カレースパイス・フェヌグリークの糖尿病・メタボリックシンドロームに対する機能性京大院農食品生物科学植村卓後藤剛康敏淑溝口典子高橋信之河田照雄ハウス食品ソマテックセンター中野雄喜正野仁慈星野彰平柘植信昭鳴神寿彦肥満 (倍) 30 1955年を1とした時の増加率運動食生活糖・脂質代謝異常生活習慣病発症糖尿病 25 脳血管疾患 20 （動脈硬化） 15 高血圧性疾患 10 心疾患 5 悪性新生物遺伝的要因加齢ストレス 1 1955 65 75 84 90 96 (年) 入院外来を合わせた疾病別受療率の推移 (厚生労働省・患者調査より) メタボリックシンドロームの定義内臓脂肪の蓄積と、それを基盤にしたインスリン抵抗性および糖代謝異常、脂質代謝異常、高血圧を複数合併するマルチプルリスクファクター症候群で、動脈硬化になりやすい病態. メタボリックシンドローム耐糖能異常，高脂血症，高血圧を合併する動脈硬化易発症状態世界の全死亡のうち30％までが心血管疾患に起因(WHO World Health Report, 2002.10.) 生活習慣の偏り生活習慣の偏り代謝異常内臓脂肪蓄積内臓脂肪蓄積アディポサイトカイン分泌異常遺伝素因糖尿病高脂血症動脈硬化動脈硬化高血圧メタボリックシンドローム診断基準検討委員会2005年4月メタボリックシンドロームの診断基準肥満とは脂肪組織が過剰に蓄積した状態科学的判定法：体格指数(BMI) =体重kg/(身長m)2 肥満；BMI 25以上普通体重；BMI 18.5〜25 肥満者は全世界で12億人、飢餓人口と並ぶ（世界情勢2000）人類の進化過程での「飢え」に対する適応体質：エネルギー備蓄に適応した倹約遺伝子の出現社会的背景の変化：経済状況、ライフスタイル等なぜ脂肪を摂取すると肥満・生活習慣病を来たしやすいのかメタボリックシンドローム肥満生活習慣病シグナル分子生体膜構成成分栄養素摂取の乱れ栄養素、エネルギー源 Sugar, Sweetening 内臓脂肪型肥満による病気のリスク 糖尿病・・・５倍 動脈硬化・・６倍 高血圧・・・3.5倍 不妊症・・・３倍 痛風・・・・2.5倍 心臓病・・・２倍 関節疾患・・1.5倍その他，高脂血症，脳梗塞，睡眠時無呼吸症候群，脂肪肝，膵炎など．また，癌（大腸癌，胆嚢癌，子宮癌，卵巣癌，前立腺癌など）も肥満者に多い. 内臓脂肪型肥満、糖尿病、高血圧、高脂血症の条件が揃っている場合、動脈硬化の発症率は 35倍にも高まる（メタボリックシンドローム）内分泌器官としての脂肪組織サイトカイン・ケモカイン・脂溶性ホルモンの産生免疫系因子 visfatin (抗糖尿病) adipsin C3 (factor D) MCP-1（細胞遊走活性） B PAI-1 (血栓形成) adiponectin (抗糖尿病、抗動脈硬化症) leptin（摂食調節） estrogen （性ホルモン） prostaglandin （細胞間情報伝達） TNF-  (糖尿病) 中性脂肪合成分解 angiotensinogen グルコース前駆体遊離脂肪酸グリセロール遊離脂肪酸 angiotensin II (高血圧) 緑色の矢印の物質は善玉、一方赤色の矢印は悪玉として作用しやすい. 白色脂肪細胞の形態正常体重者: BMI 22 肥満者: BMI 34 100m 直径：70〜90m ・よい肥満わるい肥満・よい脂肪細胞わるい脂肪細胞 100m 直径：100〜140 m 佐賀大医学部杉原甫名誉教授提供脂肪肝高脂血症の話糖・脂質代謝における肝臓の機能糖新生 TG FA 酸 - VLDL 化 VLDL グルコース FA カイロミクロンコレステロールアセチルCoA TCA回路 IDL LDL グリコーゲン胆汁酸肝臓の形態正常な肝臓脂肪肝脂肪肝：肝臓内の中性脂肪が、10％以上になった状態」、「100個の肝細胞中に30％以上の脂肪空胞が認められる場合」高脂血症と合併して発症することが多い。高脂血症患者(日本)は約2,200万人、脂肪肝患者は約3,000万人生活習慣病・メタボリック生活習慣病・メタボリックシンドロームの予防・改善の鍵：シンドロームの予防・改善の鍵：糖・脂質代謝の制御糖・脂質代謝の制御遺伝子発現のコントロール遺伝子発現のコントロールホルモン作用のメカニズムと核内受容体（受容体型転写因子）ホルモン ( リガンド ) ホルモン作用を有するリガンド O COOC2H5 COOH Cl 核核クロフィブレート ( 抗高脂血症薬) 細胞質 I OH O I DNA 結合領域転写 mRNA 肝臓 OH HO エストラジオール ( 女性ホルモン) 核内受容体の構造標的遺伝子ホルモン応答配列 CH 2CH COOH NH2 甲状腺ホルモン ( T3) 核内受容体活性化 H3C I H 機能発現全トランスレチノイン酸タンパク質Ｎ末端リガンド結合領域 C 末端翻訳ホルモン応答配列 ( 標的遺伝子内) 核内受容体スーパーファミリー DNA hER リガンド 595 COOH エストロゲン NH2 A/B C D E E/F 777 hGR hPR hAR hMR 933 918 984 hTR hTR hVDR hRAR hRAR hRAR hRXR hRXR hRXR hPPAR hPPAR1,3 hPPAR2 hPPAR() 490 456 427 ステロイドホルモン・グルココルチコイド・プロゲステロン・アンドロゲン・電解質コルチコイド甲状腺ホルモン(T3) 1.25(OH)2ビタミンD3 462 448 全トランスレチノイン酸 454 462 533 9-シスレチノイン酸 463 468 479 506 441 クロフィブラート脂肪酸、ロイコトリエンB4? 脂肪酸、PGD2/PGJ2代謝物脂肪酸、プロスタサイクリン PPARsは生体の糖・脂質代謝調節において中心的な役割を担っている・脂肪細胞分化・脂肪合成、脂質蓄積・アディポサイトカイン産生・TZDsの主要標的組織・脂肪合成、脂質蓄積・脂肪酸酸化・fibratesの主要標的組織・絶食応答 PPAR ・脂肪酸酸化・エネルギー消費↑ PPAR ・インスリン感受性調節 PPAR ・脂肪酸酸化・脂肪酸酸化・エネルギー消費↑ PPAR: peroxisome proliferator-activated receptor TZDs: thiazolidinediones Evans RM, Barish GD and Wang YX. Nat. Med. 10 335-361 より改変引用生活習慣病とPPARsリガンドチアゾリジン系薬剤食品成分白色脂肪組織 PPAR活性化マクロファージマクロファージ脂肪細胞機能の改善糖取込の促進インスリン抵抗性・２型糖尿病の改善フィブレート系薬剤肝臓 PPAR活性化脂質代謝の亢進高脂血症・動脈硬化症の改善ルシフェラーゼレポーターアッセイ概略図 CBP リガンド共役因子 LBD 実験操作 CV-1細胞を 80%コンフレントまで培養 DBD リポフェクション法によりプラスミドをトランスフェクションルシフェラーゼ UASg luc LBD: リガンド結合ドメイン (ヒト由来) DBD: DNA結合ドメイン (酵母由来) UASg: DNA結合ドメイン応答配列 luc: ルシフェラーゼ CBP: CREB protein 24時間リガンド候補物質を添加 24時間ルシフェラーゼ活性を測定 0 C25 Ligand (50M) C30 Lycopene Astaxanthin Beta-Cryptoxanthin Zeaxanthin Xanthophyll C20 Bixin Norbixin Squalene Beta-Ecdysone Limonin Alpha-Carotene Beta-Carotene Geranylgeraniol Abietic acid Crocetin C15 Gibberellic Acid Retinol Acetate Phytol C5 C10 Santonin Austricine Leucomisine 300 Sclareolide Farnesol Caryophyllene 500 Control Isoprene D-Limonene Geraniol Relative luciferase activity (% of control) 新規PPARリガンドのスクリーニング C40 400 Isoprene 200 100 SREBP・LXRは脂質代謝調節において中心的な役割を担っている SREBP (Sterol Regulatory Element-binding Protein) 脂質合成転写因子細胞内コレステロール量により転写活性が制御 SREBP-1 脂肪酸・トリグリセリド合成標的遺伝子： ACC, FAS, SCD-1, GPATなど SREBP-2 コレステロール合成標的遺伝子： HMG-CoA reductase, HMGCoA synthase など LXR (Liver X receptor) 核内受容体リガンド：酸化コレステロール LXRa, LXRb 脂肪酸・トリグリセリド合成胆汁酸合成、脂質輸送標的遺伝子： SREBP-1, FAS, SCD-1, CYP7A, ATP-binding cassette transporterなど肝臓におけるSREBP・LXRによる脂質代謝調節 ABC transporter アセチルCoA 胆汁酸 ACC, FAS, SCD-1 LXR SREBP-1 FA SREBP-2 CYP7A HMGCR HMGCS LXR コレステロール GPAT VLDL TG VLDL 肥満者・インスリン抵抗性発症者において、 LXR及びSREBP-1の活性が上昇脂質合成亢進高脂血症及び脂肪肝の原因フェヌグリークについて学名：Trigonella foenum-graecum (マメ科) 原産地：インド及び中近東で広く栽培用途：太古からスパイスとして使用され、カレーパウダー、チャツネ、ソースなどに用いられている。効能：安産、疲労回復、抗炎症など血糖値降下作用メタボリックシンドローム予防・改善への応用問題点強い苦味・多量摂取が困難・食材としての応用性が低い FRBの肥満に伴う糖代謝異常への効果 OH OH 26位の糖鎖切断 O 1 Glc Rha O Glc Rha O 26 O 酵素処理苦味成分 OH Rha O Glc Rha サポニン苦味官能評価苦味低減化フェヌグリークの作成に成功未処理品のほうが苦い苦味低減化品のほうが苦い 2品は同程度の苦味であった全被験者人数 12 2 2 16 苦味低減化フェヌグリークは糖尿病、及びメタボリックシンドロームに対してどのような効果を示すのか？フェヌグリーク摂取実験 KKAy遺伝性肥満・糖尿病発症マウス方法 ~ フェヌグリーク摂取実験 ~ ○ 供試動物; KKAy obese mice (♂) ○ Diets; 高脂肪食；60 kcal% fat (Control) 苦味低減化フェヌグリークを 0.5% 或いは 2%添加 pair feedingにて飼育 sampling for analysis of ・mRNA expression, ・blood parameters, ・hepatic TG contents, ・liver sections, ・adipose tissue sections ○ 実験スケジュール KKAy (♂) 5週齢 4週間摂取 (pair feeding) 7日 7日 7日 7日 OGTT ; measure body weight and blood glucose OGTT; Oral glucose tolerance test まとめフェヌグリーク Diosgenin LXRaの転写活性抑制脂質合成抑制 (SREBP-1c発現量減少) インスリン感受性改善血糖値低下効果肝臓TG含量減少高TG血症改善効果肥満に伴う糖・脂質代謝異常改善スパイスは機能性成分の宝庫カルダモンコショウターメリックシナモンクミンフェヌグリークトウガラシ