867 (1992)

11) Ignatowski, A.: Virchows Arch. Pathol. Anat. Physiol. Klin. Med., 198, 248 (1909)

12) Carroll, K.K. and Hamilton, R.M.G.: J. Food Sci., 40, 18 (1975)

13) Sautier, C., Dieng, K., Flament, C., Doucet, C., Sequet, J.P. and Lemonnier, D.: Br. J. Nutr., 49, 313

(1983)

14) Nagaoka, S., Kanamaru, Y. and Kuzuya, Y.: Agric. Biol. Chem., 55, 813 (1991)

15) Makino, S., Nakashima, H., Minami, K., Moriyama, R. and Takao, S.: Agric. Biol. Chem., 52, 803 (1989) 16) Sugano, M., Goto, S., Yamada, Y., Yoshida, K., Hashimoto, Y., Matsuo, T. and Kimoto, M.: J.

Nutr., 120, 977 (1990)

17) 杉山公男:栄食誌,42, 353 (1989)

(12)

Vol. 49 No. 6 1996 313

Nutr., 117, 1527 (1987)

19) Lovati, M.R., Manzoni, C., Corsini, A., Granata, A., Frattini, R., Fumagalli, R. and Sirtori, C.R.: J.

Nutr., 117, 1971 (1992)

20) 長岡利,粟野貴子,永田尚子,三輪圭司,山内康平, 金丸義敬:農化,69, 150 (1995)

21) Ranheim, T., Gedde-Dahl, A., Rustan, A.C. and Drevon, C.A.: J. Lipid Res., 33, 1281 (1992) 22) Traber, M.G., Kayden, H.J. and Rindler, M.J.: J.

Lipid Res., 28, 1350 (1987)

23) Field, F.J., Albright, E. and Mathur, S.: J. Lipid Res., 28, 1057 (1987)

24) Levin, M.S.: J. Biol. Chem., 268, 8267 (1993) 25) He, Y., Sanderson, I.R. and Walker, W.A.: J. Nutr.,

124, 1942 (1994)

26) Hashimoto, K., Matsunaga, N. and Shimizu, M.: Biosci. Biotech. Biochem., 58, 1345 (1994) 27) Hughes, T.E., Sasak, W.V., Ordovas, J.M., Forte, T.

M., Lamon-Fava, S. and Schaefer, E.J.: J. Biol.

Chem., 262, 3762 (1987) 28) 長岡利,永田尚子,正岡元棋,粟野貴子,金丸義敬, 堀悟郎,松岡一裕:第50回日本栄養・食糧学会大会講演要旨集,179 (1996) 29) 長岡利,粟野貴子,安藤あやか,永田尚子,金丸義敬: 第50回日本栄養・食糧学会大会講演要旨集,180 (1996) 30) 長岡利:第50回日本栄養・食糧学会大会講演要旨集,8 (1996) 31) 長岡利,浅野文之,河井千恵美,金丸義敬,清島満, 野間昭夫:農化,70, 34 (1996)

32) Sorci-Thomas, M., Prack, M.M., Dashti, N., son, F., Rudel, L.L. and Williams, D.L.: J. Lipid

Res., 30, 1397 (1989)

33) Forsythe, W.A., III: J. Nutr., 125, 619S (1995)

34) 村松敬一郎:栄食誌,37, 399 (1984)

35) Solomon, J.K. and Geison, R.L.: J. Nutr., 108, 936 (1978)

36) Ohmura, E., Aoyama, Y. and Yoshida, A.: Lipid, 21, 748 (1986)

37) Rukaj, A. and Sêrougme, C.: Biochim. Biophys. Acta, 753, 1 (1983)

38) Nagaoka, S., Aoyama, Y. and Yoshida, A.: Nutr. Rep. Int., 31, 1137 (1985)

39) Oda, H., Okumura, Y., Hitomi, Y., Ozaki, K., Nagaoka, S. and Yoshida, A.: J. Nutr. Sci.

Vitaminol., 35, 333 (1989)

40) 吉田昭:農化,64, 1343 (1990)

41) Nagaoka, S., Miyazaki, H., Oda, H., Aoyama, Y., and Yoshida, A.: J. Nutr., 120, 1134 (1990) 42) Nagaoka, S., Masaki, H., Aoyama, Y. and Yoshida,

A.: J. Nutr., 116, 726 (1986)

43) Nagaoka, S., Miyazaki, H., Aoyama, Y. and shida, A.: Br. J. Nutr., 64, 161 (1990)

44) Takeuchi, N., Iro, M., Uchida, K. and Yamamura, Y.: Biochem. J., 148, 499 (1975)

45) Byers, S.O. and Friedman, M.: Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 143, 551 (1973)

46) Nagaoka, S., Kato, M., Aoyama, Y. and Yoshida, A.: Br. J. Nutr., 56, 509 (1986)

47) Nagaoka, S., Horio, H., Aoyama, Y. and Yoshida, A.: Nutr. Rep. Int., 32, 785 (1985)

48) Kaplan, A., Jacques, S. and Gant, M.:Am, J. Physiol., 191, 8 (1957)

49) Rajan, G. and Ramasarma, T.: Biochem. J., 162, 493 (1977)

50) Brown, M.S., Goldstein, J.L. and Dietschy, J.M.: J. Bio l. Chem., 254, 5144 (1979)

51) Andersen, J.M. and Dietschy, J.M.: J. Biol Chem., 252, 3646 (1977)

52) Nagaoka, S., Kamuro, H., Oda, H. and Yoshida, A.: Biochem. Pharmacol., 41, 1259 (1991) 53) Oda, H., Suzuki, Y., Shibata, T., Hitomi, Y. and

Yoshida, A.: Anim. Cell. Technol: Basic Appl.

Aspects, 6, 487 (1994)

54) 小田裕昭:栄食誌,48, 357 (1995)

55) Mitropoulos, K.A. and Balasubramaniam, S.: chem. J., 160, 49 (1976)