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遊離脂肪酸受容体を活性化する香辛料成分の探索＜平成 29 年度助成＞

遊離脂肪酸受容体を活性化する香辛料成分の探索
柴田貴広（名古屋大学大学院 生命農学研究科応用生命科学専攻 食品機能化学研究室）

１．背景と目的脂肪酸はエネルギー供給を担う重要な栄養素として古くから認識されてきた。生体における脂肪酸シメタボリック症候群といわれる肥満、高血圧、耐グナルを受容する分子としては、脂肪酸結合タンパ

糖能障害、脂質異常症などの危険因子が集積するこク質類、スカベンジャー受容体、ペルオキシソームとにより、様々な糖尿病性合併症や、虚血性心疾患、増殖剤活性化受容体などが知られているが、近年、脳血管障害が引き起こされる。遺伝的な背景に環境新たな脂肪酸センサーとして、G タンパク質共役受因子が加わり、各危険因子が経時的に連鎖すること容体（GPCR）の一種である遊離脂肪酸受容体（FFAR）で様々な重篤な疾患を発症する。このような病態の類が同定された 1, 2)。中でも FFAR1 および FFAR4 は、進展における、各危険因子の経時的な連鎖の上流に中・長鎖脂肪酸により活性化される GPCR であり、位置する肥満や糖尿病の段階で抑制することは、そ血中グルコース濃度の制御に関与していることが知の下流の様々な疾患の予防に極めて有効であると考られている。すなわち、（i）膵臓β細胞からのインえられている。平成 28 年の厚生労働省「国民健康・スリン分泌促進、（ii）腸管 L 細胞におけるグルカゴ

栄養調査」において、糖尿病が強く疑われる者（糖ン様ペプチド -1（GLP-1）などのインクレチン産生尿病有病者）および糖尿病の可能性を否定できない促進、（iii）脂肪細胞におけるグルコール取り込み促者（糖尿病予備軍）が、いずれも推計 1,000 万人で進、（iv）マクロファージ細胞における炎症性サイトあることが発表された（図 1）。このことからも、我カインの発現抑制、という 4 つの作用点で、FFAR はが国において糖尿病対策が急務であることは明白で抗糖尿病活性を示すものと考えられている（図 2）3)。

あり、健康長寿の延伸や膨らみ続ける社会保障費のそこで本研究では、食品成分による機能性発現の抑制という点からも、極めて重要な課題であると言新たな標的として FFAR に注目し、FFAR を活性化しえる。

うる食品成分の探索を行った。特に、これまで様々な生理作用が数多く報告されており、その機能性が注目を集めているハーブ・スパイスに焦点を当てて研究を行った。

２．方法と結果
2-1． ハ ー ブ・ ス パ イ ス 抽 出 物 の FFAR 活 性化能の評価
FFAR 活性化の評価は、トランスフォーミング増
図 1 「糖尿病が強く疑われる者」の推計人数（20 歳以上、男女計）「平成 28 年 国民健康・栄養調査結果の概要」より

殖因子α（TGFα）切断アッセイにより行った。本法は、FFAR およびアルカリホスファターゼ（AP）標46

浦上財団研究報告書

図2Vol.26（2019）

FFAR を介した様々な作用

識 TGFαを発現させた HEK293 細胞を利用した評価

時間後、遠心し不溶性物質を除去したのち、それぞ法である。このアッセイ系では、GPCR の活性化にれの有機溶媒層をエバポレーターで乾固し、抽出物依存して活性化される内在性の腫瘍壊死因子α変換を得た。抽出物 10 mg/ml となるように DMSO に溶酵素（TACE）が、AP-TGFαを切断し、培地中に遊解したのち、FFAR1 および FFAR4 に対する TGFα切離される AP 活性を測定することにより、GPCR 活断アッセイに供した。その結果、シナモン、フェン性化を評価できる 。

ネル、ペパーミント、レモングラスのヘキサンおよ4)

FFAR を活性化する食品成分の探索を開始するにあび酢酸エチル抽出物を終濃度が 100 µg/ml となるよたり、一般的に市販されている 19 種類のハーブ・スうに投与することにより、強い FFAR1 活性化能が見パイス類について評価を行うこととした（表 1）。ハーられた（図 3）。また、FFAR4 に対しては、シナモン、ブ・スパイスそれぞれ 1g に対し、ヘキサンもしくはフェンネル、レモングラスの各ヘキサン抽出物およ酢酸エチルを 10 ml 加え、1 時間室温で撹拌した。1

び、フェンネルの酢酸エチル抽出物などで強い活性表1

本研究で用いたハーブ・スパイス類

シソ科

マジョラム、オレガノ、セージ、タイム、ローズマリー、ペパーミントが認められた。一方で短鎖脂肪酸受容体として知られる FFAR2 および FFAR3 に対しては、活性を示すハーブ・スパイス類はなかった。以上のことから、これ

ショウガ、ターメリック、カルダモン

らのハーブ・スパイス類には、FFAR1 および FFAR4

キク科

タラゴンを活性化する成分が含まれていることが示唆された。

ニクズク科

ナツメグ

クスノキ科

ローレル、シナモン

ミカン科

花椒

フトモモ科

クローブ

ショウガ科

2-2．フェンネルに含まれる FFAR1 活性化物質の探索
次に、FFAR1 活性化能を示したハーブ・スパイス

セリ科

コリアンダー、フェンネル類のうち、最も活性の強かったフェンネルに注目し、ラン科

バニラビーンズ

イネ科

レモングラス

さらなる解析を行うこととした。フェンネル（学名Foeniculum vulgare ）は、地中沿岸を原産とするセリ

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遊離脂肪酸受容体を活性化する香辛料成分の探索

次に、ヘキサンおよび酢酸エチル抽出物に含まれている活性物質の単離・精製を試みた。まずヘキサン抽出画分をシリカゲルオープンカラムに供し、①ヘキサン画分、②ヘキサン：酢酸エチル 4：1、③ヘキサン：酢酸エチル 1：1④ヘキサン：酢酸エチル 1：4、⑤アセトン画分の計 5 画分を得た。それぞれの画分について、FFAR1 活性化能を評価した
ところ、②ヘキサン：酢酸エチル 4：1 に強い活性を見いだした。この画分について、逆相 HPCL により分析したところ、5 つの主要なピークを検出した
ため、それぞれのピークを分取し、活性評価を行った。その結果、13 分付近および 17.5 分付近に検出される 2 つのピークに強い活性が認められた。そこでこれらの 2 つのピークをさらに分取し、NMR による化学構造解析を行った。その結果、リノール酸およびペトロセリン酸であることが明らかとなっ
図3FFAR1 活性化能のスクリーニングた。実際に、リノール酸およびペトロセリン酸は濃度依存的に FFAR1 を活性化することが確認された。

科ウイキョウ属の多年草であり、その果実は生薬「茴
香（ういきょう）」として健胃作用を有することが知３．まとめと今後の展望られている。西洋だけでなく、中国、インドにおいても風味付けとして利用されており、さらに沖縄料本研究では、FFAR を活性化する食品成分として、理にも利用されているなど、世界各国で古くから使特にハーブ・スパイスに注目して研究を行った。19

用されている香味野菜の一つである。フェンネルか種類のハーブ・スパイスのうち、特にシナモン、フェらヘキサン、酢酸エチル、メタノールで段階的に抽ンネル、ペパーミント、レモングラスに強い FFAR1出を行い、それぞれ終濃度 100 µg/ml になるように活性化能を見いだした。その中でも最も活性の強投与したところ、ヘキサンおよび酢酸エチル抽出物かったフェンネルについて、溶媒分画および各種クでは強い活性化が認められたものの、メタノール抽ロマトグラフィーを用い、活性を指標とした化合物出物では全く活性化が認められなかった（図 4）。の単離同定を行った。その結果、フェンネルに含まれる活性物質として、リノール酸とペトロセリン酸を同定した。これらの化合物は脂肪酸類であり、すでに報告もなされている化合物であった。しかしながら、それ以外にも複数の活性物質が存在していることが分かっており、さらなる単離・同定と構造解析を進めることにより、ハーブ・スパイスの持つ機能性について、分子メカニズムを含めて明らかにすることができるものと期待される。

図4

フェンネル抽出物による FFAR1 活性化

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謝

浦上財団研究報告書

辞本研究を遂行するにあたり、多大なご支援を賜りました公益財団法人 浦上食品・食文化振興財団に厚く御礼申し上げます。また、TGF α切断アッセイにつきましてご指導いただきました、東北大学大学院薬学研究科・井上飛鳥先生に深く御礼申し上げます。

Vol.26（2019）

参考文献

1) Itoh Y, Kawamata Y, Harada M, Kobayashi M, Fujii R,et al. (2003) Free fatty acids regulate insulin
secretion from pancreatic beta cells through GPR40.
Nature 422, 173-176.
2) Briscoe CP, Tadayyon M, Andrews JL, Benson WG,Chambers JK, et al. (2003) The orphan G proteincoupled receptor GPR40 is activated by medium andlong chain fatty acids. J. Biol. Chem. 278, 1130311311.
3) Houthuijzen JM. (2016) For Better or Worse: FFAR1and FFAR4 Signaling in Cancer and Diabetes. Mol.
Pharmacol. 90, 738-743.
4) Inoue A, Ishiguro J, Kitamura H, Arima N, Okutani M,et al. (2012) TGF α shedding assay: an accurate andversatile method for detecting GPCR activation. Nat.
Methods 9, 1021-1029.

Identification of herb and spice components that activate free fatty acid receptors

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Identification of herb and spice componentsthat activate free fatty acid receptors
Takahiro SHIBATA
Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University
F r e e f a t t y a c i d r e c e p t o r s 1 a n d 4 ( F FA R 1 a n d F FA R 4 , w h i c h a r e a l s orespectively referred to as GPR40 and GPR120), bind to medium- to long-chain
free fatty acids, and are increasingly under investigation due to their roles inchronic diseases such as diabetes and obesity. In particular, an increasing bodyof evidence indicates that the activation of FFAR1/4 signaling reduces thesymptoms of diabetes. In this study, in order to investigate the FFAR activation
potential of the phytochemicals contained in herbs and spices, we screened 19
types of herb and spice extracts for FFAR1 activation, using the TGFα-shedding
assay, which is an accurate and versatile method for detecting GPCR activation.
T h e s c r e e n i n g d a t a i n d i c a t e d t h a t C i n n a m o n , F e n n e l , Pe p p e r m i n t , a n dLemongrass extracts showed a remarkable activation of FFAR1. Among theseextracts, we focused on Fennel extract, as it displayed the highest activity. To
identify the active components responsible for the activation of FFAR1, we
performed the activity-guided separation of the principal inducers from ahexane extract of Fennel. Eventually, we identified linoleic acid and petroselinicacid as the principal agonists of FFAR1 in Fennel. Our results suggest thatherbs and spices exhibit beneficial effects on human health due to the activityof these agonists against FFARs.