〈第26回７山崎賞〉

マウスにおける茶と血糖値変化の関係

第４報―カフェイン・カテキン混合溶液投与実験―
静岡県立清水東高等学校

理数科

２年 横道

井鍋寛伸

萌ネズミ班

加藤夕利奈

水野春花

望月琴美

１．実験の動機・目的
血糖値の変化は私たちの健康と密接な関わりあいを持っている。近年では、糖の過剰摂取による慢性的な高血糖による糖尿病が社会問題になっている。また、低血糖は目眩や昏睡を引き起こす。
３年前の先輩たちは血糖値の変化に着目し、摂取する糖の種類によって血糖値変化に違いが見られることを発見した。
そして、一般的に血糖値を下げる効果のあると言われている茶を投与したところ、マウスが全て死亡するということが起きた。死亡直前の血糖値の値は50㎎と非常に低い値となっていた。そこで、昨年には、茶の主成分としてよく知られている、カフェインとカテキンに絞り、それぞれを単独投与する実験を行いそれらが及ぼす影響を調べた。結果は、カフェイン、カテキンともに血糖値を下げる効果がほとんど見受けられなかった。
それをうけて、私たちは、カフェインとカテキンの相乗効果によるものではないかと考え、その効果を調べるとともに、その具体的な原因を追究することにした。
２．仮説
一昨年の実験では、茶を投与したマウスの血糖値は下がり続け、１週間以内に全てのマウスが死亡してしまった。このことから、茶には血糖値を下げる効果があると考えられる。
また、昨年の実験ではカフェインとカテキンを分けて投与し実験を行ったが、単独実験ではどちらの物質でも血糖値を下げる効果はほとんど見られなかった。
以上より、カフェインとカテキンを混合した物質が血糖値を下げているのではないかという仮説を立てた。
３．実験方法ⅰ

検体・機材
・ハツカネズミ Mus musculus （日本SLC株式会社）

・血糖計・血糖試験測定チップ（テルモ株式会社）・注射器（テルモ株式会社） 予防注射用・最大容量１㎖

写真１

血糖計と注射器

写真２−97−

飼育状況

ⅱ

カフェイン・カテキン混合溶液投与実験方法① マウスを茶抽出液２ｇ・３ｇ・４ｇ相当分の３つの実験群と対照群にわける。各群のマウスは６匹ずつとし、合計24匹を使用。
② 実験前８時間絶食させる。
③ 各マウスの血糖値の初期値を計測する。
④ それぞれ茶抽出液２ｇ・３ｇ・４ｇ分のカフェイン・カテキンを計り、0.9％生理食塩水に溶かす。
（表１）⑤ マウスの背中に皮下注射で溶液の投与を行う。対照実験用の個体には0.9％生理食塩水を皮下注射する。確実に一定量を投与するために皮下注射とした。
⑥ 短期実験では注射後20分毎に80分後まで各個体の血糖値を測る。
⑦ 長期実験では５日間、毎日同時刻に各個体の血糖値を測る。
※ 溶液の注射量はカフェイン・カテキン混合溶液・生理食塩水の双方とも各個体１ｇに対し0.02㎖とした。これは一昨年の実験で得られた適正値に基づく。
表１
茶の質量
カフェイン濃度
カテキン濃度

茶抽出液におけるカフェイン・カテキン濃度２ｇ
３５９ｐｐｍ
１４０ｐｐｍ３ｇ
５３９ｐｐｍ
１８０ｐｐｍ４ｇ
７１９ｐｐｍ
２５０ｐｐｍ４．結果
ⅰ

短期実験：20分毎の短期的影響
各群６匹ずつの短期実験の血糖値の平均値を表２に示す。
表２

生理食塩水
2g分混合液3g分混合液4g分混合液初期値
１１０．
５９９，０９０．
５１２５．
７

各群の初期値および20分毎の血糖値の平均値
２０分
１１８．
０１２６．
３８８．
３８９．
５

４０分
１４３．
０
１３１．
８
７５．
７
９６．
０６０分
１２０．
５
１３１．
８８８．
０８０．
２
各群

ｎ＝６８０分
１２９．５
１３２．８
７４．
５８７，３
［単位㎎ /㎗］

各群の変化を対照群と比較するために、各群の初期値を０として、それらを基準にした血糖値の増減を出し、出た各群の値から対照群の血糖値を引いた。その結果をグラフ１に示す。グラフ２から４は昨年、一昨年の結果である。

−98−グラフ１カフェイン・カテキン混合溶液投与にグラフ２

よる各群の値から対照群の値を引いた茶投与による各群の値から対照群の値を引いた値

値（一昨年のデータ）

グラフ３

カテキン投与による各群の値から対照

グラフ４群の値を引いた値（昨年のデータ）

カフェイン投与による各群の値から対照群の値を引いた値（昨年のデータ）

・２ｇ投与群では多少血糖値の増加傾向が見られた。
・３ｇ、４ｇ投与群では血糖値減少が見られ、濃度が高い４ｇでは顕著に減少傾向が認められた。
ⅱ

長期実験：24時間毎の長期的影響
各群６匹ずつの長期実験の血糖値の平均値を表３に示す。
表３

生理食塩水
2g分混合液3g分混合液4g分混合液各群の初期値および24時間毎の血糖値の平均値
初期値
１１０．
５９９．
０９０．
５
１２５．
７

２日目
１１６．
０
１０１．
８
１１９．
０
１２０．
３

３日目
１２９．
５
１０８．
７１３６．
２１３７．
５

４日目
１０１．
２４０．
５
１３９．
２
１１１．
７
各群

ｎ＝６

５日目
１０９．３
１０９．２
９０．
８
１３１．０
［単位㎎ /㎗］

各群の変化を対照群と比較するために、各群の初期値を０として、それらを基準にした血糖値の増減を出し、出た各群の値から対照群の血糖値を引いた。その結果をグラフ５に示す。グラフ６から８は昨年、一昨年の結果である。
−99−

グラフ５

カフェイン・カテキン混合溶液投与にグラフ６を引いた値

よる各群の値から対照群の値を引いた値

グラフ７

茶投与による各群の値から対照群の値（一昨年のデータ）

カテキン投与による各群の値から対照

グラフ８群の値を引いた値（昨年のデータ

カフェイン投与による各群の値から対照群の値を引いた値（昨年のデータ）

・茶投与実験と比べると、血糖値減少の傾向は見られなかった。
・３ｇ投与群では増加傾向が見られた。
５．考察
ⅰ

短期実験：20分毎の短期的影響の考察
一昨年の茶を投与したことにより得られたデータ（グラフ２）、昨年のカテキン・カフェインをそれぞれ単独投与して得たデータ（グラフ３，４）、今回カテキン・カフェイン混合溶液を投与して得たデータ（グラフ１）を比較した。
カフェイン単独投与によって得られたデータのカフェイン２ｇ部分と２ｇ分 カフェイン・カテキン混合溶液を比較すると、グラフが共に血糖値上昇で似通っていることに気づいた。
これにより、短期の２g分カフェイン・カテキン混合溶液はカフェインの働きがより強く出ていることが分かった。
ただし、3ｇ・4ｇ分についてはどのグラフとも一致しないので、カテキンとカフェインの相乗効果が出ているのではないかと考えられる。
３ｇ・４ｇともに血糖値の減少が見られることから、短期的実験においてはカフェインとカテキ−100−ンの混合溶液が血糖値を下げることがわかる。単独投与ではそれぞれ血糖値を上昇させる傾向が見られたのに混合溶液では血糖値を減少させているので、それはカフェインとカテキンの相互作用によるものだと考えることが出来る。
ⅱ

長期実験：24時間毎の長期的影響の考察
短期実験と同様、一昨年のデータ（グラフ６）・昨年のデータ（グラフ７、８）と今回のデータ（グラフ５）を比較した。
４ｇについてはカテキン・カフェインの単独投与のグラフに比べて減少傾向にある。
これはカフェインとカテキンの相乗効果によるものだと考えられる。
カフェイン・カテキン混合溶液を投与した結果で、茶を投与したときの結果と比べて減少の幅が小さくなるのは、茶を投与したときには茶に含まれる他の成分がカフェインとカテキンの働きを助長しているためだと考えられる。
また、３ｇ分 カフェイン・カテキン混合溶液については、茶のグラフと正反対とも取れる結果が出ていることに対しては、茶３ｇ分のときに最もよく働く物質が関連しているのではないかと推測した。
２ｇについては、４日目に大きく減少している。これは、絶食期間を他の日よりも多くとってしまったためこのような結果になったと考えられる。４日目以外に着目してみると茶を投与したときと比べて減少が少ない。これも３・４ｇと同様に茶に含まれるほかの成分が働いたためだと推測した。
２ｇ、３ｇ投与群がカテキンの結果と似ているのは、カフェインの作用は長期間持続しないと言われているので、カテキンの影響のみが表れたためと考えることができる。

６．まとめ
長期実験において茶のグラフを見てみると、全ての濃度で血糖値減少がカフェイン・カテキン混合溶液投与のときよりも著しくなっていることから、カフェイン・カテキン以外の物質が作用していると考えられるため、上記のような推測が立てられる。３ｇのときが最も著しいのは、その物質の血糖値減少に適する濃度が３ｇのときであるからだと推測する。
ただし、ネズミや他の小動物は体内でビタミンCをブドウ糖から生成することが出来るため、その物質はビタミン類ではないと分かった。
ただし短期実験においては血糖値を減少させているのはカフェインとカテキンの相互作用によるものだと考えられるので、仮説が検証されたといえる。さらに、短期実験でのみにそれが表れたので、カフェインとカテキンは効果が早く出る、つまり即効性があるのではないかと推測される。さらに、高濃度で顕著に表れると考えられる。
７．今後の課題
他に血糖値をコントロールする物質として考えられるのは、血糖値上昇抑制効果がある成分として“複合多糖”があげられる。
これをカフェイン・カテキンと組み合わせてみたり、単独投与を行ってみたりすることによって血糖値の変化を探りたい。

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