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浦上 財 団研 究報 告 書Vol.10(2002)

食 品成分 によ る大 腸 炎関連 疾 患の予 防大東肇・*村上明(京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻,*近 畿大学生物理工学部)
な どが挙 げ られるが,逆 に生 活習慣病 は生 活習慣
1.はじ め にを改善 する こ とに よ り疾病 の発症や 進行 を予防で現在,地 球 上の総 人口 は60億 と も言わ れる ほ どに増加 し,そ れ と同時 に世 界的 な高齢化社 会 を迎き るこ とを意 味す る。
潰 瘍性 大 腸 炎(ulcerativecolitis:UC)は,えて いる。 そ うい った時代 背景 の大 きな変化 に伴主 と して大腸 粘 膜 を侵 し,び らん(潰 瘍 の 前段

い,医 学 ・医療の関 心 は結核 に代 表 される感染症階)や 潰瘍 を形成す るび まん性の原 因不 明の炎症

な どか ら加齢 に伴 う疾病 に向 けられ,そ の発生 要であ る。 日本 の患者 数は6万 人 を超 え(2000年 特因,病 態解 明,早 期 にお ける診 断 ・治療 の研究 開定疾 患医療 受給 者証 交付 件数),近 年 で は年 間約発や 予防対策 につ いての 研究が注 目 され始め てい

4千 人 が発症 して お り現在 も増加 を続 けてい る。

る。 こ うした疾病 予防対 策は社会 全体 の問題 と し世界的 に は欧 米諸国 を中心 に,北 欧やア メ リカのてマ ス コミに も大 き く取 り上 げられ,一 般大衆 の白人,ユ ダ ヤ人 に特 に多 く,世 界 の全患者 数約55

強 い興味 を引 く話題 となって いる。

万人 中32万人 以上 がア メリカに いる と言 われ る。

また,分 子生物 学的,遺 伝学 的研究 が進み,そ現在,治 療法 は薬物 療法 として ステロ イ ド,免 疫れ らが医学 に応用 され るよ うになる と,こ れ まで抑制剤,抗 生 物質 な どが使 用 されてい るが,治 療の集 団 を対 象 とした研究 や平均 的な有 意差検 定の薬 に大 量の ステ ロイ ドを使 用す る ことで 骨が もろみ を重視す る統計 論で は遺伝子 レベ ルでの個 々のくなる大腿骨 骨頭壊 死や関 節炎 な どが合 併症 とな

診 断 ・治療 に対応 す るこ とは困難に なって きておりや すい。 多量の 出血 をし,輸 血 で も間 に合 わなり,患 者個 人の遺 伝子 を精密 に解析 した個々 の医い場 合や,巨 大性 結腸穿 孔,も し くは癌 化 あるい療 が注 目されて いる。 しか し,遺 伝子 は個体 の先は再 発 を くり返 す場 合 には外科 的処置 が必要 とな

天 的な初期 条件 を決 めてい るだけで,後 天的 な生る。 そ こで本研 究で は,UCを活 習慣 に対 して は間接 的な役割 は認 める ものの,療 で きる食 品成分 を究明 す るこ とを 目的 とした。

生 活習慣 に直接 的に起 因す る個 人別 の生理活 性や予防,あ るい は治

2.実

験 方 法

UCを

抑 制 す る た め の 物 質 と し て,zerum‑

生 理機能 の識別 を行 うこ とは困難で ある。今 後,病 は環境 に対す る個体 の不適 応の結 果に よって起こる ものが中心 とな り,そ れ が生活 習慣病 であ る

bone(ZER)とnimesulide(NIM)にと考 えられ る。 疾患 の発症や 予後 には,遺 伝 的要(図1)。ZERは,lipopolysaccharide(LPS)/

因,外 部 環境要 因,生 活習慣 要因が 関与 してお り,

IFN一

なかで も生活習 慣要因 としては,喫 煙 と肺 がん,細 胞 系 でinduciblenitricoxidesynthase

着 目したγ 刺 激 マ ウ ス マ ク ロ フ ァ ー ジRAW264.7

肺 気腫,動 物性 脂肪 の過剰 と大腸が ん,食 塩 の過(iNOS)やcyclooxygenase(COX)‑2の剰 摂取 と脳 卒 中,肥 満 と糖尿 病,飲 酒 と肝硬 変,nitricoxide(NO)やsuperoxide(02‑)の発 現,産 生,

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食品成分による大腸炎関連疾患の予防た。 その後,頸 椎脱 臼法で と殺 し,採 取 した大 腸
粘膜 中の各 種炎症 関連 パ ラ メータ ー(ELISA法に より測定)と 大腸長(潰 瘍性 大腸炎 では,大 腸zerumbone(ZER)nimesulide(NIM)
図1ZERとNIMの長の短縮 が見 られ る)を 測定 し,さ らに組織 学的
化学構造解析 を行 った。

さ ら にprostaglandin(PG)E2やtumorne‑crosisfactor(TNF)一3.結果αの 放 出 を抑制 し,ま た

分化 させ た1・2)HL‑60細 胞 系で は,が ん の転移 に3.1摂関係 す るmatrixmetalloproteinase活性 を抑 制

飼育 中の水 お よび餌 は 自由摂取 とした。水 は3す る。 これ らはいずれ も炎症 や発が んに関連 した

日 に一 度新 しい もの と取 り替 え,ま た餌 は毎 日減

バ イオマ ーカー であ る3‑8)。
一 方,NIMは選択 的少分 を補充 し,さ らに3日 に一度 はすべて廃 棄 し害剤で あ り,現 在,臨 床試 験 に よ

新 しい もの と取 り替 えた。 毎 日,水 お よび餌 の合成COX‑2阻

餌量 と摂 水量って ヒ ト大 腸が んの予 防効果 が試 されてい る期 待減少量 を測定 し,1匹1日薬剤 で ある。

摂食 量 を求 め た。マ ウ ス1匹 当 た りの飲 水 量 は

図2に 示 した よ うに,ま ず1週
たICRマ

間 予備 飼育 しウ ス雌7週 齢 を,さ らに1週 間 基礎 条

件 で飼育 した後,基 礎 飼料 と5%デ酸 塩(DSS,炎キス トラン硫症 惹起 剤)水 道 水 を1週 間投 与する群(DSS群),基礎飼 料の代 わ りに,そ れ ぞれ0。1%ZER(ZER群),0.1%NIM(NIM

で は1日平 均8.1gで 期 間中 ほぼ 一定 量 を示 した が,他 の群 ではDSS投

与3日 目,な い し

4日 目か ら飲 水量 の減 少 が見 られ た。DSSを投与 した4群 の間 には有意 な差 は認 め られ ず,餌 に混合 され た各サ ンプルの効 果 を除けば,各 群 と もにほぼ同程 度の潰瘍 性大腸 炎が誘 導 され る と考 え群),0.1%ZER+0.1%NIM(COM群)をむ飼料 と5%DSS水CTL群

当た りの飲 水量 お よび含道水 を投与 す る群 に分 け飼られる。
摂 食量 に関 して は,CTL群
1日1匹

週間 飼育 す る群(CTL群)もてい るの に対 して,他 の群 ではDSS投設 けた。 上記 の条件で2週 間飼 育 し,飼 育前 後の体重 変化 を測定 し

図2DSS誘当た り平均5.4gでで は飼育 期 間 中,育 した 。 また,コ ン トロー ル として基礎条 件で2ほ ぼ一定 量 を摂食 し

日 目か ら有 意 に減少 した。DSS投発 マウス潰瘍性大腸 炎誘発試験法

与 開始4

与 前の1週 間

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浦 上財 団研 究 報告 書VoL10(2002)

で は,各 サ ンプル投 与群 に摂 食量 の差 は見 られ なはDSS投

か った ことか ら,DSS投減 少が確認 され た。各 サン プル投与 によ る体 重減

与後 の摂 食量 の減 少 は潰瘍 性大 腸 炎が誘導 され たこ とによる消化 器官 の機能低下 お よび体力 消耗 による もので ある と考 えられ る。最 終 日 では有 意 差 は認 め られ な いが,COM群は,DSS群と比 べ摂 食量 の 減少 が 緩和

され る傾 向 が見 られ た。
3.2体

少 の緩和効 果 には差が なか った。
また潰瘍 性大腸 炎で は,大 腸 長が減 少す る ことが 知 ら れ て い る。 図3に 示 す よ う にDSS群(62.3mm)で23%の

重お よび大腸長 の変化

与 後6日 間で,一 様 に約5.6gの 体 重は,CTL群(80.6mm)とCOM群(69.9mm)で体重 は,サ ンプル投 与開 始時 とDSS投

与 開始

比 べて有 意 な 大 腸 の 短 縮 が 見 られ た。 一 方,はDSS群と比 べ大 腸 の短縮 が42%有 意 に緩 和 された。

時,そ して 解剖 時 の3回 測 定 を行 っ た。DSS投

3.3炎

与開始 まで の1週 間 で は全群一 様 に1.7gのと殺 したマ ウスか ら大 腸 を摘 出 し,か み そ りで体重症性 サ イ トカイ ンの変化増 加 が見 られ た。続 く解 剖 までの6日 間 でCTL採取 した粘 膜 をリン酸バ ッファー中で ホモ ジナイ

群で は1.5gの 体重 増加 が見 られ たが,他 の群でズ した後,上 清 中の各種 炎症性 サイ トカイ ンの う

図3各

図4各

群マウスの大腸長群マウスの大腸粘膜中のIL‑1α(左)およびIL‑1β(右)レ ベ ル

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食品成分による大腸炎関連疾患の予防
ち,IL‑la,‑1β

お よびTNF一 α をenzyme‑lin‑kedimmunosorbentassay(ELISA)法した。 なお,ELISAにで定量よる測 定値 は タンパ ク質量 で補正 した。
図4にIL‑1αとIL‑1Rの 産 生量 を示 した。IL
‑1α に 関 し て はDSS群(114.9pg/mg)でCTL群(32.4pg/mg)と比 べ,3.5倍の増加 が 見 られたが,す べ ての サン プル投与群 で有意 な抑制効 果は認 め られ なか った。
IL‑1β に 関 し て はDSS群(551.4pg/mg)でCTL群(11.Opg/mg)と比 べ50倍 の増 加 が 見 られ た。各 サ ン プル 投 与 群 に関 して は,NIM群(453.Opg/mg)では 若干 の 抑制 傾 向 を示 した の

図5各

群 マウスの大腸粘膜 中のPGE2(左)お(右)レ ベル

よびPGF2α

みで あ った が,ZER群(366.5pg/mg)で34%,COM群(298.4pg/mg)で47%そ
抑 制 し,COM群

れぞれ有意 にで も っと も強 い抑制効 果 が見 られた。

pg/mg),NIM群(325.8pg/mg),COM群(280.8pg/mg)に関 して はDSS群と比 べ て,TNF一 αの産生 量 に有意 な減少 が見 られ た。DSS

これ までの報 告か ら,マ ウス潰瘍 性大腸 炎モ デルで は,DSS投与 に よ り大 腸粘 膜 中の 炎症 性サ

群 のTNF一 αの産生 量 がCTL群と比べ減 少 した

原 因につ いて は不 明で ある。

イ トカ イン であ るTNF一 α の産生 量 が増 強 され3.4PG類る と考 え られ る。 しか しなが ら今 回の実験 では,炎 症 性 メ デ ィ エ ー タ ー で あ るPGE2おDSS群(596.1pg/mg)でpg/mg)とはCTL群(1289.5

比 べ て0.46倍 に減 少 す る と言 う予 想外 の結果 とな った(図5)。

また,ZER群(395.6

図6各の変 化よび

PGF2。 の 定 量 を サ イ トカ イ ン の 時 と 同 様 に
ELISA法で行 った。図6にPGE2おの 定量 結 果 を示 した。PGE2に群マ ウスの大腸粘膜 中のTNF一 α レベル

よびPGF2,

関 し て,DSS群

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浦上 財 団研 究報 告 書Vol.10(2002)(29.4ng/mg)はCTL群(14.8ng/mg)と比べ2.0倍 に増 加 した。サ ンプル投 与群 では,ZER群(18.8ng/mg)がDSS群

で あるNIM群3。5組 織 学的解 析に対 して72%の 有 意 な抑制 活性 を示 した。一 方,COX‑2選

択 的阻 害 剤

で は予想 に反 して有 意な抑 制効 果とDSS群の大 腸 の組 織 写真 でで はCTL群と対 照 的 に,粘 膜 の損傷や,潰 瘍 の前段 階であ るび らん,浮 腫 の形成て,び らん ・潰瘍数,浮 腫形 成,粘 膜再生 変化 の

関 して は,DSS群(31.7ng/mg)ではCTL群(14.6ng/mg)と図7はCTL群
あ る。DSS群が確認 で きる。 これ ら大腸 の組織標 本写真 につ いが見 られ なか った。
PGFzaに考 え るが,更 なる解析 が必要 であ る。

比 べ て2.2倍 とな っ三つ の炎症関連 パ ラメー ターを スコア化 し まとめた が,ZER群(26.2ng/mg)とNIM群(26.7た(図8)。

これ らは,ま だ 解 析 匹 数 が 少 な いng/mg)で(n=5,6)ため有 意差 はな い。び らん と潰瘍 数 はは抑制 傾 向が 見 られ る も のの有 意 差

はな くCOM群
COX‑2選DSS群(13)にで は効果 が見 られなか った。
択 的阻害 剤 であ るNIMがPGsの抑対 し,ZER群(8.2),NIM群(6.8)で は減少 が見 られ,特 にCOM群(5.8)で制 効果 をほ とん ど示 さなか った原因 につ いては,最 も強い抑 制効果 が認 められた。 浮腫 につい て も投 与量,投 与期 聞 に問題が あった のでは ないか とDSS群(4)と比 べ てZER(2.4),NIM群(2.6)

で抑 制効果 が見 られ,ま たCOM群(1.6)でCγL群DSS群

最 も強 い抑制効 果が見 られ た。粘膜 の再生変 化 について もDSS群(1.2)にNIM群(2.8)が対 し,ZER群(2.8),

良 いス コア示 し,COM群(3.6)

で最 も良 好な再生 変化 が認め られた。 この三 つのパ ラメー ター を総 合 す る と,組 織学 的 評 価 で はCOM群

が もっと も強 い炎症 抑制効 果 を持つ と考

え られ る。
図7CTL群(左)とDSS群(右)の図8各

大腸組織像群マウスの組織学的解析結果(左:びらん ・潰瘍数,中:浮 腫,右;粘膜再生変化)

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食品成分による大腸炎関連疾患の予防

4.考必 要 で ある。 また,炎 症 性サ イ トカ インで あ る察

TNF一 αがDSS投
本研 究で は,大 腸 が んのハ イリスクモ デルの 一与 によ り減 少 した とい う結 果

はこれ までに は報 告 されて ないが,TNF一αが 炎っで あるマ ウス潰瘍 性大腸 炎モ デルにお いて,東症性 サ イ トカ インの中 で最 も多 くの機能 を持 ち,

南ア ジア産食 用植物 ニ ガシ ョウガの主成分 であ る

複 雑な炎症 過程 の正 と負,両 方 のフ ィー ドバ ック

ZERとCOX‑2inhibitorでに関わ って これ を制御 してお り,ま た急性 炎症期

あるNIMの抑 制効

ではTNF一 α を抑制 す る と炎症 は 悪化 す るが,果を評価 した。
ZERは,IL‑1β,PGE2,組

織 学的 パ ラメー タ

慢 性期 にTNF一α を無効 化す る と炎症 は抑 制 さー を有 意 に抑制 し,ま た作用 機構 の異 な るNIM

れ る とい う報告 もあるな ど9),TNF‑aがと組み合 わ せる こ とによ り,大 腸長,IL‑1β,組

時期 によって異 なる複雑 な炎症制 御機構 を持つ こ

炎症の織 学的パ ラ メータ ーに関 して,そ れぞれ単 独投与と と深 い関 係が あ る と考 え られ る。DSSの群 よりも増強効 果が 認め られた。

濃度 お よび投与期 間,す なわ ち炎 症時期 に注 目し

食用植 物成分 で あるZERがinvivo系でNIMと同等,あ るいは それ以上 の炎症抑 制効果 を示 し投与

た メカニ ズム について もさ らなる研究が 必要で あると考 えられ る。

た事実 は,食 品成分 に よる疾病の化 学予防 効果 の

今 後更 に,こ の系に おける他 の食品お よび食 品

潜 在能力 を示唆 す る もので あ る。 また,本 研究 で成分,ま たは抗 炎症 剤 などの活性 評価 とと もに,示 されたZERとNIMのRT‑PCR法組 み合 わせ で の増 強効によるCOX‑2mRNA発

現 の解析 や,果 は相 乗 的で あ る と考 え られ,こ の効 果 はZER

酸化 ス トレスのマ ーカー とな る8‑hydroxydeox‑がCOX‑2のdenovo合yguanosineのELISA法NIMはCOX‑2活成 を阻害 するの に対 し,に よる定量 な ど解 析 す

性 を阻 害 す る とい う両 者 が相るパ ラ メーター を増 や し,複 数 の物質の 組み合 わ

異 な る作 用機序 を持 つた めであ ると考 えられ る。

せ に よる複 合効果 や投与物 質の代 謝 を含 めた抑制

複数 の物質 を組み 合わせ た時の複 合効果 につ い

効果 の発現 メ カニズム の解 明 などが期待 され る。ては,02一 産生 系で あるTPA刺激 分化HL‑60細5.おわり に胞 に対 して,02一 産 生抑 制 活 性 を示 すACAと
02

消去 活性 を持 っsuperoxidedismutaseを,

あ る い はNO産
RAw264.7細生 系 で あ るLPS/IFN一胞 に対 して,iNos誘で あ るZERとiNos活本 研究 では,用 い る試験 系 によ って は合成薬 剤

γ刺 激

よ りも食 品成分 の方が疾病 予防効 果が高 い ことを導抑 制 物質

示 す ことがで きた。が ん,糖 尿病,動 脈 硬化 な ど

性 阻 害物 質 で あ る1VG‑monomethyl‑arginineacetateなの生 活習慣 病 は食 生活 に主要因 があ ると言われ,ど,作 用 機序

その予防策 の確立 は急務 であ ると言 える。今 回のの異な る物質 を組み 合わせ る ことによ り,そ れ ぞ研 究結果 を踏 まえ,さ らに食品 因子の可 能性 を探れ単独投 与時 よ りも効 果が相 乗的 に高 まる とい う

求 して行 きたい。

報 告が あ り,ま た,食 品 は多種多様 な物質 の混合物 であ る とい う観点 か らも非常 に興 味深 い。
COX‑2inhibitorであ るNIMがPGsの産生を抑制 しなか った原 因につ いて は,投 与濃 度や投文献1)Murakami,A.,Takahashi,D.,Kinoshita,T.,Ko‑
shimizu,K.,Kim,H.‑W.,Yoshihiro,A.,Nakamura,Y.,Jiwajinda,S.,andOhigashi,H.Zerumbone,a

与 期間 な どに再考 の 余地が あ り,さ らな る研究 がSoutheastAsiangingersesquiterpene,markedll‑sup一

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浦 上財 団研 究 報告 書Vol.10(2002)pressesfreeradicalgeneration,proinflammatorypro‑5)Yip‑Schneider,M.T.,Barnard,D.S,,Billings,S.

teinproduction,andcancercellproliferationac‑

D.,Cheng,L.,Heilman,D.K.,Lin,A.,Marshall,S.J.,

companiedbyapoptosis:thea,b‑unsaturatedcarbonyl

Crowell,P.L.,Marshall,M.S.,andSweeney,C.J.

groupisaprerequisite,Carcinogenesis23,3193(2002).

Cyclooxygenase‑2expressioninhumanpancreatic2)Murakami,A.,Takahashi,M.,Jiwajinda,S.,Ko‑

adenocarcinomas.Carcinogenesis,21,139(2000).

Shimizu,K.,Ohigashi,H.Identificationofzerumbone

6)Ahn,B.,Han,B.S.,Kim,D.J.,andOhshima,H.

inZingiberzerumbetSmithasapotentinhibitorof12

Immunohistochemicallocalizationofinduciblenitric‑O‑tetradecanoylphorbol‑13‑acetate‑inducedEpsteinoxidesynthaseand3‑nitrotyrosineinratlivertumors‑BarrvirusactivationinducedbyN‑nitrosodiethylamine.Carcinogeneszs,,Biosci.Biotechnol.Biochem.,

63,1811(1999).

20,1337(1999).

3)Ohshima,H.,andBartsch,H.Chronicinfections7)Ducrocq,C.,Blanchard,B.,Pignatelli,B.,andandinflammatoryprocessesascancerriskfactors:

Ohshima,H.Peroxynitrite:anendogenousoxidizing

possibleroleofnitricoxideincarcinogenesis.Mutat.

andnitratingagent.Cell.1レ701.LifeSci.,55,1068

Res.,305,253(1994).
4)Miwa,M.,Stuehr,D.J.,Marletta,M.A.,Wishnok,J.S.andTannenbaum,S.R.Nitrosationofaminesbystimulatedmacrophages.Carcinogenesis,8,955(1987).

(1999).
8)Fosslien,E.Molecularpathologyofcyclooxygenase‑2inneoplasia.Ann.Clin.Lab.Sci.,30,3(2000).

9)DiarelloCA,FASEBJ.,8,1314(1994).

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Preventionofinflammation‑relateddiseasesbyfoodfactors

Preventionofinflammation‑relateddiseasesbyfoodfactors

HajimeOhigashiand*AkiraMurakami(DivisionofFoodScienceandBiotechnology,GraduateSchoolofAgriculture,KyotoUniversity
and'DepartmentofBiotechnologicalScience,FacultyofBiology‑OrientedScienceandTechno‑
logy,KinkiUniversity)

Gastrointestinalinflammationisrelatedtotheonsetofcertainlifestyle‑relateddiseases,includingcancer.Atpresent,non‑steroidalanti‑inflammatorydrugs(NSAIDs)areusedaspracticaldrugsinhumans.Someundesiredsideeffects,however,areknowntooccurinthegastrointestinaltractssuchasulceration.Thepresentstudy,
thus,attemptedtodiscoverandevaluateeffectiveanti‑inflammatorycompounds
occurringinfooditems.Wehaveselectedzerumbone(ZER),asesquiterpenoidinthe
rhizomesofsubtropicalginger(ZingiberzerumbetSmith),fortestingitsefficacyin
dextransulfatesodium(DSS)‑inducedulcerativecolitis(UC)inmicewiththeuseof
nimesulide(NIM),aselectivecyclooxygenase(COX)‑2inhibitorforactivity‑compar‑
ison.ThemiceareexposedtoDSSataconcentrationof5%indrinkingwatertoinflametheirlargebowels,andfedwith1,000ppmZER,1,000ppmNIM,or1,000ppm
ZER十1,000ppmNIM(combinationgroup:COM)for2weeks.Astheresults,ZER
significantlysuppressedformationofinterleukin(IL)‑IR,prostaglandin(PG)Es,
ulceration,edema,andreproductionofmucusmembraneinthecolon.Ontheother
hand,NIMreducedthelevelofIL‑IR,butnotPGE2,suggestingthatthenaturalfood
chemicalZERhasahigherpotencyformitigatinggastrointestinalinflammation.Inter‑estingly,weobservedthemostpotentsuppressiveeffectinCOM‑group.Thatresults
maybereasonablebecauseZERandNIMhavedistinctmodeofactionmechanisms,i.
e.,ZERsuppressedthedenovosynthesisofCOX‑2whileNIMselectivelyinhibitits
catalyticactivity.Ourresultssuggestthatthepotentialoffoodfactorsfortheiruseforregulatingtheonsetoflifestyle‑relateddiseaseswithhigherefficacyandlowertoxicity.