スピルリナの紫外線皮膚老化抑制効果に対する検討
およびそのメカニズムの解明
神戸大学大学院医学研究科内科系講座皮膚科学分野

国定充

Reactive oxygen species produced in response to UV radiation are important in skin tumor development. We havepreviously reported that deficiency of the Ogg1 gene, encoding the repair enzyme for 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG),
increases skin tumor incidence in mice upon repetitive UVB exposure and modulation of UVB-induced inflammatory
response. Spirulina platensis (S. platensis) is used as a human food supplement because it contains abundant nutritional
and antioxidant components. Therefore, we investigated the inhibitory effects of S. platensis on UVB-induced skin tumor
development in Ogg1 knockout-(KO) mice and the wild-type (WT) counterpart. Dietary S. platensis suppressed tumor
induction and development in both genotypes compared to our previous data without S. platensis. Induction of erythema andear swelling, one of the hallmarks of UVB-induced inflammatory responses, were suppressed in the skin of Ogg1-KO miceand albino hairless mice fed with dietary S. platensis. Compared with untreated mice, S. platensis-administered mice showedsignificantly reduced 8-oxoG formation in the skin after UVB exposure. Moreover, we found that S. platensis effectively
down-regulated the signal proteins p38 MAPK, SAPK/JNK, and ERK after UVB exposure especially in Ogg1-KO mice. Our
results suggest that S. platensis exerts anti-tumor effects against UVB irradiation in the skin through its anti-inflammatory
and antioxidant effects. Now we are currently working on other factors, that is, aging related genes by S. platensis.

1．緒言

２．実

験

年特に注目されているのはそれによる発癌およびしみ・し2. 1. 経口 S. platensis 摂取による皮膚腫瘍形成の時期の検討

わなどの老化現象である。発癌について我々は今まで紫過去の我々の C57Bl マウス（野生型および活性酸素に外線による直接的な DNA 損傷が主な原因とされていたが、よ る DNA 障 害 の 8-oxoG を 修 復 で き な い Ogg1ノッ ク ア

その他に紫外線によって皮膚に生じる活性酸素により間ウトマウス）の実験結果 6） を参照にして週 3 回、マウス

接的に DNA 損傷が生じそれによって皮膚発癌が引き起この背中を剃毛後、2.5kJ/m2 のブロードバンド UVB 光源されることを報告してきた 1）。一方、中南米やアフリカな（TL 2 0W/1 2RS fluorescent lamps（Philips, Eindhoven,

どで自生する Spirulina platensis（S. platensis）という珪藻Holland））を用いて照射を続けた。群においては 10 ％ S.

類があるがそれは β カロチンなどを多く含み、元来抗酸化platensis が 入 っ た 飼 料 と 通 常 飼 料、 そ れ ぞ れ 野 生 型 と紫外線による人体における影響は様々なものがあるが近作用があるとされ、その肝庇護作用2）3）や抗ウイルス作用 、4）

抗アレルギー作用 などが報告されてきたが S. platensis がOgg1 ノックアウトの群に分けて 45 週まで照射を継続し、どの群において皮膚腫瘍形成が早いかを比較・検討した。

紫外線を受けた皮膚に対しての作用などは今まで研究がなされて来なかった。今回我々は S. platensis による紫外線の皮膚における影響、特に発癌に着目していかに短期、ま2. 2. 経口 S. platensis 摂取によるUVB 照射によるマウス皮膚における炎症反応の評価

たは中長期で影響を及ぼすか検討した。また我々は紫外線マウス皮膚においてUVB照射後のDNA損傷から紫外線発−活性酸素− DNA 損傷による皮膚発癌において炎症因子癌に至る経緯で重要な要素として炎症反応が挙げられる 5）。

が重要な役割があることも報告している 5）のでその作用点

S. platensis 摂取（4 週間投与）によってその炎症反応が抑制として炎症因子がいかに関与しているかも合わせて検証しされているかを経時的に野生型および Ogg1 ノックアウトた。

マウス、さらにはアルビノヘアレスマウスにて、評価方法としてはマウス耳介の腫脹（mm）を計測し、紅斑反応はスコア化して比較した。尚紫外線照射は単回で照射量はOgg1 マウスには 2.5 kJ/m2, アルビノヘアレスマウスには1.5 kJ/m2 とした。
The study of effects on ultravioletinduced skin aging by Spirulina platensis
Makoto Kunisada
Division of Dermatology, Departmentof Internal Related, Kobe University
Graduate School of Medicine

2. 3. 経口S. platensis摂取によるUVB照射によるマウス皮膚における炎症反応関連遺伝子の検討
2. 2. と同様に４週間 S. platensis を投与しその後単回UVB を照射後、皮膚より mRNA を抽出しそれを用いてリ− 99 −

コスメトロジー研究報告 Vol.24, 2016

および Cxcl1 の発現を野生型および Ogg1 ノックアウトマ

3. 2. 経口S. platensis摂取によるUVB照射によるマウス皮膚における炎症反応の評価

ウスにて 3，6，24 時間後にてそれぞれ比較検討を行った。

UVB 照射後の耳介腫脹の比較では S. platensis 摂取群がさらに Il1β では抗体を用いた免疫染色にて 24 時間後での通常飼料摂取群と比較して野生型あるいは Ogg1 ノックア検討を行い、同様に TLR4 では免疫組織染色およびリアルウトマウスいずれにおいても抑制することが経時的に確認

タイム RT-PCR 法で同様比較した。

できた（図 2a）
。またマウスのバックグラウンドを変えてアルタイム RT-PCR 法で皮膚の炎症で重要とされる Il1β同様現象が見られるかアルビノヘアレスマウスを用いた実2. 4. S. platensis の実効成分であるフィコシアノビ
リンにおけるシグナル蛋白の影響の検討

験でも耳介腫脹は抑制されていた（図 2b）。ヘアレスマウス

S. platensis の実効成分はフィコシアニンとされその活

2c のごとく 72 時間後では紅斑反応の抑制が S. platensis 摂性型としてフィコシアノビリン（Phycocyanobilin: PCB）と取群においても観察され鱗屑の減少も見られた（図 2c, d）。

ではさらに UVB 照射後の紅斑反応をも比較検討したが図されている。それが細胞内のシグナル蛋白にいかなる影ト法にて p38, JNK, ERK においてそれぞれリン酸化され3. 3. 経口S. platensis摂取によるUVB照射によるマウス皮膚における炎症反応関連遺伝子の検討た蛋白も含めて、30 分後、2，6，24 時間後において検討し

図 3 のごとく、UVB 照射後の S. platensis 摂取群においた。検討したものは胎児マウス皮膚より単離した線維芽細ては通常飼料摂取群と比較して皮膚炎症関連遺伝子とし胞（Mouse embryonic fibroblasts: MEFs）について PCB をて知られる Il1β 、Cxcl1 いずれにおいても発現の抑制が見精製した粉末（5 μg/mL）を MEFs に添加し、UVB 照射後られた（図３a, b, c）。特に Ogg1 ノックアウトマウスでのに検討した。

Il1β はすべての UVB 照射後のタイムポイントにおいてそ響を及ぼしているかを検討するためにウエスタンブロッ

３．結の傾向が統計学的有意差をもって示された（図３a）。また果TLR4 においても免疫組織染色法やリアルタイム RT-PCR

3. 1. 経口 S. platensis 摂取による皮膚腫瘍形成の時期の検討

法いずれにおいても UVB 照射後の発現抑制が S. platensis摂取群において見られた（図３d, e）。

図 1 のごとく、S. platensis 摂取群では Ogg1 遺伝子型に関わらず 1 週から 6 週遅らせることができた。また S.
platensis 摂取群では通常飼料を与えた群では照射後約 45週で 100 ％皮膚腫瘍を生じるのに対し、45 週時点でも全マウスの約 40 ％にしか腫瘍形成を認めなかった。

3. 4. S. platensis の実効成分であるフィコシアノビ
リンにおけるシグナル蛋白の影響の検討
ウエスタンブロット法にて、またマウス胎児よりの線維芽細胞（MEFs）を用いて PCB 添加でいかにシグナル蛋白、

図１ S. platensis 添加において野生型および Ogg1 ノックアウトマウス両方において腫瘍発生時期を遅らせることができた。

− 100 −

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図２ S. platensis 群と通常飼料群での炎症反応の比較 a マウスの耳介腫脹の野生型および Ogg1ノックアウトマウスでの比較 b ヘアレスマウスでの耳介腫脹比較実験 c 紫外線照射後 72 時間後のヘアレスマウス背部の紅斑反応の比較 d c の紅斑反応比較をスコア化して比較したもの− 101 −

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図３ S. platensis 摂取群と通常飼料群での炎症因子・遺伝子の比較
a Il1β と b Cxcl1 の expression の比較、リアルタイム RT-PCR 法
c Il1β の免疫組織染色
d TLR4 における免疫組織染色およびリアルタイム RT-PCR 法での検討 (e)− 102 −

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図４ ウエスタンブロット法によるシグナル蛋白のリン酸化 上段：野生型 -MEFs、下段：Ogg1 ノックアウトマウス -MEFs、それぞれ左より p38, JNK, ERK とそのリン酸化された蛋白を検討

ここでは紫外線応答に重要とされるもののリン酸化に注

我々はまた S. platensis および紫外線が皮膚におよぼす目し評価した。p38 のリン酸化では特に Ogg1-MEFs につ関係の中で MAPK が多分に関与することを示した。Kim

いて照射後早い時間（30 分後）において強い抑制が見られ、らは p38 MAPK が UVB で誘導される炎症反応を制御し、JNK のリン酸化でも同様に野生型 -MEFs では明らかではそれらはおそらく Cxcl1 や Il6 やシクロオキシゲナーゼ 2なかったものの、Ogg1-MEFs にて 30 分後において抑制などの誘導を介して行われている可能性を報告している 9）。

が認められた。それとは対照的に ERK のリン酸化では野S. platensis が紫外線誘導の皮膚の炎症を抑える仕組みで生型 -MEFs, Ogg1-MEFs とともに照射後遅い時間帯にてはこの p38MAPK の他に JNK も今回の実験では働いていリン酸化抑制が認められた（図 4）。

ることが示されているので今までの抗酸化作用のある N ア

４．考

セチルシステインで JNK が抑制されている報告 10）などと察照らし合わせると S. platensis のシグナル蛋白に対する作S. platensis においては我が国ではまだ馴染みが薄いが用は多点に渡ると考えられる。

欧米各国ではサプリメントとして普及している。今回の我々の実験の結果からその作用点は紫外線により産生さ謝

辞れる活性酸素量を抑制していることが考えられるが、実本研究はコスメトロジー研究振興財団の助成を得て遂行

際 S. platensis は還元型のグルタチオンのレベルを上昇さされています。また S. platensis の原末や PCB 原末飼料をせることが報告されているので 7）、今回の実験においては提供して頂いた DIC ライフテック社にも合わせて深く感還元型グルタチオンの上昇は結果的に活性酸素で誘導され謝いたします。

る DNA 損傷である 8-oxoG の産生を抑制していると考えられその効果により発癌作用を抑制していると考えられる。 （参考文献）
また S. platensis は今回の実験で皮膚における炎症反応も1） Kunisada M, Sakumi K, Tominaga Y et al. (8-Oxoguanine

抑制することを示すことができた。我々は以前マウス皮膚formation induced by chronic UVB exposure makes Ogg1に繰り返し UVB 照射すると炎症部位より有意にペルオキ

knockout mice susceptible to skin carcinogenesis.

シ亜硫酸（peroxynitrites）が上昇することを示した 8）。ペCancer Res 65:6006–10 2005

ルオキシ亜硫酸は好中球やマクロファージなど炎症部位よ

2） Ismail MF, Ali DA, Fernando A et al. Chemoprevention

り放出される一酸化窒素やスーパーオキサイドによって産of rat liver toxicity and carcinogenesis by Spirulina. Int

生されるので、以上を考え合わせると S. platensis の働き

J Biol Sci 5:377–87 2009は抗炎症反応には特に PCB によりペルオキシ亜硫酸のスカベンジャーとして機能していると考えられる。

3） Hayashi K, Hayashi T, Kojima I A natural sulfatedpolysaccharide calcium spirulan, isolated from Spirulina− 103 −

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platensis: in vitro and ex vivo evaluation of anti-herpes7） Dasgupta T, Banejee S, Yadav PK et al. Chemomodulation

simplex virus and anti-human immunodeficiency virusof carcinogen metabolising enzymes, antioxidantactivities. AIDS Res Hum Retroviruses 12:1463-71 1996

profiles and skin and forestomach papillomagenesis by4） Kim HM, Lee EH, Cho HH et al. Inhibitory effect ofSpirulina platensis. Mol Cell Biochem 226: 27-38 2001

mast cell-mediated immediate-type allergic reactions8） Hattori Y, Nishigori C, Tanaka T et al. 8-hydroxy-2’in rats by Spirulina. Biochem Pharmacol 5 5:1 0 7 1-6-deoxyguanosine is increased in epidermal cells of1998

hairless mice after chronic ultraviolet B exposure. J Invest

5） Kunisada M, Yogianti F, Sakumi K et al. Increased

Dermatol 107:733-7 1996

expression of versican in the inflammatory response

9） Kim AL, Labasi JM, Zhu Y et al. Role of p3 8 MAPK

to UVB- and reactive oxygen species-induced skinin UVB-induced inflammatory responses in the skin oftumorigenesis. Am J Pathol 179:3056–65 2011

SKH-1 hairless mice. J Invest Dermatol 124:1318-25 2005

6） Kunisada M, Kumimoto H, Ishizaki K et al. Narrow-10）Assefa Z, Garmyn M, Bouillon R et al. Differential

band UVB induces more carcinogenic skin tumors

stimulation of ERK and JNK activities by ultraviolet

than broad-band UVB through the formation ofB irradiation and epidermal growth factor in humancyclobutane pyrimidine dimer. J Invest Dermatol 1 2 7:

keratinocytes. J Invest Dermatol 108:886-91 1997

2865 -71 2007

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