1166赤 川 貢,重 光 智 子,須 山 享 三 〔NipponNogeikagakuKaishi
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Bioscience,
Biotechnology,
and Biochemistry
生理 的条 件 下 にお け るポ リフ ェノー ル お よ び ポ リフ ェ ノー ル含 有 飲 料 に よ る
過 酸 化 水 素 の生 成
東 北 大 院 ・農 ・生 物 産 業 創 成 科 学(現*名 大 院 ・生 命 農 ・応 用 分 子 生 命 科 学,現**尚 綱 学 院 大 学) 赤 川 貢*,重 光 智 子,須 山 享三** Biosci.Biotechnol.Biochem.,67(12),2632-2640(2003)は じ め に
現 在 で は世 界 的 に も そ の効 能 が 認 知 さ れ て い る ポ リフ ェ
ノ ール は,分 子 内 に複 数 の フ ェ ノ ー ル性 水酸 基 を有 す る芳
香 族 化 合 物 の総 称 で あ る.ワ
イ ン,コ ー ヒー,お 茶,コ
コ
ア な ど の飲 料,そ
して 野 菜 や 果 物 に含 ま れ る ポ リ フ ェ ノ ー
ル 類 の 大 部 分 は フ ェ ノ ー ル カル ボ ン酸 あ る い は フ ラボ ノ イ
ド化 合 物 で あ る.ポ
リフ ェ ノー ルの 最 も重 要 な 効 能 は,体
内 で の 抗 酸 化 作 用 に起 因 して い る.す な わ ち ポ リフ ェ ノ ー
ル は,活 性 酸 素 種 や 活 性 窒 素 種 を容 易 に 消 去 す る た あ,
DNA,脂
質,タ
ンパ ク質 とい っ た生 体 に重 要 な 巨 大 分 子 へ
の 酸 化 的 ダ メ ー ジ を 防 い で い る と考 え られ て い る.そ
し
て,活 性 酸 素 種 に よ る ダ メ ー ジ は,癌 な ど の 多 くの 疾 病 や
老 化 の 原 因 とな る こ とか ら,現 在 で は ポ リフ ェノ ール の摂
取 は これ らの予 防 に な る と考 え られ て お り,実 際 に ポ リフ
ェ ノ ー ル に よ る動 脈 硬 化 抑 制 作 用,癌 抑 制 作 用,神
経 保 護
作 用,抗 炎 症 作 用 な どが 報 告 され て い る.
しか し,一 方 で ポ リフ ェ ノ ー ル は,自 動 酸 化 と呼 ば れ る
自身 の酸 化 反 応 に よ って 活 性 酸 素 種 を 生 じさせ る た め 酸 化
的 ダ メ ー ジを もた らす可 能 性 が 示 唆 され て い る.一 般 的 に
ポ リフ ェ ノ ー ル は,非 常 に酸 化 さ れ や す く,酸 素 や遷 移 金
属 イ オ ンの 存 在 下 に お い て キ ノ ンへ と酸 化 さ れ る と と もに
Fig. 1. Proposed Mechanism of Autoxidation of Polyphenols. ス ー パ オ キ シ ド(O2-)や 過 酸 化 水 素(H202)を 発 生 す る (Fig.1).実 際 にinvitroに お い て 遷 移 金 属 イ オ ン が ポ リ フ ェ ノ ー ル と共 存 す る こ と に よ っ てDNA,脂 質,デ オ キ シ リ ボ ー ス な ど が 酸 化 修 飾 を 受 け る こ と が 報 告 さ れ て い る. こ の よ う な 反 応 が 生 体 内 で 実 際 に 起 こ る か ど う か は 明 らか で は な い が,こ の よ う に 相 反 す る 反 応 が 確 認 さ れ て い る た め,抗 酸 化 と 酸 化 促 進 と い う両 面 性 の 作 用 を もっ ポ リ フ ェ ノ ー ル の 生 体 内 で の 挙 動 に つ い て は 非 常 に 興 味 深 い.こ の よ う な 見 地 か ら,本 研 究 で は 生 理 的 条 件 を 想 定 し たpH 7.4お よ び37℃ に お け る ポ リ フ ェ ノ ー ル お よ び ポ リ フ ェ ノ ー ル を 高 濃 度 に 含 有 す る 緑 茶,紅 茶,お よ び コ ー ヒ ー に よ る 過 酸 化 水 素 の 生 成 を 調 べ,報 告 し た. ポ リ フ ェ ノ ー ル に よ る 過 酸 化 水 素 の 発 生 ポ リ フ ェ ノ ー ル に よ る 過 酸 化 水 素 の 生 成 と 構 造 と の 相 関 を 調 べ る た め に,そ れ ぞ れ 水 酸 基 の 置 換 位 置 の 異 な る7種 類 の フ ェ ノ ー ル 化 合 物 をpH7.4の リ ン酸 緩 衝 液 中 に お い て37℃ で イ ン キ ュ ベ ー ト し,過 酸 化 水 素 の 生 成 量 を 調 べ た 。 そ の 結 果,PyrocatechOl,Pyrogallol,Hydroquinone, そ し て1,2,4-Benzenetriolな ど の オ ル ト位,そ して パ ラ 位 に 複 数 の フ ェ ノ ー ル 性 水 酸 基 を もつ 化 合 物 が 過 酸 化 水 素 を 発 生 す る こ と が わ か っ た,そ の 中 でPyrogallolと コ ー ヒ ー に も 含 ま れ る1 ,2,4-Benzenetriolが 最 も 顕 著 に 過 酸 化 水 素 を 発 生 した.ま た,過 酸 化 水 素 の 生 成 は,金 属 キ レ ー タ ー の 存 在 下,そ し て 窒 素 雰 囲 気 下 に お い て 顕 著 に 抑 制 さ れ,酸 素 と 遷 移 金 属 イ オ ン が 要 求 さ れ る こ と が わ か っ た . さ ら に,コ ー ヒ ー に 含 ま れ る ク ロ ロ ゲ ン酸 お よ び カ フ ェ ー 酸,緑 茶 に 高 濃 度 に 含 有 さ れ る カ テ キ ン類 な ど の 天 然 ポ リ フ ェ ノ ー ル に つ い て も検 討 を 行 っ た と こ ろ,ポ リ フ ェ ノ ー ル が 過 酸 化 水 素 を 発 生 す る こ と が 明 ら か と な っ た(Fig ,6), 特 に 没 食 子 酸 や ガ ロ イ ル 基 を も っ カ テ キ ン類 が 顕 著 に 過 酸 化 水 素 を 発 生 さ せ,そ の 構 造 と の 相 関 を 反 映 す る 結 果 が 得 ら れ た. (28)
Vol.78,No.12,2004〕B,B.B.論 文 賞 解 説1167
H202 (ƒÊM)
Incubation time (h)
Fig. 6. Production of H2O2 by various Polyphenols.Each polyphenol (250 ƒÊM) was incubated in 50 m sodium phosphate buffer (pH 7.4) at 37•KC for 24 h, and then the formation of H202 was measured by the FOX assay. Data are averages of at least two determinations. S.D. did not exceed •}5% of mean values.
緑 茶,紅 茶 、 コ ー ヒ ー に よ る 過 酸 化 水 素 の 生 成 ポ リ フ ェ ノ ー ル を 高 濃 度 に 含 有 す る 緑 茶,紅 茶,お よ び コ ー ヒ ー は,微 量 な が ら過 酸 化 水 素 を 含 有 し て い る こ とが 以 前 か ら知 ら れ て い る.こ の よ う な 飲 料 に 含 ま れ る 過 酸 化 水 素 は,ポ リ フ ェ ノ ー ル の 自 動 酸 化 に 由 来 す る も の と 予 想 さ れ る.そ こ で,市 販 の 茶 葉,豆 か ら抽 出 した 緑 茶,紅 茶, お よ び コ ー ヒ ー 抽 出 物 をpH7.4の リ ン酸 緩 衝 液 中 に37℃ で イ ン キ ュ ベ ー ト し,過 酸 化 水 素 の 生 成 を 調 べ た,そ の 結 果,そ れ ぞ れ の 抽 出 物 は,48時 間 後 ま で 経 時 的 に 過 酸 化 水 素 を 発 生 した(Fig.8).ま た,ポ リ フ ェ ノ ー ル と 同 様 に,金 属 キ レ ー タ ー の 存 在 下,そ し て,窒 素 雰 囲 気 下 に お い て そ の 生 成 が 抑 制 さ れ,pH7∼9の 範 囲 で 特 に 促 進 さ れ る こ と が わ か っ た.こ の よ う に 緑 茶,紅 茶,お よ び コ ー ヒ ー 抽 出 物 に よ る 過 酸 化 水 素 生 成 の 特 徴 は,ポ リ フ ェ ノ ー ル と 非 常 に よ く一 致 し て お り,過 酸 化 水 素 の 生 成 は そ れ ぞ れ の 飲 料 中 の ポ リ フ ェ ノ ー ル に 起 因 し て い る もの と 考 え ら れ た. お わ り に 最 近 で は 種 々 の ポ リ フ ェ ノ ー ル を 補 強 し た 健 康 食 品 も多 く販 売 さ れ て は い る が,ど の よ う な ポ リ フェ ノ ー ル を ど れ く ら い 接 種 す れ ば よ い の か な ど,い ま だ 不 明 な こ と が 多 い.今 回 紹 介 し た よ う な ポ リ フェ ノ ー ル の 自 動 酸 化 に よ っ て 生 じ た 有 毒 な 過 酸 化 水 素 が,体 内 に 蓄 積 す る可 能 性 は 少 な い と 考 え られ る が,か た よ っ た ポ リ フ ェ ノ ー ル の 取 り す ぎ は,逆 に 健 康 を 損 ね る 結 果 につ な が る か も しれ な い.今 後,疾 病 の 予 防 効 果,治 療 効 果 を 含 め,ポ リ フ ェ ノ ー ル の
Incubation time (h)
Incubation time (h)
Fig. 8. Time Course of Production of H202 by Green Tea, BlackTea, and Coffee Extracts.
A portion (500 eL) of each extract (10 mg solid/ mL) was added to 500 ƒÊL of distilled deionized water or 100 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4). The mixtures were incubated at 37•KC for 0-48 h, and then the formation of H202 Was measured by the FOX assay. Data are averages of at least two determinations. S.D. did not exceed •}5% of mean values.
