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The Vitamin Society Sooiety of Japan 11 号 (11 月 ) 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 ),

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(1)

総 合

疾 病

向け

キサ

研 究

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

Vitamins(Japan)

85(11)

 S87

5942011

Recent

 

advances

 

in

 

the

 

disease

 

prevention

 an 〔

1

 

health

 

promotion

 of  

astaxanthin

Yuj 

i

 Naito

Moleeular Gastroenterology and Hepatology

 Kyoto Prefcctural University ef Medicine

465 Kajii

cho

 Kamigyo

ku

 Kyoto 602

8566

 Japan

 

Astaxanthin

 

is

 a natural 

fbod

 

factor

 

fbund

 

ln

 algae

 

flsh,

 arld 

birds.

 

It

 

is

 a 

powerful

 antioxidant  and

has

 various  actions  such  as anti

−inflammation

 anti

−hypertension

 and  antl

diabetic

 nephropathy

 Recent advances  

in

 the 

disease

 

prevention

 and 

health

 

promotion

 of astaxanthin  was  reviewed  

by

 our 

publication

Chronic

 treatment with  astaxanthin  

protectedβ一

cells against  

glucose

 toxicity as well as ameliorated

the progression and  acceleration  of  

diabetic

 nephropathy  

in

 the mouse  model  of  type 

2

 

diabetes

 

The

increases

 

in

 urinary 

8−OHdG ,

 an oxidative  

DNA

 

danlage

 marker

 and 

8−OHdG

 

immunoreactive

 cells 

in

 the

glomeruli

 ofthe  

diabetic

 mice  aged  

12

 weeks  were  significantly 

inhibited

 

by

 astaxanthin

 

DNA

 microarray

analysis 

dcmonstrated

 that the affected 

genes

 were  associated  with  complexes  

I,

 

III

 and 

IV

 

located

 Qn the

mitochondrial  

inner

 membrane

 and the expression  

levels

 of these 

genes

 were  

decreased

 

in

 mice treated

with  astaxanthin  as compared  to the 

levels

 

in

 the control  mice

 

In

 vitro study  using  

human

 mesangial

cells 

has

 showed  that astaxanthin  signi丘cantly suppressed  

high

 

glucose−induced

 reactive oxygen  species

production

 the activation  of transcription 飴ctors

 and  cytokine  expression /

production

 

by

 mesangial  cells

In

 addition

 astaxanthin  accumulated  

in

 the mitochondria  of cells and reduced  the 

production

 of4

−hydroxy−

2−

nonenal  modified  

proteins

 

in

 the mitochondria

 

In

 addition

 we  

fbund

 that astaxanthin  

improved

 oxidative

muscle  

damage

 and  muscle  

lipid

 metabolism  

in

 exercise via 

its

 

inhibitory

 effect on  oxidatlve  carni 匸

ine

parmitoyltransferase

 

I

CPT

 

I

)modification

 

CPT

 

I

 

located

 on the mitochondria  membrane  

plays

 an

important role  in the entry of fattY acids

 These 

data

 may  indicate that reactive  oxygen  species 

generated

from

 mitochondria  

during

 several pathological conditions  regulate  the 

down −

stre  signal  transduction and that the 

beneficial

 effects ofastaxanthin  might  

be

 

derived

 

from

 the medulation  ofmitochondrial  

function

Key

 words :astaxanthin

 camitine

 

parmitoyltransferase

 1

 

diabetes

 mitochondria

 oxidative  stress

       

Cl

〜eceivedApril  

4,20

丿

1

,緒

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

赤 色 をして お り

ニ ンジンな どの緑 黄 色野菜に多い β

カロテ ンや α

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 寄稿依 頼のである

** 〒602

8566  京 都市上京 区梶 井町465

(2)

588

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

う 藻 類

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

か ら最初に分 離 され た

イ ク ラ

マ ス

オキア ミ

類 な ど赤 色 色 素 し多 く含 まれ

エ ビ

カニ な ど タ キ サ 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 質 か ら分 離 し赤 色 と な

初 期オ 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 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

    H口       匚H

』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

β

β

carotene

4

4t

dione(3

3

dihydroxy

4

4Ldiketo

β

carotcne 分 子 式 :GoH520斗分 子 量 ;596

82

3

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  

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

が高い状態σ)素である

三重項酸素 が光エ ルギ

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

素を消 去 する物質と しては

α

トコ フェ ロ

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

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

カロテン と

1

司様の強 力 な

重 項 酸 素 消 去 作 用 が あ り

特 に

細 胞 膜な ど の脂質中の

重項 酸 素消 去に有 効である

こ こ で

重 要 なこ と は

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

カロンや 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 ので 見い ださ れ てい る

ヘ ム鉄 とリノ

ル酸 を用い たフ リ

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

ム の脂 質 過 酸化反 応に おいてもア ス タ キ サ ン チ ン はor 

トコフェ ロ

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 ン (PC )リ ボソ

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

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

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

(3)

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

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 化ス トレ ス 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

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

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

量 的RT 幅 法に よ りcRNA を得た

そして通 常 の 断 片化

イ ブ ダ イ

ョ ン を お こ ない

GeneChip ス キヤナ

に より皿 RNA 発現量を定量 し た

2 万 2690 プロ

ブを載せ た

Mouse

 Expression 

Set

 430A  

Chip

で解 析し た結 果

,989

プロ

ブ が

1.

5倍 以 上 変 動し てお り

腎 症に よっ て 649プロ

ブ が発 現亢 進

340プ ロ

ブ が 発 現 低 下 を示 した

発 現 が 亢 進 した

649

プロ

ブ 中

588

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

ブ中198は

ア スタ キ サンチン に

A

B}

   

霾 ∀ 鑑

僑 辷 悶 磊

需 聯 隔 の 藪 O

ζ頻 丶 」   蕊

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鳳 V 帆 黷   O Φ 》 累

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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

 

雛 簍

D }

db

紺b    醐 毬

b

        十A$雪axa『霊鱸眺 磁 §む   db継b   

d

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 ウム域の拡大 (C

D)に より評価した

(4)

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°)

こ で

ヒ ト培養メ サ ンギ ウ ム細 胞を用い

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

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

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

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

κ B が 活 性 化 し

 transforming

growth factor

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

Complex 1  Complex 11Complex  111Complex  lV ComplexV

Intermembran巳space

Inner mitochondrial membrane

        

_ _ _

pq

廿

hwqy

 

Node

 

Nqme

Ingenui

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

 

COX5B

 

COX6B

COX6C

      図3 dbtdbマ ウス腎糸球体細胞の遺伝子発現のDNA マ 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

(5)

1

ζ

Q

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

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

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

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

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

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

つ と してtransthyretinを

後者の バ イオマ

つ と してComplement C3 を 同 定 した

これ らの タン パ ク質マ

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

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

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 の化ス ト レス荷 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 化 体 が 増 加 すこ 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 を観し た結果

ク レ ア チ ンキナ

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)

結 果

タ キ サ食 群

急 性 運 動負 荷 24時 間後の筋損 傷

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

で ある

8−OHdG

(酸化 修飾 DNA )や

4−

HNE 修飾タンパ 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)

う なタ キ サに よ る運 動パ フ ォ

マ ンス の上作用 につ い て は

スポ

ッァス リ

ト を対 象と し た臨 床 的エ 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

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

(6)

592

内藤 裕二 〔ビ タ ミン 85巻 m7 五 ヒト

Transthyretln

に お け る

飾 体ピ

ク No

MIZ 質 量の差 修飾 A13642 非修飾 B13723 +

81S

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

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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

チ を 実 施 して い る

KK/Taマ ウ スを高ス クロ

ス食で飼 育 し

脂肪肝モデ ルを作 製し た

高スクロ

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

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 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

CoA  

dehydrogenase

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 】

CoA

carboxylase 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

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

消 費 量の低 下によ るメ タ ボ リッ ク シン ド ロ

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 ムを解 析し

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° 

CPT 

I

は ミ ト コ ン ド リ ア外膜 に局 在 し

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 よりその能が亢 進し

ルギ

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

つ かもい 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

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

(7)

A58

FAT

CDss

2

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図6Fatty acid translocaseFA]「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

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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

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

(8)

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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

参照

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