博士（農学）齋藤明子 学位論文題名
肝炎発症と免疫能維持における亜鉛と 他 の 栄 養 素 と の 関 わ り
学位論文内容の要旨
亜鉛は、様々な生理機能を備えた必須微量元素である。現在、先進国でも多くの人々 が軽度な亜鉛欠乏にあると考えられている。亜鉛欠乏には、長期にわたる亜鉛の摂取不 足が一義的要因であるのに加え、生体側の状態や食事中の他成分、特にたんぱく質、フ ィチン酸およぴ難消化性多糖類などが関与すると考えられる。
著者は、地方衛生研究所の研究業務として、先天性銅代謝異常症であるウィルソン病 のマススクリーニングのパイロットスタディに参加してきた。本疾病は、銅代謝に異常 があり銅排泄が正常になされず、肝臓、腎臓、脳などに過剰の銅が蓄積し、フリーラジ カル産生によりこれらの臓器に障害をきたす疾病である。治療においては、銅キレート 剤投与の他、銅を多く含む食品の制限がなされる。亜鉛は食品中には銅と共に存在する ことが多く、銅の摂取制限は同時に亜鉛の摂取量低下にっながると考えられる。また、
軽度な亜鉛欠乏が多くの集団に認められるのに加え、亜鉛の吸収は、他の食品成分、特 にフィチン酸の摂取により低下することが知られている。亜鉛摂取の低下やフィチン酸 の多量摂取が、本疾病患者の肝炎発症に影響をおよばす可能性があるが、この点に関し 実証した報告は無い。
本研究では、これらのより詳細な解明と機構解明を目指し、ウィルソン病の動物モデ ル
LECラットを用い、亜鉛制限とフアチン酸摂取による軽度な亜鉛欠乏が本ラットの 肝炎発症におよばす影響について検討した。また、この実験系を用い、カルシウムなど ミネラルの吸収を促進することが知られている難消化性多糖類が、
LECラットに対する フ ィ チ ン 酸 の 影 響 に 対 し 、 ど の よ う に 作 用 す る か に つ い て 検 討 し た 。
さらに、亜鉛の吸収に重要であるたんぱく質摂取と亜鉛摂取の関連を考察する目的で、
免疫学的指標を用いて検討し、さらに、亜鉛吸収に関与する担体であるメタロチオネイ ンと亜鉛トランスポーターの発現について検討した。
1
．肝炎易発症モデルラットにおける亜鉛欠乏の影響について
低亜鉛食摂取およびフアチン酸食摂取による軽度な亜鉛欠乏が、
LECラットの急性肝 炎におよばす影響について検討した結果、軽度な亜鉛欠乏は肝炎を増悪させることを明
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らかにした。これは、銅のみの吸収および肝臓への蓄積増加が原因ではなく、亜鉛ある いは鉄の吸収の低下による肝臓での相対的銅濃度増加が影響したことが示唆された。
2
． 難 消 化 性 多 糖 類 摂 取 が 正 常 ラ ッ ト の 亜 鉛 、銅 お よ び 鉄 の 吸 収 に 与 え る影 響
フ ィチン酸によるLEC ラットの肝炎増悪への難消化性多糖類の有効性を探索する目 的で、その前段として、正常ラットを用い、亜鉛、銅およぴ鉄の吸収に対する難消化性 二糖類Ldifructose anhydrideIn (DFA iiD3 、およびレジスタントスターチ［ハイアミロ ーススターチ（HAS ）］の影響を検討した。その結果、亜鉛の吸収量、血漿濃度および肝臓 濃度 は、 フィ チン酸 摂取 によ り低下 する が、
DFA niおよ びHAS の 添加によりやや回 復し 、そ の程 度はHAS が大き かっ た。また、HAS 摂取はフアチン酸による鉄の吸収阻 害も回復させ、銅の吸収も増加させる傾向を示した。
3
． 肝 炎 易 発 症 モ デ ル ラ ッ ト に お け る 難 消 化 性 多 糖 類 摂 取 の 影 響 に っ い て
フィ チン 酸によ り増 悪するLEC ラットの肝炎発症に対しHAS がおよばす影響につい て 検討 した 結果、 肝炎 発症はHAS 摂取により回復を認めたかった。これは、HAS 摂取 の効果が、フィチン酸による亜鉛や鉄の吸収阻害の回復と同時に銅の吸収も促進したた めと考えられた。
4
． 免 疫 機 能 に お よ ば す 亜 鉛 摂 敢 と た ん ぱ く 質 摂 取 の 相 互 作 用 に っ い て
たんぱく質摂取と亜鉛摂取の相互作用が免疫機能に対しておよばす影響についてラッ トを用いて検討した結果、低たんぱく質食摂取群においては、飼料中に亜鉛を添加して も、亜鉛の吸収量および血漿中亜鉛濃度は増加せず、このとき免疫機能の回復も認めら れないことが示された。
5
． た ん ぱ く 質 摂 取 が 亜鉛 吸 収 に 関 与 す る 遺 伝 子 発現 に お よ ば す 影 響 に っ い て
亜鉛 吸 収 に 関 与 す る 担 体で ある
MT‑1およ びZnT‑1 のmRNA 量に 対し て、 たんぱ く 質摂取の影響を検討した結果、小腸における両担体の発現は、低亜鉛食群のみならず、
低たんぱく質食群でも低下を認め、たんぱく質制限時における亜鉛吸収能の低下には、
MT‑1
およびZnT‑l が関与していることが示唆された。
総括すると、軽度な亜鉛欠乏でも、LEC ラットでは肝炎を増悪させた。これは、ウィ ルソン病患者への栄養指導に向けて基礎データとして提供できると考えられる。また、
亜鉛の生体内有効性を高めるには十分なたんぱく質摂取が重要であることが示され、本 結果は、昨今市場でみられる亜鉛の栄養補助食品などの利用や、たんぱく質不足になり が ち な 高 齢 者 へ の 亜 鉛 投 与 に 際 す る 留 意 点 と し て 考 慮 さ れ た い と 考 え る 。
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学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
肝炎発症と免疫能維持における亜鉛と 他 の 栄 養 素 と の 関 わ り
本 論 文 は 、92頁か ら な る和 論 文 であ り 、図8と 表26を 含 み、 参 考 論文3編 お よぴ 補 足 論 文3編が添え られてい る。
亜 鉛は、様々 な生理機 能を備え た必須微 量元素で ある。現 在、先進国でも多くの人々が 軽 度な亜鉛欠 乏にある と考えら れている 。亜鉛欠 乏には、 長期にわたる亜鉛の摂取不足が 一 義的要因で あるのに 加え、生 体側の状 態や食事 中の他成 分｜特にたんぱく質、フィチン 酸 および難消 化性多糖 類などが 関与する と考えら れる。
著 者は、地方 衛生研究 所の研究 業務とし て、先天 性銅代謝 異常症であるウィルソン病の マ ススクリー ニングの パイロッ トスタデ ィに参加 してきた 。本疾病は、銅代謝に異常があ り 銅排泄が正 常になさ れず、肝 臓、腎臓 、脳など に過剰の 銅が蓄積し、フリーラジカル産 生 によりこれ らの臓器 に障害を きたす疾 病である 。治療に おいて弦、銅キレート剤投与の 他 、銅を多く含む食品の制限がなされる。亜鉛は食品中には銅と共に存在することが多く、
銅 の摂取制限 は同時に 亜鉛の摂 取量低下 にっなが ると考え られる。先に述ぺたように、亜 鉛 の吸収は、 他の食品 成分、特 にフィチ ン酸の摂 取により 低下することが知られている。
亜 鉛摂取の低 下やフィ チン酸の 多量摂取 が、本疾 病患者の 肝炎発症に影響をおよばす可能 性 があるが、 この点に 関し実証 した報告 は無い。
本研 究 では、こ れらのよ り詳細な 解明を目 指し、ウィ ルソン病 の動物モ デルLECラッ ト を 用い、亜鉛 制限とフ ィチン酸 摂取によ る軽度な 亜鉛欠乏 が本ラットの肝炎発症におよば す 影響につい て検討し た。また 、この実 験系を用 い、カル シウムなどミネラルの吸収を促 進 す るこ とが知 られてい る難消化 性多糖類 が、LECラット に対する フィチン 酸の影響 に対 し 、どのよう に作用す るかにつ いて検討 した。
さ らに、亜鉛の吸収に重要であるたんぱく質摂取と亜鉛摂取の関連を考察する目的で、
免 疫学的指標 を用いて 検討し、 さらに、 亜鉛吸収 に関与す る担体であるメタロチオネイン と 亜鉛トラン スポータ ーの発現 について 検討した 。
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博 和
潤
陣
井
端
原 松
川
授 授
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教 教
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査 査
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主 副
副
これ らに っい て、 以下 のよ う な結 果を 得て いる 。
1． 駈遼 墨登 痙垂 デル 量Zと壁 お け奎 璽鐙 筮垂Q髪 饗！ 三つ い て
低 亜 鉛 食 摂 取 お よ ぴ フ ィ チ ン 酸 食 摂 取 に よ る 軽 度 な 亜 鉛 欠 乏 が 、LECラ ッ ト の 急 性 肝 炎 に お よ ば す 影 響 に つ い て 検 討 し た 結 果 、 軽 度 な 亜 鉛 欠 乏 は 肝 炎 を 増 悪 さ せ る こ と を 明 ら か に し た 。 こ れ は 、 銅 の み の 吸 収 お よ び 肝 臓 へ の 蓄 積 増 加 が 原 因 で は な く 、 亜 鉛 あ る い は 鉄 の 吸 収 の 低 下 に よ る 肝 臓 で の 相 対 的 銅 濃 度 増 加 が 影 響 し た こ と が 示 唆 さ れ た 。 2． 薙 遡iヒ 蛙 臺 獲 類 擾 璽 埜 璽 常 ラ ッ ヒ 堕 璽 鐙 ユ 塑 船 よ び 鉄 の 愿 躯 ！ 三 皇 盞 墨 髮 饗 フ ィ チ ン 酸 に よ るLECラ ッ ト の 肝 炎 増 悪 へ の 難 消 化 性 多 糖 類 の 有 効 性 を 探 索 す る 目 的 で 、 そ の 前 段 と し て 、 正 常 ラ ッ ト を 用 い 、 亜 鉛 、 銅 お よ ぴ 鉄 の 吸 収 に 対 す る 難 消 化 性 二 糖 類[difructose anhydride III (DFA III)]、およぴレジスタントスターチ［ハ イアミローススター チmAS） ］ の 影 響 を 検 討 し た 。 そ の 結 果 、 亜 鉛 の 吸 収 量 、 血 漿 濃 度 お よ び 肝 臓 濃 度 は 、 フ イ チ ン 酸 摂 取 に よ り 低 下 す る が 、DFA IIIお よ びHASの 添 加 に よ り や や 回 復 し 、 そ の 程 度 は HASが 大 き か っ た 。 ま た 、HAS摂 取 は フ ィ チ ン 酸 に よ る 鉄 の 吸 収 阻 害 も 回 復 さ せ 、 銅 の 吸 収 も増 加さ せる 傾向 を示 した 。
3． 駈 炎 墨 登 痙 モ デ ル ラ ッ ト に お け 塗 難 逍 Iヒ 蛙 窒 壇 類 基 璽Q髪 饗 ！ 三2！ ： 玉 フ ィ チ ン 酸 に よ り 増 悪 す るLECラ ッ ト の 肝 炎 発 症 に 対 しHASが お よ ぼ す 影 響 に つ い て 検 討 し た 結 果 、 肝 炎 発 症 はHAS摂 取 に よ り 回 復 を 認 め な か っ た 。 こ れ は 、HAS摂 取 が 、 フ ィ チ ン 酸 に よ る 亜 鉛 や 鉄 の 吸 収 阻 害 の 回 復 と と も に 銅 の 吸 収 も 促 進 し た た め と 考 え ら れ た 。
4． 夐 疫 機 壟 ！ 三 塑 よ ！ 量 主 亘 鐙 基 璽 と た ん 墜<質 擾 璽 堕 担E縫 恩 ！ 三 ユ ！ ： 玉 た ん ぱ く 質 摂 取 と 亜 鉛 摂 取 の 相 互 作 用 が 免 疫 機 能 に 対 し て お よ ば す 影 響 に つ い て ラ ッ ト を 用 い て 検 討 し た 結 果 、 低 た ん ぱ く 質 食 摂 取 群 に お い て は 、 飼 料 中 に 亜 鉛 を 添 加 し て も 、 亜 鉛 の 吸 収 量 お よ ぴ 血 漿 中 亜 鉛 濃 度 は 増 加 せ ず 、 こ の と き 免 疫 機 能 の 回 復 も 認 め ら れ な い こ とが 示さ れた 。
5． た ふf璽 § 質 擾 璽 埜 璽 鐙 壓 盤t三 悶 隻 空 歪 遺 伝 壬 登 葱 ！ 三 韮 圭Lま 空 髮 饗 ！ 三2！ ： エ 亜 鉛 吸 収 に 関 与 す る 担 体 で あ るMT‑1お よ ぴZnT‐iのmRNA量 に 対 し て 、 た ん ぱ く 質 摂 取 の 影 響 を 検 討 し た 結 果 、 小 腸 に お け る 両 担 体 の 発 現 は 、 低 亜 鉛 食 群 の み な ら ず 、 低 た ん ぱ く 質 食 群 で も 低 下 を 認 め 、 た ん ぱ く 質 制 限 時 に お け る 亜 鉛 吸 収 能 の 低 下 に は 、MT・1お よ びZnT‐1が 関与 して いる こと が 示唆 され た。
本 論 文 は 、 軽 度 な 亜 鉛 欠 乏 で も 、I思Cラ ッ ト で は 肝 炎 を 増 悪 さ せ る こ と 、 亜 鉛 の 生 体 内 有 効 性 を 高 め る に は 十 分 な た ん ぱ く 質 摂 取 が 重 要 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。 ま た 、 た ん ぱ く 質 摂 取 の 亜 鉛 吸 収 促 進 機 構 の 一 端 を 解 明 し た 。 こ れ ら は 、 ウ ィ ル ソ ン 病 患 者 へ の 栄 養 指 導 に 向 け て 基 礎 デ ー タ と し て 提 供 し 、 ま た 、 昨 今 市 場 で み ら れ る 亜 鉛 の 栄 養 補 助 食 品 な ど の 利 用 や 、 た ん ぱ く 質 不 足 に な り が ち な 高 齢 者 へ の 亜 鉛 投 与 に 際 す る 留 意 点 に つ い て の 基 礎 デー タと して 提供 する もの で あり 、高 く評 価で きる 。
よ っ て 、 審 査 員 一 同 は 、 齋 藤 明 子 が 博 士 （ 農 学 ） の 学 位 を 受 け る の に 十 分 な 資 格 を 有 す るものと認めた。
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