ポリフェノール類の求心性知覚神経を介したメタボリックシンドローム予防作用の解明

65＜平成 23 年度助成＞

ポリフェノール類の求心性知覚神経を介したメタボリックシンドローム予防作用の解明
越阪部

奈緒美

（芝浦工業大学システム理工学部生命科学科）

緒

いなかった消化管に分布する求心性知覚神経を介言して発現すると考えられる。そこで本研究では、これまでの疫学調査において、ポリフェノールその作用メカニズムを解明するため、マウスまたの摂取と心疾患のリスクが負の相関を示すというはラットを用いて検討することとした。

報告は数多い 1, 2 )。また高ポリフェノール含有食実験 1品の栄養介入試験では血圧の低下やインシュリン感受性の上昇などメタボリックシンドロームの改3-5)

Flavan 3-ols の循環系刺激作用：知覚神経除去ラットを用いた検討実験動物。しかしながら、そ実験には体重は 250-280 g の Wister 系雄性ラッの作用メカニズムについては現在までのところほト 7 週齢（埼玉動物実験供給所）を用い、飼育はとんどわかっていない。その理由としては、ここ 10

室温 23 ～ 25 ℃、12 時間の明暗周期下で飼育を数年の研究で経口から摂取されたポリフェノール行った。動物実験は、芝浦工業大学動物実験委員のほとんどは吸収されず、吸収された場合でも消会の許可のもと、ヘルシンキ宣言を遵守した倫理化管で代謝を受け活性を失った代謝物として血中規範に従って実施した。に存在することが明らかとなったことにある 6, 7 ) 。

試

善効果が認められている

薬

この事実により血中に移行した物質が標的臓器にSalbutamol、capsaicin、ペントバルビタール及分布し作用を引き起こすという、従来の薬理学的びウレタンは Sigma 社製を用いた。Flavan 3-ols

作用機序が否定されメカニズム解明に関する研究

画分は（株）明治から供与されたものを用いた。実が滞っている。しかしながら、最近申請者らはポ験に用いた flavan 3 - ols 画分の組成を表 1 に示す。

リフェノールの一種であるプロシアニジンを単回

表1経口投与した直後から骨格筋における微小循環動

Component

Content (%)

態が改善されることを in vivo 生体顕微鏡による

polyphenol( + )-cathechin

72.4( - ) - epicatechin

6.43

検出法を採用することで見出した。このことは、この作用の発現が必ずしも数十分という時間を要4.56

procyanidin B23.54

する消化管での吸収を伴う必要性が無いことを示

procyanidin B50.85している。またこのとき、呼気分析によりエネル

procyanidin C12.36

ギー代謝を亢進させていることを初めて見出し

cinnamtannin A21.45た。またこれらの作用は除知覚神経処理を行った

実験方法

実験動物においてキャンセルされることがわかっ動物をペントバルビタール麻酔下で、Salbutamolた。これらのことから、ポリフェノールの心血管0.6 mg/kg を 皮 下 投 与 し た 10 分 後 に capsaicin

系に対する作用は、おそらくこれまで見出されて20 mg/kg を皮下投与、また 2 時間後に Salbutamol

66

浦上財団研究報告書

Vol.20（2013）

0.6 mg/kg を 皮 下 投 与 し た 10 分 後 に capsaicin

25 ℃、12 時間の明暗周期下で飼育を行った。動30 mg/kg を皮下投与する。この操作を 2 日間行

物実験は、芝浦工業大学動物実験委員会の許可のい、その 2 週間後に 0 . 1 % capsaicin 溶液を動物にもと、ヘルシンキ宣言を遵守した倫理規範に従っ点眼し、正常動物でおこるワイピングが消失したて実施した。

ことを確認し、除知覚神経ラットとした。正常ラッ試

薬

ト（ n=8 ）または除知覚神経ラット（ n=8 ）にウレ

Capsaicin、ペントバルビタールは Sigma 社製

タン麻酔下で、胃内にカテーテルを留置し、小動を用いた。Flavan 3 - ols 画分は（株）明治から供与

物用血圧測定装置 ソフトロン社製 BP-98 を用いされたものを用いた。て Tail-caff 法にて、30 分間血圧を測定した。その実験方法

後留置したカテーテルを通じて flavan 3 - ols 画分

動 物 は 生 理 食 塩 水 を 投 与 し た control 群

10 mg/kg を投与して、1 時間血圧を測定した。

（n=13）、flavan 3 - ols 画 分 10 mg/kg を 投 与 し統計処理

た flavan 3 - ols 群（n=13）または capsaicin 1 mg/データはすべて平均±標準偏差で示した。各群

kg を 経 口 投 与 し た capsaicin 群（n=13）の 3 群の平均値の比較は Dannet 法で実施し、ｐ＜ 0.05に分け、行動量測定装置を搭載した小動物呼気であった場合、有意な差とした。

分析装置（室町機械社製 MK-5000RQ）専用チャ

実験結果

ンバーにて 1 時間馴化させた後、20 時間の酸素

図 1 に 示 す よ う に、 正 常 ラ ッ ト に お い て は消費量（VO 2 ）および二酸化炭素排出量（VCO 2 ）flavan 3-ols 画分 10 mg/kg の経口投与直後から平を 測 定 し た。 呼 吸 交 換 比（RER：respiratory

均血圧が上昇していくのに比べ、capsaicin 過剰exchange ratio）、エネルギー消費量（EE：Energy

投与によって知覚神経をブロックした除知覚神経expenditure）は以下の計算式によって算出した。

ラットにおいては、その上昇が認められないこと

RER=VCO 2 / VO 2が分かった。

EE（kcal）= 3.9 × VO 2 +1.1 × VCO 2+B4

また、投与前、生理食塩水、flavan 3 - ols 画分ontent(%)

10 mg/kg ま た は capsaicin 1 mg/kg を 投 与 2 時

 間、4 時間後に採血および解剖を実施した。血漿

中カテコールアミン濃度を HPLC 法にて測定し、



褐色脂肪組織中の脱共役タンパク質 1（UCP-1）

の mRNA 発現量をリアルタイム RT-PCR 法にて定量した。

 

統計処理

 /R    -.5(I0'6*<
S72#
Q?L@C# 8NS3-ols 単回投与による血圧上昇作用
図 1 Flavan

Oxygen consumption(L/20hrs/kg)〜正常ラットと除知覚神経ラットの比較

DOA9MP実験 2 Flavan 3-ols 単回投与によるエネルギー*
代謝修飾作用の検討

実験動物



8 週 齢（ 日 本 ク レ ア ）を 用 い、 飼 育 は 室 温 23 ～ (" ‐# &!hours/    -.5(OA9MP1,の平均値の比較は Dannet 法で実施し、ｐ＜ 0.05であった場合、有意な差とした。
実験結果
図 2-a に投与後 20 時間の酸素消費量を、また図 g の ICR 系雄性マウス
実験には体重は 25-30

#"'%#

データはすべて平均±標準偏差で示した。各群

#"'%# (" ‐ols10mg/kg

2-b に 20 時間に消費した総酸素消費量を示す。酸
素消費量は flavan 3 - ols 群で上昇傾向を示し、総67

ポリフェノール類の求心性知覚神経を介したメタボリックシンドローム予防作用の解明

酸素消費量はJR
control 群に比べて有意に増加した  =+B4

投与後の血中カテコールアミン濃度の変化についが、capsaicin 投与群では control 群との間に差異て示したが、血中アドレナリン濃度には変化が認JR =+B4JR
   =+B4#!$#""'Content(%)
 #!$#""' Content(%)
Content(%)
#!$#""'はなかった。
$#)$"#$# )$"#$# )$"#  
図 3-a に投与後時間のエネルギー消費量を、
20
'"
'"'"

められなかったが、血中ノルアドレナリン濃度はflavan 3 - ols 投与 2 時間後で有意な上昇が認めら$'" 
また図 2-b に 20 時間に消費した総エネルギー消費
$'"$'"れた。 図 5 に flavan 3 - ols 投与後の褐色脂肪組織$%#)"" 3 - ols 群で$%#)"" flavan$%#)""
量を示す。エネルギー消費量は中の UCP-1 の mRNA 発現量を示したが、投与後$%#)""$%#)""$%#)""
上昇傾向を示し、総エネルギー消費量はcontrol$%#)""$%#)""$%#)"" 

2 時間で投与前に比較して有意な発現の増加が認群に比べて有意に増加したが、capsaicin 投与群められた。

 /R-.5(I0'6*</R -.5(I0'6*</R -.5(I0'6*<
S72#
Q?L@C#
8NS
S72#
Q?L@C#8NSS72#
Q?L@C#8NSa)OA9MP
酸素消費量
OA9MPOA9MPb)
総酸素消費量DOA9MPDOA9MPDOA9MP

OxygenOxygenconsumption(L/20hrs/kg)
consumption(L/20hrs/kg)
Oxygen consumption(L/20hrs/kg)

OxygenOxygenconsumption(L/20hrs/kg)
consumption(L/20hrs/kg)
Oxygen consumption(L/20hrs/kg)

""!'"""""!'"""""!'"""  
では変化が見られなかった。 図４に flavan 3 - ols   ** *   

#"'%#
#"'%#
#"'%#     

("‐#&&‐# &! ("!("‐#!       hours
hours
hours 
#"'%#
#"'%#
#"'%#

("‐ols‐ols ("("‐ols
10mg/kg
10mg/kg
10mg/kg

EnergyEnergyconsumption(kcal/min/kg)
consumption(kcal/min/kg)
Energy consumption(kcal/min/kg)  a) エネルギー消費量
UWXVYT9MPUWXVYT9MPUWXVYT9MP

     #"'%#
#"'%#
#"'%#

      



ng/ml
Adrenaline      
#"'%#
#"'%#
#"'%#

("‐ols‐ols ("("‐ols
10mg/kg
10mg/kg
10mg/kg

Flavan 3-ols 単回投与によるエネルギー消費量の変化

UCP-1 発現量ng/ml
oradrenalineoradrenaline






hour
図4

 /
-.5(!$&9MP1,/ -.5(!$&9MP1,/ -.5(!$&9MP1,ng/ml
Adrenaline("‐#&
&‐# &! ("!("‐#!

Fold chane

図3b) 総エネルギー消費量DUWXVYT9MP
DUWXVYT9MP
DUWXVYT9MP

  ng/ml

EnergyEnergyconsumption(kcal/20hrs/kg)
consumption(kcal/20hrs/kg)
Energy consumption(kcal/20hrs/kg)-.5(OA9MP1,-.5(OA9MP1,
Flavan単回投与による酸素消費量の変化/ -.5(OA9MP1,
図 /
2/
 3-ols

hour

Flavan 3-ols 単回投与による血中カテコールアミン濃度の変化

Flavan 3-ols 単回投与による褐色/  図 5-.5(/    -.5(I)&$"%:31,/   UPC-1
-.5(/    -.5(I)&$"%:31,KHGFBE  脂肪組織>;P1, 発現量の変化
KHGFBE  >;P1,

68

考浦上財団研究報告書

Vol.20（2013）

せることが知られている。このため、上昇した察

血中カテコールアミンがβ 3 アドレナリン受容体

本実験の結果から、flavan 3 - ols 単回投与によを介して褐色脂肪細胞の UCP-1 発現を上昇させ、る血圧上昇作用は消化管知覚神経を介して発現すエネルギー代謝を発熱の形で亢進することが報告

ることが実験 1 の結果からわかった。また実験２9)
されている 。

では、flavan 3- ols 単回投与は血圧上昇だけでは

本 研 究 は capsaicin と 同 様 に flavan 3-ols になく、エネルギー代謝を上昇させること（ 図 3 ）、も血中カテコールアミン濃度を上昇させる作用

褐色脂肪組織中の UCP-1 発現が増加する（ 図 5 ）を確認した初めての報告であるが、その作用はことが明らかとなった。同時に血漿中のノルアドcapsaicin が投与数分後に血中カテコールアミンレナリンが flavan 3 - ols 投与 2 時間後で有意に上濃度を上昇させるといった急性的な反応であるの昇することから、血圧上昇・エネルギー代謝亢進に対して、 図 5 に示したように flavan 3 - ols は投といった flavan 3 - ols の作用はノルアドレナリン

与 2 時間後に有意な上昇が認められるといった緩によって生じていることが示唆された。

やかな作用である点で大きく異なる。我々はこれ前述したように、高ポリフェノール含有食品のまでに flavan 3 - ols を反復投与した場合に、運動栄養介入試験では血圧の低下やインシュリン感受を継続した場合と同様に、骨格筋のミトコンドリ性の上昇などメタボリックシンドロームの改善効ア新生が促されることを見出している。しかしな果が認められているが、そのメカニズムについがらこれまで capsaicin の反復投与によってこのては未だ不明である。また最近の報告では flavanような作用は見出されていない。Flavan 3-ols は3-ols を豊富に含有する食品であるチョコレート

capsaicin と異なり、ある程度持続的に緩やかにカの摂取頻度と Body Mass Index が負の相関を示

テコールアミンの放出を促すことで、β2 アドレナ

すこと、すなわちチョコレートを摂取することでリン受容体を刺激して、peroxisome proliferator-8)

体重が減少することが報告されている 。

activated receptor -γ coactivator α（PGC1 α）を哺乳動物において、エネルギー代謝に対して活性化し、ミトコンドリア新生を促進し、運動の最も大きな影響を与えるのは交感神経系であり、継続と同様に総合的にエネルギー代謝を亢進する

様々な刺激に対して恒常性を保つため、視床下部ことが推測される。以上のことから本研究の結から分泌された副腎皮質刺激ホルモン放出因子

果、flavan 3 - ols 含有食品のメタボリックシンド（CRH）によって興奮した交感神経は神経末端か

ローム改善メカニズムは、flavan 3 - ols が消化管らノルアドレナリンを分泌し、副腎からカテコー知覚神経を刺激し、その結果として分泌されるカルアミンを血中に分泌させる。血中カテコールア

テコールアミンによる恒常性維持反応である可能

ミンは、全身に分布するαおよびβ受容体を介し性が示唆された。て、ホメオスタシスを調整する。これまでに食品成分の一つである唐辛子の辛味成分 capsaicin

謝辞が全身に分布する痛覚受容体である Transient

本研究の遂行にあたり、貴重な研究助成を賜りReceptor Potential Vanilloid 1（TRPV1）受容体おました（公財）浦上食品・食文化振興財団およびよび迷走神経を介してその刺激を視床に伝達し、その関係者の皆さまに心より感謝致します。貴財

その応答反応として交感神経が興奮し、副腎から団の益々のご発展をお祈り申し上げます。のカテコールアミン分泌を短期的に劇的に増加さポリフェノール類の求心性知覚神経を介したメタボリックシンドローム予防作用の解明
文献1) Arts ICW, Hollman PCH, Feskens EJM, Bueno de Mesquita
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relation between tea consumption and ischemic heartdisease: the Zutphen Elderly Study. Am J Clin Nutr 2001;
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Eur J Clin Nutr 2011; A65: 879-86.
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and meta-analysis of randomized trials. Am J Clin Nutr
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gastrointestinal tract influences and their relevance to bioactive
forms in vivo. Antioxid Redox Signal 2001; 3: 1023-39
8) Golomb BA, Koperski S, White HL. Association between
more frequent chocolate consumption and lower body massindex. Arch Intern Med 2012; 172: 519-21.
9) Leung FW. Capsaicin-sensitive intestinal mucosal afferent
mechanism and body fat distribution. Life Sci 2008; 83: 1-5.

70

浦上財団研究報告書

Vol.20（2013）

Elucidation of polyphenols on metabolic syndrome improvement
activity via afferent sensory nerve system
Naomi Osakabe
Shibaura Institute of Technology, Department of Bio-science and Technology
Numerous clinical studies have reported that ingestion of chocolate has a therapeutic
effect on risk factors of the metabolic syndrome. However, the mechanisms of theseeffects are still unclear. In order to elucidate that, we made two studies. First, we evaluate
the effect of flavan 3-ols which is one of polyphenol substances derived from chocolate,on blood pressure using denervation animal model. Ablation of gastric visceral afferent
nerves was accomplished by high-dose capsaicin administration. Under urethan anesthesia,
either normal or denerved rats were oral administrated flavan 3-ols (10 mg/kg), and theirblood pressure was measured by tail-caff method. In normal rat, mean blood pressure wassignificantly increased compared with before administration, but there was not changed inblood pressure of denerved rats. Second, the influences of flavan 3-ols derived from cacao
on energy metabolism by the indirect calorimetoric method. The animals were divided
into two groups, and administrated distilled water or 10 mg/kg flavan 3-ols fraction.
After administration, the value of oxygen consumption and carbon dioxide excretion
were determined using respiratory gas analysis system for 20 hours. The total oxygen
consumption was significantly increased by the administration of flavan 3-ols comparedwith distilled water treatment group. The total energy consumption was also elevated inflavan 3-ols group. Two hours after treatment, uncoupling protein-1 mRNA expression inbrown adipose tissue determined by real time RT-PCR method, was significantly increased
compared with before treatment. We also determined the concentration of catecholamine inblood of the animals. The level of adrenalin was not significantly changed throughout of theexperimental period, but the content of noradrenalin was significantly elevated at 2 hours
after administration of flavan 3-ols. These results suggest that the afferent sensory nerve
system was contributed that the effect of flavan 3-ols on cardiovascular system or energy
metabolism. Moreover, these effects were produced by the blood noradrenalin elevation. In
conclusion, according to the results of these experiments, it was suggested that a part of theimprovement of flavan 3-ols in chocolate on metabolic syndrome risk factors was causedby the stimulation of afferent sensory nerve system.