総 合
論
文
疾 病
予
防
に
向け
た
ア
ス
タ
キサ
ン
チ
ン
研 究
の
最前 線
＊京 都 府 立 医科
．
大 学 大学院医 学研究科消 化 器 内 科学＊＊内藤 裕
二Vitamins（Japan）
．
85（11），
S87−
594（2011）Recent
advances
in
the
disease
prevention
an 〔1
health
promotion
ofastaxanthin
Yuj
i
NaitoMoleeular Gastroenterology and Hepatology
，
Kyoto Prefcctural University ef Medicine465 Kajii
−
cho，
Kamigyo−
ku，
Kyoto 602．
8566，
Japan
Astaxanthin
is
a naturalfbod
factor
fbund
ln
algae，
flsh，
arldbirds．
It
is
apowerful
antioxidant andhas
various actions such as anti−inflammation
，
anti−hypertension
，
and antl−
diabetic
nephropathy，
Recent advancesin
thedisease
prevention
andhealth
promotion
of astaxanthin was reviewedby
ourpublication
．
Chronic
treatment with astaxanthinprotectedβ一
cells againstglucose
toxicity as well as amelioratedthe progression and acceleration of
diabetic
nephropathyin
the mouse model of type2
diabetes
．
The
increases
in
urinary8−OHdG ，
an oxidativeDNA
danlage
marker，
and8−OHdG
immunoreactive
cellsin
theglomeruli
ofthediabetic
mice aged12
weeks were significantlyinhibited
by
astaxanthin．
DNA
microarrayanalysis
dcmonstrated
that the affectedgenes
were associated with complexesI，
III
，
andIV
located
Qn themitochondrial
inner
membrane，
and the expressionlevels
of thesegenes
weredecreased
in
mice treatedwith astaxanthin as compared to the
levels
in
the control mice．
In
vitro study usinghuman
mesangialcells
has
showed that astaxanthin signi丘cantly suppressedhigh
glucose−induced
reactive oxygen speciesproduction
，
the activation of transcription 飴ctors，
and cytokine expression ／production
by
mesangial cells．
In
addition，
astaxanthin accumulatedin
the mitochondria of cells and reduced theproduction
of4−hydroxy−
2−
nonenal modifiedproteins
in
the mitochondria．
In
addition，
wefbund
that astaxanthinimproved
oxidativemuscle
damage
and musclelipid
metabolismin
exercise viaits
inhibitory
effect on oxidatlve carni 匸ine
parmitoyltransferase
I
（CPT
I
）modification．
CPT
I
located
on the mitochondria membraneplays
animportant role in the entry of fattY acids
．
Thesedata
may indicate that reactive oxygen speciesgenerated
from
mitochondriaduring
several pathological conditions regulate thedown −
stre signal transduction， and that thebeneficial
effects ofastaxanthin mightbe
derived
from
the medulation ofmitochondrialfunction
．
Key
words ：astaxanthin，
camitine，
parmitoyltransferase
1，
diabetes
，
mitochondria，
oxidative stressCl
〜eceivedApril4，20
〃丿1
，緒
言
自然 界に は 650種類 以 上の カロテ ノ イ ド色素が 発見さ れて い る，
カロ テ ノイ ド類はその多 くが 黄 色，
橙，
赤 色 をして お り，
ニ ンジンな どの緑 黄 色野菜に多い β一
カロテ ンや α一
カロ テン，
トマ トの赤い色素の リコ ピンな ど が有 ＊ 本論 文 は日本ビ タミ ン学会新評 議員へ の寄稿依 頼によるものである，
＊＊ 〒602・
8566 京 都市上京 区梶 井町465588
内藤 裕二 〔ビタミ ン 85 巻 名である が，
ヒ ト血液中で も様々な カロ テ ノイ ドが検 出 さ れ る．
し か し，
ア ス タ キサンチ ンは通 常血液 中で検 出 さ れるこ と は極め て少 ない．
最 近にな り，
ア ス タ キ サン チ ンの機能性，
とくに健康 増進作用，
各種生活習 慣病に 対 する予防効果，
合併症 抑 制 効 果が見いだされ，
食 品 科 学，
予 防 医 学の分 野で も注 目 されつ つ あ る素 材 と なっ てい る．
本稿で は，
アス タ キ サンチンの物 性，
作用 につ い て解 説し，
筆 者らの これ まで の取 り組み につ い て紹 介 したい．
2
，
アスタ キサ ン チ ンとは ？ アスタ キサンチンは，
カロ テノイ ド類の キ サン トフィ ル に 属 し，
ヘ マ トコ ッ カス とい う 藻 類の一
種に含ま れ，
図 1の よ う な化 学 構 造を有 する赤橙 色の天然 色 素である，
そ れ が食 物 連 鎖に より魚 介類の体 内に蓄 え られ，
ロブス ター
か ら最初に分 離 され た，
鮭，
イ ク ラ，
マ ス，
オキア ミ，
エ ビ，
カニ 類 な どに赤 色 色 素 しとして多 く含 まれている，
エ ビ，
カニ な どの アス タ キ サンチ ンは タンパ ク質と結 合 して青 緑色 で存 在してい る が，
加 熱や酸 処理 を行 うこ と で タンパ ク質 か ら分 離 して赤 色 と なる，
初 期にはオ キ ア ミ か ら抽出さ れ た アス タ キ サ ンチン を用い て，
主に in vitro で の研究が開 始 されて いた が，
最 近で はヘ マ トコ ッ カ ス藻よりの大 量 培 養に成 功 し，
大 量の アス タキ サ ンチ ンが提 供さ れ る ように な り，
サ プ リ メン ト と して の利用 も 開始 されてい る，
H口 匚Hコ
』匸 OH 図1 ア スタキ サンチン ：Astaxanthin CAS 登 婁求番 弓．
：［472−
61−
7］CAS 名 ：3
，
3’
−
dihydroxy一
β，
β一
carotene−
4，
4t−
dione（3，
3「
−
dihydroxy−
4
，
4Ldiketo一
β一
carotcne ） 分 子 式 ：GoH520斗分 子 量 ；596．
823
．
ア ス タ キ サ ン チ ン の抗酸化作用
3−t．一
重項酸 素 消 去作用一
重 項 酸 素 （102 ＞は，
基 底 状 態の三重 項 酸 素 （普 通の酸 素〉よりエ ネルギー
が高い状態σ）酸素である．
三重項酸素 が光エ ネルギー
に より励起され て生成 する た め反 応性 も 高 く，
生 物 体 内で 発 生し た場 合には，
タン パク質，
脂 質，
DNA な ど と 反 応 して 障 害を 起 こすこ と が 知 ら れてい る．
一
重項酸 素を消 去 する物質と しては，
α一
トコ フェ ロー
ル やカロテノイ ド，
ヒ スチジンなどの アミ ノ酸などが知られ てい る，
カロ テ ノ イ ド類の なか では，
リコ ペ ンが 最 も強力 な一
重 項 酸 素 消 去 作 用 を 有 すると報 告さ れている が 且t／
，
ア ス タ キ サンチンにも β一
カロテン と1
司様の強 力 な一
重 項 酸 素 消 去 作 用 が あ り，
特 に，
細 胞 膜な ど の脂質中の一
重項 酸 素消 去に有 効である．
こ こ で，
重 要 なこ と は一
重 項 酸 素の消 去の機構である．
消 去 反 応は以 下に示 す2つ の方 法が考えら れ ている，
化 学 反 応 Chemical reaction 10 ？＋Carotenoid→ Carotenoid酸 化 物 → 分 解 物 物理的消去Physical quenching 102 ＋iCarotenoid → 302 ＋3Carotenoid ＊ iCarotenoid ＊
→ LCarotenoid ＋ thermal energy
こ の2つ の消去 形式の内
，
物理的消去 能の強い もの ほ ど優 れた抗 酸 化 剤とさ れてお り，
実 際 にβ一
カロテンや リ コ ピンに比 較 して，
アスタキ サンチンは 化 学 反 応による 酸 化 物生 成 が最 も少 な く，
物理的 消 去 活性が最も 強い こ と が報 告 されて い る2’．
3−2．
脂質 過酸化抑制作用 ア スタ キサンチン の脂 質 過 酸 化 抑 制 作 用 も種々 の系で 見い ださ れ てい る．
ヘ ム鉄 とリノー
ル酸 を用い たフ リー
ラ ジ カル連 鎖 反応 に よ る脂 質 過 酸 化を カロ テ ノ イ ド類の な かで最 も強 く抑 制 し，
ラッ ト肝 ミ クロ ソー
ム の脂 質 過 酸化反 応に おいてもア ス タ キ サ ン チ ン はor一
トコフェ ロー
ル と同じ ように脂質過酸化を抑制 するこ と が報告されて い る3；．
よ り生 体 膜に近い 脂質二 重 膜のモ デル の フ ォ ス フ ァチ ジル コ リン （PC ）リ ボソー
ム を用いた脂質過酸化反 応の系におい ても，
ア スタキ サンチンは過 酸 化 脂 質の生 成 を抑 制する ことか ら，
膜リン脂 質の過酸 化連鎖反 応 を 阻ILする抗酸 化 物と し て働 くこ と を示 唆 してい る 斗；，
4．
疾 病 予 防，
健 康 増 進 効 果 4−
1．
抗 糖 尿 病 作 用 糖 尿病性 腎症は近年 増加し て お り，
新規に透 析 を はじ め た患 者 数 も慢性腎 炎を上回 り，
第 1 位となっ た．
また 透 析 導 人 後 も，
ほかの 原 因に よ る腎 不 奈 患 者と比 較 する と，
血管 疾 患の合併 率が高 く生命予後は明ら か に 不良で あ る．
そのた め，
糖 尿 病 性 腎 症の原 因 を解 明 し，
有 効 な 治 療法を確立することは臨 床 上 重要な課題 と考え ら れて い る．
糖尿病性腎症の 原 因 としては糸球 体 過剰 濾過，
メ ザンギウ ム細 胞の代 謝 異 常、
糖 化反応などが考 えられ る が，
近年酸化ス トレス の尢 進 が注凵 さ れてい る．
db
！db
マ ウス （C57BL
！KsJ−db
！db
マ ウス）は，
先 天 的にレ プチン レ セ プ ター
の機 能が障 害されてお り，
2型糖尿病 の モデルマ ウス と して よ く知 ら れてい るS） 6／，
．
筆 者 らは，
この db！dbマ ウスを 用い て，
ア ス タ キ サンチ ンが糖毒 性 の軽 減 作 用，
糖 尿 病 合 併 症である腎 症の発 症 抑 制 効 果 な どを 示すこと を見いだし た7 ）S／，
6 週齢 マ ウ ス に ア ス タ キ11 号 （11月）2011〕 疾病予防に向けた ア ス タ キサンチン研究の最 前線
589
サンチンを投与（混餌 O．
02％）した結 果 19週 齢 時の随 時 血糖 値に は大 きな影響 を与 えな かっ た が，
糖 負 荷 試 験後 の イン ス リン分 泌は普通食群 に 比較し てア ス タ キ サン チ ン投 与群で 明 ら かに増 加 し，
糖 負 荷2
時 間 後の血 糖 値 は アス タキ サンチン群で有 意に低下 し ていた，
組織 学的に は膵 組織に明ら か な差 違は認め ら れなかっ た．
以 上の結 果は，
高血 糖 状 態に よる膵 β細 胞 イン ス リン分 泌の低 下 （い わ ゆ る糖毒 性 ）をアス タ キ サンチ ンが軽減し ている 可 能 性 を 示 唆 してい る もの と考 え ら れ た1 ｝，
さ ら に，
糖 尿 病 性腎症の早期指 標である尿 中ア ルブ ミン量 を定量した 結 果，
18 週齢db
！dbマ ウ ス尿 中ア ル ブ ミ ン量は，
対照で あるdbtm
マ ウスに比 較 して有 意に増 加 して い た （図2A
）．
こ の アル ブ ミン量の増 加は アス タ キ サ ンチ ン投 与 群が普 通食群よ りも有意 に低かっ た．
DNA 酸化傷害の バ イ オマ
ー
カー
として8−OHdG
（8−hyd
エoxydeoxyguanosine ）の尿 中濃 度を測 定し た が
，
尿 中 8−
OHdG 量は18
週齢時で，
対照 で あるdb！m マ ウス に比 較 してdb
！db
群で有 意に増 加 し，
アス タ キ サ ンチ ン投 与に より有 意に抑 制さ れ ていた （図 2B ）．
免疫組織学 的検 討で も，
腎糸球体の 8−
OHdG 陽 性 細 胞はdb
！db
群で増 加 し，
アス タ キ サンチン投 与によ り 抑制 されてい た，
さらに，
賢 糸球体にお ける メザンギ ウ ム領域の面積比 を算 出し，
組織学 的 な検討をし た とこ ろ，
アス タ キ サンチン投 与 群 が 非 投 与 群より も有 意 に低い値 であっ た（図2C，
D ）．
以 上の結 果は，
糖尿病に おける腎 糸 球 体 細 胞へ の 酸化ス トレ ス 負荷が腎症発 症に関 与 し，
酸 化ス トレス軽 減 作 用の あ るアス タ キサンチンが 腎 症 発 症 を抑制し てい る可 能性を示すもの である．
次に，
アス タ キ サ ンチンに よ る腎保護 効果の作 用メ カ ニ ズム の解 明，
標 的 遺 伝 子 群 を確 認 する た め．
糸球 体 細 胞で 発現 する遺伝子 を網羅 的に解析し た，
標的 とす る糸 球 体 細 胞 は 腎 に お け る 占 拠 体 積 が 少 ない た め，
選 択 的 にRNA
を得る方 法と して レー
ザー
顕微鏡 を応 用したマ イク ロ ダ イ セ ク ショ ン法を用い たP〕，
腎凍結切片をレー
ザー
顕 微 鏡 観 察 下に糸 球 体 細 胞 を 選 択 的に採 取 し，
RNA を得たの ちに
，
EUIcaryotic Srnall Sample Target Labeling Assayを行い
，
定量 的RT 増幅 法に よ りcRNA を得た．
そして通 常 の 断 片化，
ハ イ ブ リダ イゼー
シ ョ ン を お こ ない、
GeneChip ス キヤナ
ー
に より皿 RNA 発現量を定量 し た，
2 万 2690 プロー
ブを載せ たMouse
ExpressionSet
430AChip
で解 析し た結 果
，989
プロー
ブ が1．
5倍 以 上 変 動し てお り，
腎 症に よっ て 649プロー
ブ が発 現亢 進，
340プ ロー
ブ が 発 現 低 下 を示 した．
発 現 が 亢 進 した649
プロー
ブ 中588
は，
アス タ キ サンチ ン投 与に より発現が低下 し て お り，
発現 の低下 した 340プロー
ブ中198は，
ア スタ キ サンチン に（
A
｝
（
B｝
｛
註藩
霾 ∀ 鑑樋
露艪
霊』
僑 辷 悶 磊』
聾（
需 聯 隔 の 藪 O隔
ζ頻 丶 」 蕊E5
鳳 V 帆 黷 O Φ 》 累猟
ψ暮
馨
工 ◎ ◎陰 窃b艇 db越b（
C
）
遘嬾 b 垂As糠xa籍艪i癰 dth｛m 飆 鈴 雛 群 ＄ 纛 羅 犠 器 瓣鍵
雲雛 簍
（
D ｝
db
紺b 醐 毬b
十A＄雪axa『霊鱸眺 磁 §む db継bd
撫 十Astex3nthl轟 db／db dbldb ＋Astaxanthin 図2 糖尿病マ ウ ス（dbXdb）に合 併 する糖尿 病 性腎症に対する ア ス タ キ サ ン チ ン の効果 6週 齢 か ら12週 間の ア ス タキ サンチン投 与後，
糖 尿病 性腎症 を 尿 中ア ルブミ ン量 （A），
酸 化ス トレ スを酸 化 的DNA 損 傷 （8・
OHdG ）〔B），
組織学的に はPAS陽性の メサンギ ウム領域の拡大 （C，
D）に より評価した，
590
内藤 裕二 〔ビタミン 85 巻 より発現が増 加 してい た．
対 照マ ウ ス で あるdb！m との比 較で発 現の亢 進 した 遺 伝 子 群の シ グナル伝 達経路 を検討 した結果，
ミ トコ ン ド リ ア電子伝 達系 酸化 的リン酸化に 関 与 する多くの遺 伝 子 群の発 現 亢 進が観察 され，
ア ス タ キ サンチンは そ れ らの発 現 亢 進 を是 正 してい た9｝（図 3）．
以 上の結果は．
ア ス タ キ サンチン の関与 する遺伝子発現 を明ら かに した だけで な く，
糖 尿病性 腎 症の 進 展機 構に ミ トコ ン ド リ ア機能異常の関与を示唆するものである，
酸化ス トレス の原 因 がミトコ ン ドリア由 来 活 性 酸 素で あ るnl．
能 性 を考 え，
培 養 細 胞 を 用い た 研 究 を 進 め た，
腎 糸球 体 細 胞のなか でもメサンギウム細 胞 は．
炎 症性サ イ ト カ インや細 胞 外マ ト リッ クス を分 泌し，
糖 尿 病 性 腎 症 の進 展に重 要 な 役 割 をは たすことが知られてい る1°）．
そ こ で，
ヒ ト培養メ サ ンギ ウ ム細 胞を用い，
高血糖の影響 とアス タ キ サンチン の影 響 を 検 討 した ］1／．
蛍 光 顕 微 鏡 を 用い た 細 胞 内 酸化ス トレス の評 価では，
25mM glucoseと い う 条 件で の高血糖 培地で ヒ トメサンギ ウム細 胞を培 養 する と，
ミ トコ ン ドリ アの局 在に一
致 して活 性 酸素産 生 が増 加し てい る こ とを見い だし た．
さ ら に，
ア スタ キ サ ンチ ン （1μM ）を同 時 添 加 してお くと，
その ミ トコン ドリ ァ 由来 活 性 酸素シ グ ナルが 減弱するこ とが 明 ら か と なっ た（図4），
産生され た活 性 酸 素の標 的 分 子を探 索 する た め，
細 胞 質とミ トコ ン ドリア の タ ン パ ク質 を分 画採 取 し，
抗4
−
hydroxy−
2−
nonena1 （HNE ）抗体に よる ウエ ス タ ンブ ロ ッティ ングを行っ た ところ，
高 血糖状態の メサンギウ ム細胞で は ミ トコン ドリア タン パク質に一
致し てHNE 付 加 タンパ ク質 を認め，
その修 飾タンパク 質は アス タ キサ ン チンの同 時 添 加によ り著 明に抑 制 さ れてい た （図4）．
以 上の結 果は，
ア ス タキ サンチンが直接 活性 酸素を消 去 し た と考える よりも，
アス タ キサン チ ンが酸化ス トレ ス に よ る ミ トコ ン ドリア タンパ ク質の酸化 的翻訳 後修飾を 抑 制 した 結 果で はないかと推 察 して い る．
実 際にア ス タ キ サンチンは，
細 胞 質に比 較 して ミ トコ ン ドリア によ り 高 濃 度集積する11）．
さらに，
下 流の シグナル伝 達を検 討 し た結 果，
高血糖 状 態で は 転 写 因 子NF一
κ B が 活 性 化 し，
transforminggrowth factor
一
β1 （TGF・
β1），
monocyte chemoattractant pr。tein−1
（MCP −1
）な どの 遺 伝 子 発 現 が 亢 進 し，
糖 尿 病 性 腎 症の進 展に悪 影 響 を与えてい る可 能性が見いだ され た．
ア ス タ キ サンチ ン の 同 時 添 加は，
こ れ らの転 写 因 子 活 性 化と遺伝子 発 現 を著 明に抑制 してい たm．
以上の ように，
アス タ キ サ ンチ ン の 腎保護 効果は細胞レベル の検 討でも 明 らかであ り，
強 力 な 抗 酸 化作用 が その作 用 機 序の 中 心 になっ てい るものと考え られ る．
これ らの ア ス タ キ サ ンの機 能 性 と有 効 性をヒ ト 臨床 試 験で証 明 しようとする試みも 開 始 されて い る．
現 在，
著Complex 1 Complex 11Complex 111Complex lV ComplexV
Intermembran巳space
一
Inner mitochondrial membrane＿ ＿ ＿
◇
一
回
金
回
pq
廿hwqy
Node
Nqme
Ingenui
呼Node
Nqme
1．
6．
5．
3
DAP13 ，
MTND6 ，
NDUFA1 、NDUFA2 、
NDUFA5 ，
NDUFAB1 、NDUFB9 ，
NDUFC1 ，
NDUFC2
，NDUFS3
，NDUFV2
1．
10．
2．
2
UQCRB ，
UQCRC2
1．
9．
3．
1
COX15
，
COX5A
串，
COX5B
＊，
COX6B
，
COX6C
図3 dbtdbマ ウス腎糸球体細胞の遺伝子発現のDNA マ イクロ ア レイによる評価
GeneChipに より遺 伝 子発 現 をdb！m マ ウ スと網 羅 的に解析 し た結 果
，
パ スウェ イ解 析によ り，
ミトコ ン ドリ ア酸 化 的リン酸 化 経 路の遺 伝 子 発 現 以 ヒが 数 多 く同定 され た．
鑿
1
繝
飆
ζ
Q
懿
1
Glomerular
sclerosis 図4 アス タ キ サンチンの作用機 序 者 らは血清プロテオミクスに よ る解析を進め て お り，
ア ス タ キサンチ ン の機 能性を 評価しうる 血清タン パ ク質バ イ オマー
カー
の 同定に 取 り組んで い る，
前 述のdb
！db
マ ウス モ デル の血漿を採 取し，
アス タ キサンチン投与 4週 後（投 与 初 期の腎 症 発 症 前）に変 動 する タンパ ク質の変 動 か ら解析を始 め た．
dh
！m 群に比較しdb
〆db
群で有意に増 加しアス タ キサンチ ン群で減 少するもの とし て7
種，
db／ m 群に比 較 しdb
！db
群で有 意 に 減 少 しアス タ キ サンチン 群で増 加する もの と して 7 種の候 補マー
カー
を検出した．
その後，
タンパ ク質を精 製 し，
イ オン交 換クロ マ トグラ フ ィー
にて分 離 した画 分 をSDS−
PAGE にて さら に分 離後SELDI
質量分析計により解析した結果，
前者のバ イ オマー
カー
の一
つ と してtransthyretinを，
後者の バ イオマー
カー
の一
つ と してComplement C3 を 同 定 した，
これ らの タン パ ク質マー
カー
はヒ ト血漿中 にも同定さ れてお り，
今 後 糖 尿 病 あるい は糖 尿 病 性 腎 症に対 する臨 床 試 験の よい バ イオマー
カー
になる の で はないか と検討を 進め てい ると こ ろ である．
特に，
transthyretinは ヒ ト血漿中で は4 量体 を 形 成 しthyroxin（T4
＞やビタミンA ・
レチノー
ル結 合 タ ン パ ク質の輸送 に関与 することが知ら れ てい る が，
種々 の酸化ス ト レス負荷 に より，
1量体 ス ル ホン化 体，
シ ス テイニ ル体，
グル タチ オニ ル化 体 が 増 加 するこ とが 次 第に解 明さ れつ つ ある （図5）．
こ の ような transthyretinl 量 体 や 酸 化 修 飾 体の詳 細 を定 量 して い くこ とにより，
あ る種の疾 病 高リスク群の絞 り込み が できる 可能 性 もある．
今後の研 究に期待し てい た だ き たい．
4−2．
運 動に与 え る影 響 急 性運動負 荷は ス ト レ ス反応を惹起する が，
な か でも 急性運動負荷後の遅発性筋損 傷の発 生には 酸化ス トレ ス な ら び に急 性炎症の影響が大 きい 12 ／／
，
ラッ トを 用いて ト レ ッ ドミル による 急性運 動負荷 を か け た後．
経 時 的に骨 格筋由来酵素の血中へ の逸脱を観察し た結果，
ク レ ア チ ンキナー
ゼ （CPK ）の上昇に先 行して，
筋 組 織へ の好 中 球 浸潤と過酸化 脂 質の上昇が観察さ れ た．
同モ デル を 用い て アス タ キ サンチ ン食餌 （0，
02％，
3週 間）の影響を検討 したT2）．
その結 果，
アス タ キ サンチン食 群で は，
急 性 運 動負 荷 24時 間後の筋損 傷マー
カー
である CPK の 上昇を 有 意に抑 制し た だけで な く，
筋 肉に浸 潤 する好 中 球数を 有 意に抑 制 して い た，
さらに，
酸 化 損 傷マー
カー
で ある8−OHdG
（酸化 修飾 DNA ）や4−
HNE 修飾タンパ ク質が対 照群で増加していた が
，
ア ス タ キ サ ン チ ン群で は有 意に抑 制 されてい た12）．
この よう なアスタ キ サンチンに よ る運 動パ フ ォー
マ ンス の向上作用 につ い て は．
スポー
ッァス リー
ト を対 象と し た臨 床 的エ ビデ ン スが検 証さ れ，
その 有効 性が報 告され てい る1コ｝，
4−
3
，
抗 肥 満 作 用 肥 満 症は多 くの生 活 習 慣 病の リス ク因子とし て認 識さ れ，
食品や 運動に よ る抗肥満 作用，
脂 肪 肝抑制作用な ど が 盛ん に研 究 さ れてい る、
われわ れ は 糖 尿 病 素 因のある aマ ウ ス に高脂肪 食を負荷する ことに より，
脂肪肝 を 伴 うメタ ボ リッ クシン ドロー
ム モデルマ ウス を作成 し14 ），
予防 医 学 研 究に 利 用 してい る．
本モデルマ ウス で は，
高 脂 肪食負荷に より内 臓 脂肪増 加，
内臓脂 肪での ア ディポ ネ ク チン発 現 低 ド，
イン スリン抵 抗 性，
脂 肪 肝 などを経 時 的に発 症 するが，
アス タキ サンチン混 餌 食によ り内 臓 脂肪の増加，
イ ンス リン抵抗 性，
血清ト ランス ア ミナー
592
内藤 裕二 〔ビ タ ミン 85巻 m7 五 ヒトTransthyretln
に お け る修
飾 体ピ
ー
ク No．
MIZ 質 量の差 修飾 A13642 非修飾 B13723 ＋81S
一
スルホン化C13762
＋120 シ ス テ イニ ル 化 D13854 ＋212Matrix （シ ナピン酸）付加 E1394 ア ＋305
グルタチオニル化 鹽 1製幻0 A ひ｝ 1（
崔 靄 露 要 塁 毒一
鋩 1鳳 殴 tyVtpS 啝 i旧艸痴 「娘 『3390 1seooτ
黝■
欄自
鵬 d↑TR 13ア61 S 脚 随i噸醐 6m t鴨
醐
鷙
冊鱒
轡
A
ミ ロ8
c
E
図5SELDI で検出さ れ る様々な 修飾Transthyretin ゼ（AST，
ALT ）などは有意に抑 制さ れ ていた ］5〕．
運動に よ る抗肥 満作用に関 する科学 的 評 価 研 究 が 進ん でい る．
筆 者 ら は，
マ ウス運 動モ デル を用いて 日常 的 な 運動に よ る 肥満予防 と脂 肪 肝 予防 に対す るア プロー
チ を 実 施 して い る．
KK／Taマ ウ スを高ス クロー
ス食で飼 育 し，
脂肪肝モデ ルを作 製し た，
高スクロー
ス食は食後高血糖 お よ び イン ス リン抵 抗 性を 生 じ，
これを基 盤として脂 質 代 謝 を破 綻 させ る．
す な わ ち 高ス クロー
ス食 摂 取による 急 激な 血糖上昇は糖か ら 中性脂肪の合成を促 進し，
脂質 代 謝 異 常か ら トリグ リ セラ イ ドの沈 着を伴い脂 肪 肝が発 症 すると考えら れ る．
KKA ］aマ ウスの 肝臓に おける脂肪 酸 合成系酵素と脂 肪酸分 解系酵 素 遺 伝 子mRNA の 発現 をreal
−
time PCR で評 価 し，
Balb／cマ ウス の場 合 と比 較 した．
a マ ウス で は
，
騨 貽 成鱇 （FaUy acid synthase，
Acetyl−
CoA carboxylase ）遺 伝 子mRNA 発 現が充 進 し，
分 解酵素群Carnitine palmitoyltransferase
，
Acyl−
CoAdehydrogenase
，
Tri ctional enzyme ）の発現が低下し てい た．
KKITa マ ウス に対 して日常 的 な運 動 負荷 （20 m ！分の速 度で
30
分 間の ト レッ ド ミ ル走運動を 週 3回負荷 ）を12週間実施し た結 果，
脂 肪 肝は組 織 学 的にも生化 学 的にも明らかに改 善 し て お り，
脂肪 酸合 成酵 素，
分解酵 素の遺伝 子発 現異 常も 是 正 されてい た，
食事摂 取 量に変化はない た め，
運 動負 荷 が 全 身 （主に骨 格 筋 ）の代 謝 を促 進 し，
肝 臓に流 入 する 遊 離 脂 肪酸が減 少 し た結 果と考 えら れ る、
ヒ トNAFLD患 者の肝組 織に おい て も
fatty
acid synthase，
acety 】−
CoAcarboxylase な どの 脂 肪 酸 合 成 酵 素 遺 伝 子 発 現は亢 進 して おりib
・
i，
今回用い た高ス クロー
ス 食負 荷モデルはNAFLD の よい 実 験モデルかもし れ ない．
さら に
，
運動に よ る 血中の遊離脂 肪酸 減少に関するメカニ ズ ムを解 析し た
，
Peroxisome proliferator−
activated re−
ceptor
−
g coactivator・
la （PGC−
1α ）はPPAR α，
PPAR 7，
お よ び他の転 写 調 節 因子の活 性 化 補 助 因 子 と して知 られて い る が，
筋肉を は じ め肝臓 や褐色脂 肪 組 織で発 現 して い る．
筋 肉で の PGC−
1α発 現 量 が 糖 尿 病や老 化に よっ て ミ トコ ン ド リ ア機 能と と もに低下する ことが報 告さ れ て お り，
運 動に より発 現が尢 進 する とされて い る17n8，
PGC−
1 αはエ ネルギー
消 費 量の低 下によ るメ タ ボ リッ ク シン ド ロー
ムの疾 患 治 療 標的の候 補 と し ても期待さ れ てい る．
筆 者ら は，
運 動に よ るPGC−
1α発 現 亢 進メカニ ズムを解 析し．
P一
1α遺 伝 子のE
流に位 置 するマ イ クロ RNA （miR696 ） の発 現低下が重要である こ と を見いだ した19），
運 動は ミ トコ ン ド リア機 能 を維 持 す る う えで重 要 なPGC −1
α 遺 伝 子発 現 を亢 進さ せ る だけで な く，
長中鎖 脂 肪 酸を ミ トコ ン ドリ アへ 取 り込む際に重 要 な 受 容 体で あるcamitine pdrmitoyltransferase 1 （CPT I）遺 伝 子 発 現 を亢 進 させ るこ と も明ら か に なっ てい る2°・
／
，
CPTI
は ミ ト コ ン ド リ ア外膜 に局 在 し，
長〜
中 鎖 脂 肪 酸 をミ トコン ドリア内に取 り込 む役 割を果た し てい る が，
運動に よりその機能が亢 進し，
エ ネルギー
源として炭 水 化 物より脂 肪 酸を より多 く利 用 する （図6）．
運動に より内蔵脂 肪が より優 先的に燃 焼 す る メ カニ ズムの一
つ かもしれない と考えてい る．
さら に，
運 動 時には，
こ の CPT タン パ ク質に脂 質 過 酸 化 反応の初 期に生成 するN‘
一
（hexanoyl）lysi皿（HEL ）に より翻 訳後修 飾 を受 けその タン パ ク質機 能が低下するこ と も明 らかとな り、
ア スタ キ サンチン投 与 がこの修 飾 を抑制 し，
運 動に より増 加 したCPT タンパ ク質の機 能 が よ り亢 進 し．
ミト コ ン ドリ ア で の β酸 化が亢 進 し脂肪 酸が より燃 焼 する結 果となる（図 7）．
したがっ て，
運 動 療法に よる内臓 脂 肪A58
、FAT
，CDss
2．
5蹇
2’
°釁
t・
5釋
雫・
099．
s0．
O
☆CONT AST CONT AST
B
護B、H旺L 驢藍
埀璽 ■
璽 團 2。
5§
2組襲
・・鬘
1．
O G．
5o．
GCO凶T AST CONT AST
S
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【蚤歸剛R
贐湘 軌9図6Fatty acid translocase（FA］「〆CD36＞との免疫 沈降法によるCPTIの機能解析 （A）とhexaney］lysin（HEL＞
修 飾タン パ ク質の解 析 （B） ア スタ キ サンチンの併 用によりCPT
−
1とFA’
］「！CD36 の結 合が増加し，
ア ス タ キサンチンはCPT・
1タン パ ク質のHEL による翻訳後修 飾を抑制した，
A
B40
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10
（
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8° 起量 60麗
40釜
2。 0 5 ★ CO 製T AST 図7 呼 吸 商の解 析に より，
アスタキ サン併 用 群では基 質 と して脂 肪 を 効率よ く燃 焼 させてい た，
の減 少効果はア ス タ キ サ ンチ ン摂取 を併用し た方が高 ま り，
よ り一
層 効 果 的 に1
棚 蔵脂 肪 が 低．
トさせ るこ とがで き るようになる．
5
，
お わ り に ア ス タ キ サ ンチン の疾病予防に関 する わ れ われの研 究 成 果を中 心に解 説 した．
ヒ トニ重 盲 検 比 較 試．
験が進 行 中 の もの も あ り，
今 後の成果に期 待し たい．
さ ら に，
ア ス594
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