血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究

47＜平成 20 年度助成＞

血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した
生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究
堀由美子・鳥居塚和生（昭和大学 薬学部）

1.

非常に身近な存在であり、健康食品やサプリメン

はじめにト、香辛料の原料として広く利用されている。こシ ョ ウ キ ョ ウ（ 生 姜、Zingiberis rhizoma）おのように、ショウガならびにこれを基原とする生

よ び カ ン キ ョ ウ（ 乾 姜、Zingiberis processum

薬ショウキョウおよびカンキョウは食品や医薬品

rhizoma）は 共 に シ ョ ウ ガ（Zingiber officinaleとして幅広い規模の市場を誇る。

ROSCOE）の根茎を基原とする現行日本薬局方収載

我々はこれまでに、生薬ショウキョウ、カン

生薬である。ショウキョウはショウガ根茎の周皮キョウならびにショウガ新鮮根茎について詳細なを除去して乾燥させたものであり、漢方では鎮嘔

成分研究を行ってきた。その過程で、ショウキョや去痰などを目標に使用される1 - 3 ）。カンキョウ

ウとカンキョウから主要成分である gingerol 類、はショウガ根茎を茹でる、あるいは蒸すなどの加shogaol 類や diarylheptanoid 類などの他に、これ熱処理をした後に乾燥させたものであり、ショウ

らのスルホン化誘導体である gingesulfonic acid 類

キョウに比べて体を温める作用が強いとされ、冷や shogasulfonic acid 類（Chart 1）が検出された 4 ）。

えによる嘔吐や下痢、水分の停滞改善などを目標

次いでこれらは生薬の調製（修治）過程で防虫・防に用いられる1 - 3 ）。両生薬は漢方処方において配カビ・漂白などを目的として行われる硫黄燻蒸

剤される頻度が共に高く、胃腸薬や感冒薬、婦人）に起因するものであることを見出した 5 （Chart

薬などの OTC 医薬品中への利用率も高い。基原2）。更に、本邦市場のショウキョウやカンキョであるショウガの根茎についても、食用として

ウ、ショウガ製品について調査したところ、食用

Chart 1

48

浦上財団研究報告書

Vol.18（2011）

Chart 2

ショウガ製品については極一部の乾燥製品に含有

長期経口投与による影響を調べ、その際の血糖値されるのみであったが、ショウキョウではほぼ全変動と脳内神経伝達物質量との相関性について検てに、カンキョウでは約半数のものにスルホン化討した。

誘導体が含有されることが分かった 5）。また、ショウガの主要成分である gingerol 類、shogaol 類や

2.

実験方法

diarylheptanoid 類などは、硫黄燻蒸処理によっ

2-1. 試料の調製て、スルホ基（-SO3 H）のような特徴的な置換基が1）ショウキョウ 80% MeOH 抽出エキス

導入されることにより、その性状が脂溶性から水スルホン化誘導体含有ショウキョウ（ウチダ

溶性へと極端に変化し、生体内機能においても多和漢薬 Lot. US242210）20 g を、ミルで粉砕し、様性を生み出すことが期待される。

80% MeOH 200 ml にて室温下で一昼夜抽出

そこで、このようなスルホン化誘導体の特性にし、ろ過した。残渣に再び 80% MeOH 200 ml

着目し、生理活性を検討した結果、高血糖や肥満を加えた後ろ過した。この操作をもう一度繰の抑制効果を示唆する知見が得られた。また、近り返し、ろ過した。ろ液を全て合わせて減圧

年、糖尿病と脳内の神経伝達物質とが密接に関係

下で濃縮乾固したものを 80% MeOH 抽出エキすることや、摂食内容により脳内代謝が容易に変ス（3.2 g）とした。

動することが明らかになってきた 6 - 9）。スルホン

2）6 - Gingerol（6-G）・6 - Shogaol（6-S）

化誘導体摂取により血糖値が変動するのであれ

ショウキョウ末（1.0 kg、中国産：ウチダ和漢

ば、相関して脳内神経伝達物質の合成量も影響を薬株式会社、Lot. SU262730）を 80% MeOH（7受けると考えられ、この関与を明らかにすることL）で抽出した。ろ過した抽出エキスを濃縮乾で血糖調節機構における新たな評価系を構築でき固し、80% MeOH 抽出エキス（64.1 g）を得た。

るものと期待される。

H2O で懸濁し Et2O で抽出して、Et 2 O 移行部

そこで本課題では、ショウキョウ由来スルホン（25.0 g）に分けた。Et 2 O（39.4 g）と H2O 移行部化誘導体の糖尿病に対する有用性を検討するため移行部（12.4 g）は Silica gel カラムクロマトグに、スルホン化誘導体のマウスにおける糖負荷後ラフィー（CC）と ODS CC を用いて分離・精の血糖上昇抑制作用と in vitro の糖質分解酵素阻（それぞ
製 を 繰 り 返 し、6 - G 11-12）と 6 - S 13-14）

害作用を実施した。さらに高血糖や尿糖陽性、高れ 967mg，156 mg)、hexahydrocurcumin11, 14)

インスリン血症などの 2 型糖尿病症状を呈する（49 mg）を単離した。各成分については、性状、

KK-A y 系マウスを用いて、スルホン化誘導体のMS ならびに 1 H と 13 C NMR の値が文献値と

血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究一致したことから同定した。

49

溶液を調製した。ヒトが漢方処方として摂取する

3）6-Gingesulfonic acid（6-GS）
・Shogasulfonicacid A（SSA）

ショウキョウは一日当たり約 2 g であり、ショウ
キョウ中の 6-GS 含量は平均 1.0 mg/g である。マ

本実験で用いた 6-GS は 6-G から誘導した 15）。

ウスの感受性をヒトの 1/10 倍程度という点を加す な わ ち、6-G（198 mg）と ベ ン ゼ ン（20 ml）、

味し、マウス一匹が一日に摂取する 6-GS の量を触媒として p - トルエンスルホン酸水和物

算出すると 0.4 mg/kg となる。これを基準に長期（9 mg）を加え、70 ℃の油浴上で反応させた。

継続経口投与試験では 0.4 mg と 0.8 mg/kg/day

炭酸水素ナトリウム水溶液（3 ml）を加えて中を設定した。単回経口投与試験では 40.0 mg/kg

和した後，酢酸エチルを用いて水移行部と酢および 80.0 mg/kg の濃度を設定した。

酸エチル移行部に分配した。酢酸エチル移行

2-4.

投与方法

部 を Silica gel 60 CC [Hexane-AcOEt（3 : 1）、

単回経口投与試験では、投与量を 0.5 ml/50 g

MeOH] で 精 製 し、6-S（171 mg）を 得 た。6-S

b.w./ 匹とし、胃内ゾンデにて非麻酔下で投与し（170 mg）は 96 % エ タ ノ ー ル 水 溶 液（1.03 ml）

た。継続経口投与試験では、最大給飲量を一匹あに溶かした。ここに、亜硫酸水素ナトリウムたり 10 ml/day とし、給水瓶を用いて自由摂取さ（64.5 mg）を水（0.69 ml）に溶解した水溶液を加せた。

え、13 0 ℃の油浴で加熱還流を行った。反応2-5. 測定・観察項目

液は水とクロロホルムを加えて分配した。水

1）一般所見

移行部から 6-GS（203 mg）を得た（性状、MS な
1

13

らびに H と C NMR の値が文献値

4）

と一致

した）。

一般状態は，被験薬投与後実験期間中にわたって外観や活動性などを観察した。体重は、試験開始時と試験開始 2 週間は 3 日間隔、そ6-GS の合成法に準じて、hexahydrocurcumin

れ以降は 1 週間に 1 回、実験終了時に測定した。

（49 mg）か ら gingernone A（38 mg）を 経 て、

摂飲量は、被験薬である試料溶液の摂取量を4）

SSA（41 mg）を合成した 。
2-2.

実験動物

実験期間中にわたって測定した。活動性は自発運動量で評価した。すなわち、被験薬投与

すべての動物実験は、内閣府の「実験動物の飼養および保管ならびに苦痛の軽減に関する基準」
および「昭和大学動物実験施設管理規定」に従って実施した。

試験終了前日に Open field 法に従い、crossingと rearing の回数を測定した。
2）血糖値の測定
血糖値は、マウス尾静脈より採血し、簡易ddY 系雄性マウス 5 週齢（日本エルエスシー株
式会社）、あるいは KK-A 雄性マウス 5 週齢（日y

本クレア株式会社）は、市販の飼育用固形飼料（ラ

血糖測定システム（ニプロフリースタイルメー
ター）にて測定した。
3）解剖学的検査

ボ MR ストック；日本農産）および水を 1 週間自マウス安楽死後，血液を採取し、開腹解剖

由摂取させて予備飼育した後実験に供した。実験した。各種臓器の肉眼観察を行った。脳を摘期間を通じて室温 24 ± 2℃、湿度 53 ± 7%、12

出し、液体窒素中で直ちに凍結させた。

時間の明暗サイクルのある部屋で飼育した。
2-3.

被験薬の調製

6-GS は蒸留水に溶解して濃度調整し、6-GS 水4）脳内神経伝達物質量の測定
マウス脳の視床下部、海馬、大脳皮質の各脳 分 画 に 生 理 食 塩 水 を 加 え、 ホ モ ジ ナ イ ズ

50

浦上財団研究報告書

Vol.18（2011）し た。 次 に 100 μM EDTA2Na を 含 む 0.2 M

mg/ml）は、2 % マ ル ト ー ス ま た は 4 % ス ク ロ ー

PCA を加え再びホモジナイズし、4℃、30 分

スと混和し、37 ℃でプレインキュベートした。

間静置した後、遠心した（4℃，12,000 rpm ×

ラット腸管アセトン粉末から調製した酵素を加え20 min）。上清 を 分 取 し、1 M 酢 酸 ナ ト リ ウ

37 ℃で 30 分間インキュベート後、酵素を失活さ

ム で pH 3 に 調 整 後、0.45 μm フ ィ ル タ ー でせ反応を終了した。反応液中のグルコース量をグ

ろ 過 し、ECD-HPLC （RP-18[（4.6 × 250 mm,

ルコース C-II テストワコー（和光純薬）を用いてKANTO Chemical）; ECD-300（EICOM）] を 用 い測定した。

て 測 定 し た。 脳 内 神 経 伝 達 物 質 は モ ノ ア ミ

2-9.

ンならびにその代謝産物として以下の 7 種：

糖尿病モデルマウスを用いた 6-GS の
長期経口投与による血糖上昇抑制作用

Norepinephrine（NE）, Normethanephrine

6 週齢雄性 KK-A マウスに対し、6-GS [0.4 mg/（NM), Dopamine（DA）, Dihydroxyphenyl

kg b.w./day（GS-low）; 0.8 mg/kg b.w./day（GS-acetic acid（DOPAC）, Homovanillic acidhigh）] を 1 ヶ月間給水瓶より自由摂取させ、そ（HVA）, Serotonin（5-HT）, 5-Hydroxyindoleの影響を調べた。対照群には蒸留水（Water）を投

acetic acid（5-HIAA）を測定した。

与した。上記 2-5. と 2-6. の項目について観察・測

2-6.

アディポサイトカイン類の測定

血清中のアディポネクチン濃度は、マウス・ラッ

y

定した。
統計学的処理2-10.

トアディポネクチン ELISA キット（大塚製薬 ㈱ ）、

データの数値はすべて平均値±標準誤差で表し

レプチン濃度はマウスレプチン ELISA キット（ ㈱た。図中に記載が無い限り、対照群と処置群との森永生科学研究所）を用いて測定した。

間で t- 検定法により検定した。危険率が 5%未満

2-7.

各種糖負荷後マウスの血糖上昇抑制作用

ddY 系雄性 6 週齢マウスは、実験日前夜より
16 時間絶食させ、対照群と 6-GS 群に分け、対照群には蒸留水（Water）を投与し、6-GS 投与群に（ p <0.05）の場合を有意差ありと判定した。
結

3.
3-1.

果

各種糖負荷後マウスの血糖上昇抑制作用

は 6-GS [40mg/kg b.w.（GS-low）; 80 mg/kg b.w.

6-GS 単回経口投与、長期経口投与のいずれに（GS-high）] を胃内ゾンデにて経口投与した。30おいても、被験薬投与期間中にマウスの死亡は認分後にグルコース、マルトース、ピルビン酸（各められず、一般状態や体重への影響や異常行動も

2 g/kg b.w.）を負荷し、その 0, 15, 30, 60 および見られなかった。解剖時の組織においては、肉眼

120 分後に尾静脈から採血し、それぞれにおける観察上の異常は見られず、肝機能障害の指標で血糖値を簡易血糖測定システム（ニプロフリース

ある ALT と AST についても正常値の範囲内でタイルメーター）にて測定した。

あった。

ま た、ddY 系 雄 性 6 週 齢 マ ウ ス に 6-GS（0.46-GS の単回投与によるグルコース、マルトー

mg/kg b.w./day）を 1 ヶ月間自由摂取させ、16 時

スまたはピルビン酸負荷による血糖上昇抑制作

間絶食後、グルコース、マルトース（各 2 g/kg 体用について検討した。糖を負荷した時点（0 分）重）を負荷し、同様に血糖値を測定した。

の血糖値を 0 mg/dl とし、その 15, 30, 60, 120 分

2-8.

糖質分解阻害活性試験

後の血糖値推移を相対値（mg/dl）で示した（Fig.

ショウキョウ 80% MeOH 抽出エキス（SK ext）、

1a 〜 1c）。グルコースを負荷した場合には，対6-G，6-S，6-GS お よ び SSA の 各 溶 液（0.1-100.0

照群（Water）と 6-GS 投与群で血糖値の推移に差

血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究

51は認められなかった（Fig. 1a）。マルトース負荷

1aによって Water 群の血糖値は 30 分後に 127.8 ±18.1 mg/dl、60 分 後 に は 91.8 ± 14.8 mg/dl を 示した。これに対し、6-GS 低濃度群（GS-low）ではマルトース負荷後の 30 分、60 分の血糖値はそれ
ぞれ 94.0 ± 21.9 mg/dl、58.4 ± 6.3 mg/dl を示し、6-GS 高 濃 度 群（GS-high）で は 92.8 ± 12.0 mg/dl，66.6 ± 11.2 mg/dl を 示 し、Water 群 と 比 較 し て

1b

血糖値上昇が抑制された（Fig. 1b）。ピルビン酸
負荷では、6-GS 投与による有意な抑制効果を示さなかった（Fig. 1c）。各投与群の血糖値曲線下面
積（AUC）を Fig. 2 に示した。マルトース負荷において、GS-low 群での AUC は Water 群と比較して 32%の減少量を示した（p<0.098）が、その他については大きな差は認められなかった。

1c

次に、6-GS を 1 ヶ月間継続投与した後に糖負荷試験を行った。グルコースを負荷した場合には、Water 群の血糖値は 30 分後に 72.0 ± 5.6 mg/dl、60 分 後 に は 55.8 ± 6.3 mg/dl を 示 し た。 一 方、
6-GS 群では 30 分、60 分の血糖値はそれぞれ 75.7
± 12.5 mg/dl，40.5 ± 9.9 mg/dl を示し、60 分後の血糖値は Water 群と比較して 6-GS 投与群で低い傾向を示した（Fig. 3a）。マルトースを負荷した

Fig. 1グルコース負荷（1a）、マルトース負荷（1b）、ピルビン酸
負荷（1c）による血糖上昇に対する 6-GS 単回投与の作用場合には、Water 群の血糖値は 30 分後に 65.2 ±16.4 mg/dl、60 分 後 に は 33.8 ± 19.5 mg/dl を 示
したのに対し、6-GS 群では、それぞれ 42.0 ± 5.1
mg/dl、24.6 ± 4.9 mg/dl を示し、Water 群と比較して血糖値上昇が抑制された（Fig. 3b）。血糖値曲線下面積（AUC）を Fig. 4 に示した。グルコー
ス負荷において、6-GS 群での AUC は Water 群と比較して 16%の減少量を示したのに対し、マル
トース負荷では 36%減少した。
3-2.

糖質分解阻害活性試験

In vitro 実 験 系 に お い て、SK ext，6-G，6-S，Fig. 2

糖負荷による血糖上昇に対する 6-GS 単回投与の作用、血糖値曲線下面積（AUC)

6-GS および SSA のマルターゼとスクラーゼに対する阻害活性について検討した。Fig. 5a には、
0 mg/ml 添加時のマルターゼ阻害率を 100%とし

52

浦上財団研究報告書

グルコース負荷（3a）、マルトース負荷（3b）による血糖上昇に対する 6-GS 継続投与の作用

糖負荷による血糖上昇に対する 6-GS 継続投与の作用、血糖値曲線下面積（AUC)

グルコシダーゼ マルターゼ

Fig. 4グルコシダーゼ スクラーゼ

Fig. 3Vol.18（2011）

Fig. 5

糖質分解酵素活性におけるスルホン化誘導体の作用* : p<0.05, ** : p<0.01, significantly different from the 6-GS (t-test).

て各試料の阻害率を示した。6-GS は 10.0 mg/ml

率は、それぞれ 79.8 %と 52.9 %を示し、6-GS よりの濃度で 88.5%、100.0 mg/ml では 61.3%まで濃さらに強い効果が認められた。

度依存的にマルターゼの活性を阻害した。Fig. 5b

一方、SK ext，6-G ならびに 6-S については、にはスクラーゼに対する阻害率を示した。6-GS

阻害活性は認められなかった。

は 10.0 mg/ml の 濃 度 で 83.1 %、100.0 mg/ml で3-3.

は 51.6%の阻害率を示し、濃度依存的にスクラー

糖尿病モデルマウスを用いた 6-GS の
長期経口投与による血糖上昇抑制作用

ゼの活性を阻害した。また、diarylheptanoid の

2 型糖尿病モデル K K - A マウスに対する 6-GS

スルホン化誘導体である SSA はマルターゼに対投与の効果を検討した。体重、摂飲量、摂餌量、す る 阻 害 率 は、10.0 mg/ml 濃 度 で 72.8 %、100.0

自発運動量については群間に差は認められず、異mg/ml 濃度で 43.7 %、スクラーゼに対する阻害

常行動なども見られなかった。

y血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究

Fig. 6

Fig. 753

KK-A y マウスの血糖上昇に対する 6-GS 継続経口投与による作用（*p<0.05）

KK-A y マウスの血糖上昇に対する 6-GS 継続経口投与にFig. 8

試験最終日の血糖値と血中アディポネクチン量よる作用

被験薬投与開始時の血糖値を 0 mg/dL として、実験期間中の血糖値推移を相対値（mg/dL）で示

KK-A y マウスの血糖上昇に対する 6-GS 継続経口投与の作用 、制作用の効果が強く認められたマウスでは、アディ
ポネクチン量が高く示された（データ示さず）。

した（Fig. 6）。いずれの群も血糖値は経時的に上試験最終日の脳内モノアミン量を Table 1 に示

昇し、実験期間の 5 週間後には、対照群（Water）

した。大脳皮質において、5-HT から 5-HIAA へでは 146.0 ± 35.4 mg/dL の上昇量を示したのにの代謝回転率が Water 群：0.72 ± 0.074 に対して、

対し、6-GS 低濃度（GS-low）では 102.3 ± 30.0 mg/

それぞれ GS-low 群：0.49 ± 0.042、GS-high 群：0.50

dL、 高 濃 度 群（GS-high）で は 57.0 ± 54.0 mg/dL± 0.039 を示し、6-GS 投与により有意に減少した。

に留まり、血糖上昇を抑制する作用が認められ視床下部においても Water 群：1.16 ± 0.048 に対し、た。特に、GS-high 群では他群と比較して、常時

GS-low 群：0.82 ± 0.043、GS-high 群：0.80 ± 0.068 と、低い値で推移しており、特に投与後初期段階では6-GS 投与により有意に減少した。また海馬においWater 群と比較して、顕著な血糖上昇抑制作用をても同様に 6-GS 群で減少する傾向が認められた示した。各投与群の血糖値曲線下面積（AUC）を（Water 群：1.01 ± 0.048、GS-low 群：0.97 ± 0.098、Fig. 7 に 示 し た。GS-low 群 で の AUC は Water

GS-high 群：0.95 ± 0.057）。視床下部においては、群と比較して 27 %減少し、GS-high 群では 46 %減

6-GS 投与により DOPAC から DA への代謝回転

少（p<0.071）した。

率が有意に減少し、海馬では DA が減少していた。

また、試験最終日の血糖値と血中アディポネク
チン量を Fig. 8 に示した。両者には負の相関が認められ、特に個体ごとに解析すると、血糖上昇抑

4.

考

察

本課題では、ショウキョウ・カンキョウから見54

浦上財団研究報告書

Table 1

Vol.18（2011）

KK-A y マウスにおける 6-GS 継続経口投与後の大脳皮質、視床下部、海馬領域におけるモノアミン濃度：
dopamine (DA), 3,4-dithydroxypheny1 acetic acid (DOPAC), homovanillic acid (HVA), norepinephrine (NE),normethanephrine (NM). serotonin (5-HT). 5-hydroxyindole acetic acid (5-HIAA)

Values are mean ± SEM n=4-6, when compared with control, * : p<0.05, ** : p<0.01

出された新規スルホン化誘導体の糖尿病に対する化管に対する作用を有し、その作用は主要成分有用性を評価するために、健常マウスの食後過血である 6-G や 6-S より強いことが報告されてい糖や糖尿病モデルマウスの高血糖に対する抑制作

る1 5 - 1 6 ）。また、近年ショウガエキスの抗糖尿病用を検討した。また，その効果を評価するパラメー

作用が報告されており1 7 - 2 0 ）、その主要活性成分

ターとして血糖値や血中アディポサイトカイン量は 6-G とされている1 8 , 2 1 ）。6-G はスルホン化さに加えて、脳内神経伝達物質（モノアミン類）濃れることにより 6-GS となるが、このときスルホ度に着目し、それらの関連性について検討した。

基（-SO 3 H）の導入により水溶性が著しく増す。極

これまでに、スルホン化誘導体の 6-GS や SSA

性の変化は，吸収、分布、代謝、排泄など体内動は抗潰瘍活性や胃内容物排出遅延改善作用など消態に大きな影響を発現する可能性がある。このよ血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究

55

うな背景から、本実験ではショウキョウ・カンキョ

ショウキョウは、小腸粘膜酵素活性阻害とインス

ウ中のスルホン化誘導体のうち最も高含量で含ま

リン感受性上昇の 2 種の機構によって抗糖尿病作れる 6-G のスルホン化体である 6-GS を中心に検用を示すことが期待される。

討した。

2 型糖尿病モデル KK-A マウスに対する 6-GSy

6-GS を経口投与したマウスに対して、グルコー

を 1 ヶ月間経口自由摂取させ、マウスの血糖値のス、マルトースまたはピルビン酸の負荷後、血糖変動量や血中アディポサイトカイン量、脳内神経値の推移を観察することにより、6-GS が吸収代伝達物質の合成量について検討した。その結果、謝過程の中のどこに作用するのかを見出すこと6-GS 投与群は対照群と比較して、血糖値の上昇ができる。すなわちグルコースの負荷により効果を抑制する作用が認められた。特にその効果が顕が得られた場合、インスリン感受性およびグル

著であったマウスにおいては、血中アディポネク

コース吸収過程へ影響を与えること、マルトース

チン量が高く認められた。一方で、健常マウスに負荷ではマルターゼ活性へ影響を与えること、ピ

対するスルホン化誘導体含有ショウキョウエキス

ルビン酸負荷では糖新生へ影響を与えることがの 12 ヶ月継続投与試験においても、試験期間中わかる。本実験の結果、6-GS の単回投与はマルの血中アディポネクチンレベルが対照群と比較しトース負荷による血糖値の上昇を抑制することがて高いことを確認している。これらのことから、分かった。また、6-GS の 1 ヶ月間継続投与も同スルホン化誘導体の長期経口投与は、インスリン様にマルトース負荷による血糖値の上昇を抑制し感受性ホルモンであるアディポネクチン分泌を促た。このことから、6-GS はマルターゼ活性を阻

進して血糖値の上昇を抑制することが示唆され害するということが示唆された。

た。

一方、グルコース負荷時に 6-GS 単回投与の効

また、これらと関連して、6-GS の投与により果は認められなかったが、継続投与により軽度の脳内のモノアミン類のうち、セロトニン（5-HT）

血糖上昇抑制効果が見られるため、今後は投与量やドーパミン（DA）に関与する合成量・代謝回転を含めて詳細な検討を行いたい。ピルビン酸を負率が変動する傾向が認められた。糖尿病患者では荷した場合には 6-GS の効果は認められなかった。

情緒障害やうつ病などの神経精神障害などを合併

6-GS のマルターゼ活性阻害を確認するために、

することや

22）

、摂食障害の報告もみられ 2 3 ）、こin vitro における小腸粘膜酵素阻害活性試験を行っ

れらの障害は脳内神経伝達物質の合成量と密接た。その結果、6-GS は濃度依存的にマルターゼに関わっていることが考えられる。糖尿病モデル

およびスクラーゼ阻害活性を示し、特にその効果

動物の脳内モノアミンレベルについては海馬でのは SSA で強かった。6-GS と SSA はα- グルコシ

5-HT および DA が健常ラットに比較して有意にダーゼ活性を阻害することにより、マルトースや低下していることや 9 ）、脳内セロトニン作動神経

スクロースからブドウ糖への分解を抑制し、腸管の活動度と血糖値は逆相関することが報告されてからのグルコース吸収を遅延あるいは抑制するこいる8 ）。脳内 5-HT の不足は鬱状態を引き起こすとが考えられた。これに対して、ショウキョウ本ことから、血糖上昇による 5-HT の低下が精神神来の成分である 6-G はこの作用を示さなかった。

経症状をもたらすことが想定され、5-HT は血糖

また、6-G はインスリン感受性を上昇させ、抗糖調節において重要な役割を果たしていると考えら

尿病作用を示すことが報告されている1 8 , 2 1 ）。これる。

のことを考慮すると、スルホン化誘導体を含む

本実験では、6-GS の投与により血糖上昇が抑56

浦上財団研究報告書

制され、このとき脳内の 5-HT から 5-HIAA へのVol.18（2011）

伝達物質を介した作用であることが示唆された。

代謝回転率が低く検出された。このことは代謝物の 5-HIAA 濃度が低いことに因るものではなく、

謝

辞6-GS 投与群で 5-HT 濃度が対照群と比較して高い

本研究に対し、多大な研究助成を賜りました財

レベルを示していることから、血糖上昇抑制効果

団法人浦上食品・食文化振興財団および関係各位

は 5-TH 濃度の上昇に起因すると考えられる。こに厚く御礼申し上げます。また、研究遂行にご指の結果は、血糖値と脳内モノアミン類との相補的導を賜りました横浜薬科大学 伊田喜光 教授、昭な関係を支持するものであり、スルホン化誘導体

和大学 吉田武美 教授、実験に協力して頂きましの長期経口投与が脳内 5-HT 濃度を上昇させるこた古屋奈々子、石田雅人、福村基徳、渥美聡孝のとにより血糖値の上昇を抑制している可能性を示

各氏に深謝いたします。

唆するものであった。5-HT 量の増加因子としては、5-HT の前駆体となるトリプトファン量の増

文

加や 5-HT 産生細胞数の増加、あるいは 5-HT の1) Egawa M.: The prescription of Zingiberis Rhizoma in
Kampo medicine. Gendai Toyo Igaku (in Japanese) 8, 40-44(1987).

分解酵素である MAO の阻害が考えられる。6-GSの経口投与はこれらの部分に対して直接、あるいは間接的に関与し、血糖値の上昇を抑制するレベ
ルで脳内の 5-HT 量を維持しているものと推測される。
また一方で、我々は健常マウスにおける 5-HTの腹腔内投与による血糖レベルの変化について検討したところ、5-HT の 10.0 あるいは 100.0 mg/
kg 投与は血糖値を顕著に低下させるものの、低濃度（1.0 mg/kg）投与では血糖値を上昇させる方向に作用することを確認している。5-HT 濃度と血糖値の相補的な関係には複雑な制御機構がある
ことが考えられ、5-HT 濃度に影響を及ぼす 6-GSの投与量についても、その効果を最大限に生かすための検討が必要と思われる。
以上、ショウキョウ・カンキョウ由来成分のス
ルホン化誘導体の特性に着目し、生理活性を検討した結果、スルホン化誘導体はα- グルコシダー
ゼ阻害活性を有し、健常マウスに対する食後過血
糖抑制作用を示すこと、糖尿病モデルマウスの高血糖に対する抑制効果を示すことが明らかになった。また、血糖値の変動には脳内モノアミンレベ
ルの関与が示され、特に 6-GS 投与による血糖上昇抑制には脳内 5-HT 濃度の上昇を促すような神経

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血糖値調節機構における神経伝達物質の関与に着目した生薬由来の血糖上昇抑制成分の研究

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58

浦上財団研究報告書

Vol.18（2011）

Hypoglycemic Effects of Compounds from Crude Drugs :Focused on the Contribution of Brain Monoamines
in Blood Glucose Regulation
Yumiko Hori・Kazuo Toriizuka
School of Pharmacy, Showa University
Shokyo and Kankyo (Japanese names for Zingiberis rhizome and Zingiberis
processum rhizome, respectively) are important traditional Kampo medicines preparedfrom ginger, the rhizomes of Zingiber officinale ROSCOE (Zingiberaceae), by different
process. And they have been used for different clinical purposes in Kampo medicine. The
sulfonated derivatives: 4-, 6-gingesulfonic acids (6-GS), shogasulfonic acids A (SSA), B, C
and D, isolated from Shokyo and Kankyo, were found to be artifacts formed by bleachingwith sulfur in their preparation processes. These sulfonated derivatives were yielded byreplacement of the hydroxyl group of gingerols and diarylheptanoids with the sulfo group.
Consequently, these sulfonated derivatives may produce various bioactivities, because of
their water-soluble properties.
The present studies examined suppressive effects of 6-GS on the elevation of blood
glucose levels after its oral administration to healthy mice, in vitro effects of thesecompounds on α-amylase activity and the antidiabetic effect of 6-GS in spontaneously
diabetic KK-A y mice, which are a model of type 2 diabetes. Beside, we aimed to examine
the relationship between blood glucose and brain monoamine levels. 6-GS had suppressive
effects on postprandial blood glucose elevation using sugar tolerance tests in mice. Oraladministration of 6-GS, which did not alter the fasting blood glucose, suppressed theincrease of blood glucose level after loading of maltose compared with the control mice.
In vitro study showed that sulfonated compounds: 6-GS and SSA inhibited maltase andsucrase activities in concentration-dependent manner, whereas major compounds of ginger:
6-gingerol and 6-shogaol did not show any effect on these enzyme activities. These results
suggest that sulfonated derivatives have a glucose-lowering effect on loading sugar, which
may be based on inhibition of the activity of saccharide hydrolyzing enzyme. Also, therepeated administration of 6-GS (0.8 mg/kg body weight/day) for five weeks showed
continuous hypoglycemic effects throughout the experimental periods in KK-A y mice.
Concomitantly, the hypoglycemic effects of 6-GS were correlated with the increased
serum adiponectin and brain serotonin (5-HT, 5-hydroxytryptamine) levels. Thesefindings suggest that serum glucose concentrations influence on the brain monoamine
neurotransmitters metabolism in KK-A y mice, yet unknown manner.