大豆由来成分による脂質代謝改善効果と
その分子作用機構の解明
奈良女子大学 研究院
生活環境科学系 食物栄養学領域
井上 裕康
生 活 習 慣 病 の 増 加 が 懸 念 さ れ る 日 本 に お い て 、 疾 病 の 一 次 予 防 は ま す ま す 重 要 性 を 増 し 、 生 理 機 能 調 節 作 用 を 有 す る 食 品 へ の 期 待 や 関 心 が 高 ま っ て い る 。 日 常 の 食 生 活 を 通 し て 、 健 康 の 維 持 お よ び 生 活 習 慣 病 予 防 に 努 め る こ と は 、 医 療 費 抑 制 の 観 点 か ら も 重 要 で あ る 。 種 々 の 食 品 機 能 成 分 の 効 果 に つ い て 数 多 く の 先 行 研 究 が お こ な わ れ て い る が 、 厳 密 に 科 学 的 に 検 証 す る こ と は 難 し い 。 そ の 理 由 の 一 つ は 、 食 品 機 能 成 分 は 、 薬 剤 に 比 較 し 標 的 タ ン パ ク 質 に 対 す る 作 用 が 弱 い こ と に 起 因 し て い る 。 こ の こ と が 、 副 作 用 が 少 な い と い う 長 所 と と も に 、 効 果 が 現 れ る た め に 長 い 時 間 を 必 要 と し 、 科 学 的 検 証 を 難 し く し て い る と 考 え ら れ る 。 し か し 、 食 品 機 能 成 分 の 効 果 の 分 子 作 用 機 序 を 明 ら か に す る こ と は 、 非 常 に 重 要 で あ る 。 私 た ち は 現 在 、 脂 質 代 謝 を 制 御 す る こ と が 明 ら か に な っ て き た 核 内 受 容 体 PPAR の 活 性 化 を 指 標 に し た 、 食 品 成 分 の 新 し い 機 能 性 評 価 を 行 っ て い る 。 PPAR は リ ガ ン ド 依 存 性 転 写 因 子 で 、 生 活 習 慣 病 に 対 す る 薬 剤 の 標 的 た ん ぱ く 質 と し て 認 め ら れ て い る 。PPAR の サ ブ タ イ プ α と γ に 対 す る そ れ ぞ れ の 合 成 リ ガ ン ド の フ ェ ノ フ ィ ブ ラ ー ト と チ ア ゾ リ ジ ン は 、 脂 質 代 謝 異 常 改 善 薬 、 イ ン ス リ ン 抵 抗 性 改 善 薬 と し て 利 用 さ れ て い る 。 こ れ ら の 薬 剤 に 比 べ る と 活 性 は 弱 い も の の 、 い く つ か の 食 品 成 分 の な か に も PPAR を 活 性 化 す る 分 子 が 存 在 す る こ と を 見 出 し て い る１ ～ ６ ）。そ し て 、こ れ ら の 成 分 が 生 体 内 で 長 期 的 に 弱 く PPAR を 活 性 化 し 、脂 質 代 謝 等 を 改 善 す る こ と が 生 活 習 慣 病 予 防 に 繋 が る と 考 え て 研 究 を 進 め て い る 。 一 方 、 大 豆 は 日 本 人 が 古 く か ら 食 し て き た 食 生 活 の 基 軸 と な る 食 素 材 で あ り 、 最 近 で は 健 康 の 維 持 ・ 増 進 に 寄 与 す る 機 能 成 分 の 宝 庫 と し て 認 識 さ れ 、 大 豆 の 多 様 な 効 能 が 明 ら か に さ れ て い る 。 こ れ ま で に 、 大 豆 成 分 の 摂 取 に よ る 血 中 中 性 脂 肪 や コ レ ス テ ロ ー ル の 低 下 、 肝 臓 へ の 脂 肪 蓄 積 の 軽 減 、 胆 汁 酸 排 泄 や 脂 肪 酸 β 酸 化 の 促 進 、 イ ソ フ ラ ボ ン 類 に よ る エ ス ト ロ ゲ ン 様 作 用 な ど が 報 告 さ れ て い る 。 こ の よ う に 効 果 の 検 証 は 多 数 な さ れ て い る も の の 、 そ の 作 用 機 序 に つ い て は 未 だ 不 明 な 点 が 多 い 。 そ こ で 本 研 究 で は 、 大 豆 の 約 35% を 占 め 最 も 含 有 量 の 高 い 大 豆 た ん ぱ く 質 に つ い て 、 我 々 が 新 し く 確 立 し た PPAR 活 性 化 を 指 標 と し た 評 価 系 を 用 い て 、 培 養 細 胞 レ ベ ル お よ び マ ウ ス を 用 い た 個 体 レ ベ ル で の 検 討 を 行 い 、 脂 質 代 謝 改 善 効 果 と そ の 分 子 作 用 機 構 の 解 明 を 目 指 し た 。 実 験 方 法 １ ） 培 養 細 胞 に お け る PPAR 活 性 化 能 の 検 討
ウ シ 血 管 内 皮 細 胞 に PPAR 応 答 配 列 を 持 つ レ ポ ー タ ー ベ ク タ ー と 、ヒ ト PPAR 発 現 ベ ク タ ー （ α ， β/δ ， γ の い ず れ か ） を 共 導 入 し た ア ッ セ イ 系 を 用 い て 測 定 し た 。 な お 、 こ の 方 法 は 我 々 が 構 築 し た 系 で あ る 。 ２ ） マ ウ ス を 用 い た 個 体 レ ベ ル で の PPAR 活 性 化 能 の 検 討 研 究 室 で 系 統 維 持 し て い る PPARα 欠 損 型 お よ び 対 照 野 生 型 マ ウ ス (C57BL/6J)に 、高 脂 肪 食 を 4 週 間 自 由 摂 取 さ せ た 。 た ん ぱ く 質 源 と し て 、 大 豆 た ん ぱ く 質 の 主 要 成 分 で あ る β-コ ン グ リ シ ニ ン ま た は カ ゼ イ ン を 20％ 含 有 す る よ う に 食 餌 を 調 整 し た 。β -コ ン グ リ シ ニ ン 食 に は メ チ オ ニ ン を 0.5％ 添 加 し た 。4 週 間 後 に 、血 液 、肝 臓 、脂 肪 組 織 を 採 取 し た 。 結 果 お よ び 考 察 １ ） 培 養 細 胞 で の 大 豆 た ん ぱ く 質 の PPAR 活 性 化 ウ シ 血 管 内 皮 細 胞 を 用 い て レ ポ ー タ ー ア ッ セ イ に よ り 、 培 養 細 胞 で の 大 豆 た ん ぱ く 質 に よ る PPAR 活 性 化 を 測 定 し た 。大 豆 た ん ぱ く 質 は 体 内 で 消 化・吸 収 さ れ る こ と を 考 慮 し て 、 酸 ト リ プ シ ン 分 解 し た も の を 使 用 し 解 析 し た と こ ろ 、PPAR の ３ つ の サ ブ タ イ プ α 、 β/δ 、 γ を 選 択 的 に 活 性 化 し 、 特 に α を 強 く 活 性 化 し た （ 図 １ ）。 図 1 培 養 細 胞 で の 大 豆 た ん ぱ く 質 に よ る PPAR 活 性 化 H2O を 添 加 し た 場 合 を コ ン ト ロ ー ル （ 1.0） と し て 、 各 た ん ぱ く 質 分 解 物 （ 最 終 濃 度 0.03％ ） の PPAR 活 性 化 を 相 対 値 で 示 す （ n=3）。 * : コ ン ト ロ ー ル（ H2O）に 対 す る 有 意 差（ * ; p<0.05, ** ; p<0.01, *** ; p<0.001）
そ こ で 、 大 豆 た ん ぱ く 質 の 約 30％ を 占 め る β -コ ン グ リ シ ニ ン の 分 解 物 に つ い て 、 同 様 に PPAR 活 性 化 を 検 討 し た と こ ろ 、 PPARα 、 β /δ 、 γ の 選 択 的 な 活 性 化 が 認 め ら れ た （ 図 1）。 一 方 で 比 較 と し て 用 い た カ ゼ イ ン 分 解 物 で は PPAR を 活 性 化 し な か っ た 。 以 上 よ り 、大 豆 た ん ぱ く 質 は 脂 質 代 謝 の 制 御 に 関 与 す る PPAR を 活 性 化 し 、脂 質 代 謝 改 善 に 寄 与 す る 可 能 性 が 考 え ら れ た 。 そ こ で 、 大 豆 た ん ぱ く 質 を 含 む 高 脂 肪 食 を マ ウ ス に 摂 取 さ せ て 、 個 体 レ ベ ル で の 効 果 と PPAR 活 性 化 の 関 与 を 検 討 し た 。 ２ ） 大 豆 た ん ぱ く 質 摂 取 に よ る PPAR 活 性 化 β-コ ン グ リ シ ニ ン を タ ン パ ク 質 源 と す る 高 脂 肪 食 を マ ウ ス に 摂 取 さ せ た と こ ろ 、 野 生 型 マ ウ ス で は 、体 重 増 加 抑 制 や 血 漿 ト リ グ リ セ リ ド（TG）濃 度 の 減 少 が 認 め ら れ た 。し か し な が ら 、 こ の 効 果 は PPARα 欠 損 型 マ ウ ス で も 見 ら れ 、 生 体 レ ベ ル で の PPARα 活 性 化 は 認 め ら れ な か っ た 。 そ こ で 、大 豆 た ん ぱ く 質 の 栄 養 価 に 注 目 し 、メ チ オ ニ ン 存 在 下 で β-コ ン グ リ シ ニ ン を 摂 取 さ せ た と こ ろ 、PPARα 依 存 的 な 体 重 増 加 抑 制 、 白 色 脂 肪 重 量 の 減 少 、 血 漿 TG お よ び 遊 離 脂 肪 酸 濃 度 の 減 少 が 認 め ら れ た（ 図 ２ ）。肝 臓 に お け る 脂 質 代 謝 関 連 遺 伝 子 の 発 現 変 動 を 解 析 し た と こ ろ 、 脂 肪 酸 合 成 に 関 わ る 遺 伝 子 で は 、 脂 肪 酸 不 飽 和 化 酵 素 の ス テ ア リ ル CoA デ サ チ ュ ラ ー ゼ の 発 現 が PPARα 依 存 的 に 減 少 し て い た が 、 ア セ チ ル CoA カ ル ボ キ シ ラ ー ゼ や 脂 肪 酸 合 成 酵 素 、 脂 肪 酸 酸 化 に 関 与 す る カ ル ニ チ ン パ ル ミ ト イ ル ト ラ ン ス フ ェ ラ ー ゼ 1 や ア シ ル CoA オ キ シ ダ ー ゼ の 発 現 に は 変 化 は 認 め ら れ な か っ た 。 一 方 で 、 脂 質 代 謝 調 節 に 関 与 す る FGF21 遺 伝 子 の 肝 臓 で の 発 現 が 、 β -コ ン グ リ シ ニ ン 摂 取 に よ っ て PPARα 依 存 的 に 誘 導 さ れ た （ 図 ３ ）。 FGF21 は 。 肝 臓 な ど で 産 生 さ れ る ホ ル モ ン 様 物 質 で あ り 、 血 中 に 放 出 さ れ て 脂 肪 組 織 な ど に 働 き 、 燃 焼 を 促 進 す る 作 用 が あ る と さ れ て い る 。 実 際 に 血 漿 中 の FGF21 濃 度 を 測 定 し た と こ ろ 、 肝 臓 で の 遺 伝 子 発 現 と 同 様 に 、PPARα 依 存 的 な 増 加 が み ら れ た（ 図 ３ ）。従 っ て 、β -コ ン グ リ シ ニ ン 摂 取 に よ り 認 め ら れ た 効 果 に 、FGF21 の 誘 導 が 関 連 し て い る 可 能 性 が 考 え ら れ た 。
図 ２ β ‐ コ ン グ リ シ ニ ン 摂 取 に よ る PPARα 依 存 的 な 脂 肪 組 織 重 量 お よ び 血 漿 脂 質 の 減 少 カ ゼ イ ン 食 （C） ま た は β － コ ン グ リ シ ニ ン 食 (Bcon)を 4 週 間 摂 取 さ せ た 野 生 型 （ ■ ）お よ び PPARα 欠 損 型（ □ ）マ ウ ス に お け る 、脂 肪 組 織 重 量 、血 漿 ト リ グ リ セ リ ド お よ び 遊 離 脂 肪 酸 濃 度 を 示 す （n=15~20）。 * : 野 生 型 － C 食 に 対 す る 有 意 差 （ * ; p<0.05, *** ; p<0.001） 次 に 、 β-コ ン グ リ シ ニ ン に よ る FGF21 の 誘 導 機 構 を 明 ら か に す る た め 、 プ ロ モ ー タ ー ア ッ セ イ に よ り 検 討 し た 。ウ シ 血 管 内 皮 細 胞 に FGF21 プ ロ モ ー タ ー を PPARα と と も に 共 導 入 し た 場 合 、 β-コ ン グ リ シ ニ ン 分 解 物 に よ る FGF21 の 活 性 化 が 認 め ら れ た 。 一 方 、FGF21 プ ロ モ ー タ ー の み を 導 入 し た 場 合 で も 、 β -コ ン グ リ シ ニ ン 分 解 物 に よ る FGF21 の 活 性 化 が 認 め ら れ た 。 こ れ ら の 結 果 は 、 β -コ ン グ リ シ ニ ン を 摂 取 し た マ ウ ス 肝 臓 で 、FGF21 が PPARα 依 存 的 に 誘 導 さ れ た 結 果 と は 異 な っ て い た 。現 在 、詳 細 な 分 子 機 構 の 解 明 を 目 指 し 、 さ ら な る 検 討 を 進 め て い る 。
図 3 β ‐ コ ン グ リ シ ニ ン 摂 取 に よ る PPARα 依 存 的 な FGF21 の 誘 導 カ ゼ イ ン 食 （C） ま た は β － コ ン グ リ シ ニ ン 食 (Bcon)を 4 週 間 摂 取 さ せ た 野 生 型 （ ■ ） お よ び PPARα 欠 損 型 （ □ ） マ ウ ス に お け る 、 肝 臓 FGF21 発 現 量 お よ び 血 漿 FGF21 濃 度 を 示 す （ n=15~20）。 * : 野 生 型 － C 食 に 対 す る 有 意 差 （ * ; p<0.05, ** ; p<0.01） 要 約 本 研 究 で は 、 大 豆 由 来 成 分 に よ る 脂 質 代 謝 改 善 効 果 と そ の 作 用 機 序 を 、 脂 質 代 謝 の 制 御 に 関 与 す る 核 内 受 容 体 PPAR に 注 目 し て 検 討 し た 。そ の 結 果 、培 養 細 胞 に お い て 大 豆 た ん ぱ く 質 に よ る PPAR 活 性 化 、特 に α 活 性 化 が 認 め ら れ た 。さ ら に 、大 豆 た ん ぱ く 質 を 構 成 す る β −コ ン グ シ リ ニ ン を メ チ オ ニ ン と と も に 摂 取 し た マ ウ ス で は 、PPARα 依 存 的 な 体 重 増 加 抑 制 、 白 色 脂 肪 重 量 の 減 少 、 血 漿 ト リ グ リ セ リ ド お よ び 遊 離 脂 肪 酸 濃 度 の 減 少 が 認 め ら れ 、 こ れ ら の 効 果 に FGF21 が 関 連 し て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。 謝 辞 本 研 究 を 遂 行 す る に あ た り 、 研 究 助 成 を 賜 り ま し た 公 益 財 団 法 人 タ カ ノ 農 芸 化 学 研 究 財 団 に 心 か ら 感 謝 申 し 上 げ ま す 。 文 献
1) Hotta M, Nakata R, Katsukawa M, Hori K, Takahashi S, Inoue H. Carvacrol, a component of thyme oil, activates PPARα and γ and suppresses COX -2 expression. J. Lipid Res. 51, 132-139 (2010)
2) Tsukamoto T, Nakata R, Tamura E, Kosuge Y, Kariya A, Katsukawa M, Mishima S, Itoh T, Iinuma M, Akao Y, Nozawa Y, Arai Y, Namura S, Inoue H. Vaticanol C, a resveratrol tetramer, activates PPARα and PPARβ/δ in vitro and in vivo. Nutr. Metab. 7, 46 (2010)
3) Katsukawa M, Nakata R, Takizawa Y, Hori K, Takahashi S, Inoue H. Citral, a component of lemongrass oil, activates PPARα and γ and suppresses COX -2 expression. Biochim. Biophys. Acta 1801, 1214-1220 (2010)
4) Katsukawa M, Nakata R, Koeji S, Hori K, Takahashi S, Inoue H. Citronellol and geraniol, components of rose oil, activate peroxisome proliferator-activated receptor α and γ and suppress cyclooxygenase-2 expression. Biosci. Biotechnol. Biochem. 75(5) 1010-1012 (2011)
5) Nakata R, Takizawa Y, Takai A, Inoue H. Evaluation of food-derived functional ingredients according to activation of PPAR and suppression of COX-2 expression.
Food Sci. Technol. Res. 19(3) 339-345 (2013)
6) Takizawa Y, Nakata R, Fukuhara K, Yamashita H, Kubodera H, Inoue H. The 4’-hydroxyl group of resveratrol is functionally important for direct activa tion of PPARα. PLOS ONE e0120865 (2015)
