やずや 食と健康研究所

2007 年度研究助成 研究成果報告書
平成 21 年 3 月

17 日

やずや 食と健康研究所
理事長

矢頭 徹

殿

貴研究所より助成された研究の成果について、下記のとおり報告いたします。

申請者名

佐
1.

藤

眞

治

印

研究課題名

和文
食品摂取後の糖質吸収率及び中性脂肪動態に関する定量的解析
英文
An Estimation Method for Glycemic Index and Glucose Utilization in Healthy Subjects
Second-Meal Effect of Rice Vermicelli in Healthy Subjects2.

申請者名（代表研究者）

氏名

英字（ローマ字）表記 Shinji Sato

佐藤眞治

英訳表記 Niigata

所属大学・機関名 新潟薬科大学

University of Pharmacy andApplied Life Sciences
学部・部署名 応用生命科学部

英訳表記 Faculty of Applied Life Sciences

役職名 准教授

英訳表記 Associate Professor

3.

共同研究者（共同研究者がいない場合は空欄のまま）

氏名

所属機関名・学部名・役職など（和文表記）（和文表記）（英文表記）（英文表記）（和文表記）（和文表記）（英文表記）（英文表記）（和文表記）（和文表記）（英文表記）（英文表記）

4. 研究目的
申請時の研究題目は、「食品摂取後の糖質吸収率及び中性脂肪動態に関する定量的解析」
でありましたが、低グライセミックインデックス（GI）食品のセカンドミール効果についても検討を行いましたので、研究題目を次の２つの題目に変更致します。

健常被験者におけるグライセミックインデックスと糖質利用率の算出法の確立
研究目的
本研究は、食品摂取後の血糖値の変動よりグルコースクリアランスを算出し、得られたグルコースクリアランスよりグライセミックインデックスとインスリンの作用を忠実に反映した糖質利用率を算出する方法を確立することを目的にして行われた。

健常被験者におけるビーフンのセカンドミール効果
研究目的
低 GI 食品には摂食後の血糖値の上昇を抑制するだけでなく、次の食事の血糖値の上昇にも影響を及ぼす効果があり、この効果を「低 GI 食品のセカンドミール効果」と呼んでいる。
そこで、低 GI 食品であるビーフンを摂食した後の血糖応答とセカンドミール効果について検討を行った。更に血漿中インスリン・中性脂肪・遊離脂肪酸濃度の変動についても検討を行った。

5. 研究内容および研究成果の概要

健常被験者におけるグライセミックインデックスと糖質利用率の算出法の確立
緒言

同じ量の炭水化物を摂取しても血糖値の上昇がでんぷんの種類の違いや調理方法の違いによって大きく異なることが報告されている。グライセミックインデックス（GI: Glycemic Index）とは、食品摂取後の血糖値上昇の違いに着目して、ブドウ糖やパンあるいはご飯を基準食として各試験食品摂取後の血糖曲線下面積を算出し、得られた値を利用して食事療法に応用しようとする値である(1)。血糖値上昇が緩やかな低 GI 食品は、高血糖や高コレステロール血症に対して有効であることが報告されており(2)、GI を用いた食事療法はメタボリック症候群の予防や治療に対して有効に作用すると考えられている。しかし、一方では GI の有用性を疑問視する報告も多数存在する(3)。その理由としては、①食事は単品ではなく、炭水化物や食物繊維以外にたんぱく質や脂肪も含まれ、また調理方法も各機関で異なっているため
GI 表どおりにはならないこと、②摂食後の血糖値の変動が各個人で大きく異なる場合が多く、多数のボランティアを対象とすると GI のバラツキが大きくなること、③各報告機関での GI の値が必ずしも一致していないこと、などが挙げられる。このような GI の有用性を疑問視する最大の要因は、GI の算出法にあると考えられる。GI 算出法の最大の問題点
は、食品摂取後の血糖値だけを用いて GI を算出している点にある。つまり、食品摂取後の血糖値の変動は、「消化管からの糖質の吸収速度」だけで決まるのではなく、「血中グルコースの消失速度：インスリンの分泌によって大きく変動する血中から組織中へのグルコースの取り込み速度」も密接に関与していると考えられる。従って、血糖値だけを用いてGI を算出した場合、同じ GI であっても“消化管での糖質吸収の抑制によって得られた GI なのか”あるいは“膵臓からインスリンが過剰に分泌された結果として得られた GI なのか”を区別して評価することはできない。このことが同一食品でも各機関で同一の GI が得られない原因であり、また、GI のバラツキを大きくしている要因でもある。これらのことは容易に理解できるが、その方法論が確立していないため、膵臓からのインスリンの分泌や作用を忠実に反映した“糖質利用率（UGLU）”を算出した報告は皆無である。本研究は、食品摂取後のインスリンの作用を忠実に反映した“UGLUの算出法”を確立することを目的にして行われた。

試験方法

試験はヘルシンキ宣言及び疫学研究に関する倫理指針を遵守し、新潟薬科大学の倫理審査委員会の承認を得て実施した。試験の内容について同意が得られた健常成人男女 15 名（男性 7 名：年齢 21.4±0.5（平均±標準偏差）歳、体重 67.1±8.3 kg、身長 172.3±7.5 cm、BMI 22.6±1.9 kg/m2、女性 8 名：年齢 21.8±0.7 歳、体重 50.3±5.5 g、身長158.8±9.2 cm、BMI 20.0±1.9 kg/m2）を被験者とした。トレーラン G（経口糖忍容力試験用糖質液、投与量：12.5, 25, 50,
75 g)とインディカ米ご飯（糖質量 50 g）を摂食した後の血液を経時的に採取した。血液は、試験食摂取前（0 分）、15、30、45、60、90、120、150、180 分後に、指先穿刺によりへパリンコーティングされたキャピラリー採血管を用いて採取した。血糖値・血漿中インスリン濃度の測定は市販のキットを用いて行った。

結果と考察

図 1 (a), (b), (c), (d) にトレーラン G（12.5g, 25g, 50g, 75g）摂取後の血糖値の経時的変化を示した。点線は 1 次の反応速度に従ってグルコースが吸収され、1 次の反応速度に従って血中のグルコースが消失すると仮定したモデル 1 を用いて解析を行った計算結果である。

= モデル 1 =

消化管

血中

1 次吸収速度Xa
DOSE

1 次消失速度

X, CGLU

Ka

K

血中グルコース量 (mg/kg) の変化

体重(kg)あたりの摂取量
積分

DOSE (mg/kg)

F DOSE Ka (e−K t − eーKa t)(Ka−K)

X =t= 0 時の消化管中糖質量

トレーラン G の場合、摂取した糖質が全て吸収されると仮定 (F=1)。血中グル

消化管中糖質量の変化式
dXa = − Ka Xa
dt

コース量 X (mg/kg)を分布容積 Vd(dl/kg)で割ることによって血糖値(mg/dl)を算出。

血中糖質量の変化式
dX =Ka Xa − K X
dt

血糖値 (mg/dl) の変化
DOSE Ka (e−K t − eーKa t)
Vd (Ka−K)

CGLU == モデル 2=消化管
1 次吸収速度

Xa
DOSE

Ka

血中

0 次消失速度

X, CGLU

K0

消化管中糖質量の変化式

血中糖質量の変化式

dXa = −
dt

dX =
dt

Ka Xa

Ka Xa −

血糖値（血中グルコース濃度）の変化

CGLU =DOSE
Vd(1 − eーKa t) − K0
Vdt

DOSE：摂取量 (mg/kg)
Xa：消化管コンパートメント中の糖質量 (mg/kg)
X：血中コンパートメント中のグルコース量 (mg/kg)
Ka：消化管コンパートメントから血中コンパートメントへの 1 次吸収速度定数 (h−1)
K：血中コンパートメントからのグルコースの 1 次消失速度定数 (h−1)
K0：血中コンパートメントからのグルコースの 0 次消失速度定数 (mg/h)
CGLU：血糖値 (mg/dl)
Vd：分布容積 (dl/kg)
F：吸収率 [ トレーラン G の場合、糖質吸収率を 100% と仮定した ]K0

その結果、高投与量の 75g においては実測値と一致する計算結果が得られるが、50ｇ以下の投与量で観察される投与前の血糖値よりも低下する血糖値の変動は、消失に 1 次の反応速度を仮定しても説明できないことが明らかとなった。そこで、血中グルコースの消失過程に 0 次反応速度を仮定したモデル 2 を用いて解析を行った。その結果、実線で示した計算結果が得られ、投与前の血糖値よりも低下する血糖値の変動が定量的に説明できることが明らかとなった。得られた速度論的パラメータを下表に示した。

DOSE (g)

12.5

25

50

75

Ka (h-1)

1.656±1.050

1.983±1.019

2.664±0.606

5.440±1.043

K0 (mg/h)173.0±41.6

324.6±30.2

462.8±21.6

530.7±29.6

Vd (dl/kg)

0.673±0.572

1.588±1.013

5.443±1.020

13.47±0.949

DOSE (g)

12.5

25

50

75

BW (kg)

57.3

56.8

56.8

56.8

DOSE (mg/kg)

218.2

440.3

880.6

1320.9AUCGLU (mg/dl) h

37.2±3.95

57.0±4.79

92.8±7.3

93.9±12.4

AUCINS (µU/ml) h

6.41±1.33

15.3±3.30

27.6±3.746.9±7.1

CLGLU (dl/h)/kg

5.8

7.7

9.5

14.1

これらの結果は、トレーラン G を経口投与した後の血中グルコースの消失速度がグルコース濃度とは比例しないことを示す結果であり、血中のグルコースの消失がインスリンによって促進されていることを示す
結果であると考えられた。

そこで、血中グルコース濃度曲線下面積（AUCGLU）と投与量（DOSE）との関係について検討を行った（図2）。その結果、75 g を経口投与した場合の AUCGLU は 50 g を経口投与した場合の AUCGLU とほとんど同じ値であることが明らかとなり、50 g 以上の投与量の場合、投与量をそれ以上増加させても AUCGLU が増加しないことが明らかとなった。これらの結果は、トレーラン G の投与量を増加させても血糖値が必要以上に増加しないことを示しており、生体が持っている血糖値調節機構がインスリンの作用を介して効率良く作用している結果であると考えられた。

図 3(a), (b), (c), (d) にトレーラン G（12.5g, 25g, 50g, 75g）摂取後の血漿中インスリン濃度の経時的変化を示した。その結果、トレーラン G 摂取後の血漿中インスリン濃度は、投与量の増加に従って上昇することが明らかとなった。

そこで、血漿中インスリン濃度曲線下面積（AUCINS）を算出し、投与量（DOSE）との関係について検討を行った（図 4）。その結果、DOSE の増加に従って AUCINS が増加することが明らかとなった。これらの結果は、トレーラン G に含まれるグルコースが小腸に存在する K 細胞や L 細胞を刺激し、インスリン分泌刺
激ホルモンであるインクレチン（GLP-1、GIP）の遊離を促進させることによってインスリンが分泌されるために生じた結果であると考えられた。

本研究において、食品摂取後のグライセミックインデックス（GI） [糖質吸収率（F）] と糖質利用率（UGLU）
を決定するために用いる最重要ポイントであるパラメータは、血中からのグルコース処理能力（組織内への取り込み）を表すグルコースクリアランス（CLGLU）である。この CLGLU は試験食品の糖質吸収率（F）、
糖質摂取量（DOSE）と血糖曲線下面積（AUCGLU）から次式（1）より算出可能である。

CLGLU （試験食品） = CLGLU /F

DOSE= ―――――――――AUCGLU（試験食品）

F DOSE KaCGLU (試験食品) = Vd
(Ka−K)∞AUCGLU (試験食品) =∫0(e−K t ー eーKa t)

F DOSE Ka
Vd (Ka−K)(e−K t ー eーKa t)DOSE
AUCGLU (試験食品) = FVdK
CLGLU (試験食品) = Vd K/F

DOSE KaCGLU (基準食品) = Vd
(Ka−K)AUCGLU (基準食品) = DOSE
Vd K
CLGLU (基準食品) = Vd K

（1）(e−K t ー eーKa t)
F=1
F=1

dt

食品摂取後の血糖値の変動が、“消化管からの糖質の吸収の抑制によって生ずるのか？

インスリンが過剰に分泌されて結果的に血糖値が下がったのか？”を分別評価し、糖質利用率（UGLU）を算出するためには、食品摂取後に観察される血漿中インスリン濃度の上昇とインスリンの作用によって促進される GLUT4（筋肉や脂肪細胞に存在するグルコーストランスポーター）のトランスロケーションによるグルコースク
リアランス（CLGLU）の増加を定量的に関連付ける必要がある。そこで、トレーラン G を経口投与した後の血漿中インスリン濃度下面積（AUCINS）とグルコースクリアランス（CLGLU）を算出し、両者の定量的な関係について検討を行った。その結果、AUCINS と CLGLU に良好な相関関係が存在することが明らかとなった（図 5）。

これらの結果は、インスリンの上昇に伴ってグルコースの利用率が増加し、結果として血中グルコース濃度が下降することを示す結果であり、また、得られた AUCINS と CLGLU の関係を利用することによって、試験食品の AUCINS から試験食品摂取後のグルコースクリアランス（CLGLU）が推定できることを示している。試験食品のグルコースクリアランス（CLGLU）が算出できれば、次式（2）と（3）より、グライセミッ
クインデックス（GI）と糖質利用率（UGLU）が算出可能である。

AUCGLU（試験食品）×CLGLU（基準食品）
GI = ―――――――――――――――――――（2）DOSE
AUCGLU（試験食品） = F DOSE /CLGLU = DOSE/(CLGLU /F)（試験食品）
GI = ――――――――――――――――――――――――――――――――AUCGLU（基準食品） = DOSE/CLGLU（基準食品）
GI = FF DOSEAUCGLU（試験食品） = ―――――――――
CLGLU（基準食品）
AUCGLU（試験食品）×CLGLU（基準食品）
GI = F = ――――――――――――――――――DOSEAUCGLU（試験食品）×CLGLU（試験食品）（AUCINS からの推定値）
UGLU = ――――――――――――――――――――――――――――（3）
DOSE
そこで、モデル食品として炊飯したインディカ米ご飯を選択し、インディカ米ご飯摂取後の血糖値と血漿中インスリン濃度を経時的に測定し、グライセミッククリアランス（GI）と糖質利用率（UGLU）を算出した。図 6 と図 7 にインディカ米ご飯摂取後の血糖値と血漿中インスリン濃度を示した。

図 6 中の実線は 1 次の反応速度に従ってグルコースが吸収され、1 次の反応速度に従って血中のグルコースが消失すると仮定して計算した結果である。インディカ米ご飯摂取後の血糖値の変動はトレーラン Gの場合と異なり、1 次の吸収速度と消失速度を用いることによって定量的に説明できることが明らかとなった。この結果は、食品摂取後の吸収過程にアミラーゼやグルコシダーゼのような酵素分解を伴う場合と酵素分解を伴わない場合、血中からの消失過程が異なる可能性を示している。インディカ米ご飯摂取後の血糖値と血漿中インスリン濃度より AUCGLU と AUCINS を計算した結果、AUCGLU=48.6 (mg/dl)h、
AUCINS=16.1 (µU/ml)h であった。また、式（2）と（3）を用いてグライセミックインデックス（GI）と糖質利用率（UGLU）を計算した結果、GI = 52.4、UGLU = 42.5 であった。インディカ米ご飯摂取後の AUCINS
がトレーラン G の AUCINS よりも低いために糖質利用率（UGLU）がグライセミックインデックス（GI）よりも低いことが明らかとなった。

トレーラン G

インディカ米ご飯

DOSE (g)BW (kg)
DOSE (mg/kg)

50
56.8
880.6

50
56.8
880.6

AUCGLU (mg/dl) h

92.8

48.6

AUCINS (µU/ml) h

27.6

16.1

CLGLU (dl/h)/kg
GI (F)
II

9.5
-

18.1
52.4
58.3

CLGLU (from AUCINS)

-

7.7

UGLU

-

42.5

食品摂取後の GI の違いを「消化管からの糖質の吸収速度」と「血中グルコースの消失速度」を別々に評価して、コーンフレークとブラン（ふすま）シリアルの GI の違いを定量的に分別評価した報告がある(4)。
しかし、この方法は[6,6-2H2]グルコースのような安定同位体を用いた方法であり、一般的に行われるのは困難であると考えられる。また、たんぱく質や脂質を含んだ混合食品の GI の予測性が検討され、GI 表や過去に提出された式を用いても GI を予測することはできず、唯一新たに構築したたんぱく質含量や脂質含量
あるいはエネルギー値を含んだ式を用いることによって GI を予測できたとの報告がある(5)。この報告は非常に優れているが、用いた数式には各成分の相関関係を表している係数が多く見られ、普遍的に各食品に適用できる式ではないことが分かる。本研究で提出した糖質利用率の算出方法は、食品摂取後の血糖値と血漿中インスリン濃度の経時的変化のデータが得られれば、全ての食品（料理）に対して適用可能であり、非常に有用な方法であると考えられる。

参考文献
(1)

Jenkins DJ, Wolever TM, Taylor RH, Barker H, Fielden H, Baldwin JM, Bowling AC, Newman HC, Jenkins AL

and Goff DV. ”Glycemic index of foods: a physiological basis for carbohydrate exchange” Am. J. Clin. Nutr., 34,
362-366 (1981).
(2)

Salmeron J, Ascherio A, Rimm EB, Colditz GA, Spiegelman D, Jenkins DJ, Stampfer MJ, Wing AL, Willett

WC. “Dietary fiber, glycemic load, and risk of NIDDM in men” Diabetes Care., 20, 545-50 (1997).
(3)

Hollenbeck CB, Coulston AM, Reaven GM. “Glycemic effects of carbohydrates: a different perspective”

Diabetes Care., 9, 641-7 (1986)(4)

Schenk S, Davidson CJ, Zderic TW, Byerley LO, Coyle EF. “Different glycemic indexes of breakfast cereals are

not due to glucose entry into blood but to glucose removal by tissue” Am J Clin Nutr., 78, 742-8 (2003).
(5)

Flint A, Moller BK, Raben A, Pedersen D, Tetens I, Holst JJ, Astrup A. “The use of glycaemic index tables topredict glycaemic index of composite breakfast meals” Br J Nutr., 91, 979-89 (2004).

健常被験者におけるビーフンのセカンドミール効果
緒言

摂食後の血糖値の上昇が穏やかな低グライセミックインデックス（GI）食品は、糖尿病や脂質異常症などのメタボリック症候群の発症予防に効果を発揮すると考えられている。低 GI 食品には摂食後の血糖値の上昇を抑制するだけでなく、次の食事の血糖値の上昇にも影響を及ぼす効果があり、この効果を「低 GI 食品のセカンドミール効果」と呼んでいる。そこで、低 GI 食品であるビーフンを摂食した後の血糖応答とセカンドミール効果について検討を行った。更に血漿中インスリン・中性脂肪・遊離脂肪酸濃度の変動についても検討を行った。

試験方法

試験はヘルシンキ宣言及び疫学研究に関する倫理指針を遵守し、新潟薬科大学の倫理審査委

員会の承認を得て実施した。試験の内容について同意が得られた健常成人男女 14 名（男性７名、女性７名）
を被験者とした。試験食（第１食）には、グルコース溶液、パックご飯、ビーフンを用いた。摂取量は糖質 50g 相当とした。共通食（第 2 食）には、市販のパックご飯（糖質量 63 g）を用いた。被験者は、朝 9:00に第 1 食を摂取させ、その 3 時間後に第 2 食を摂取させた。血液は、試験食摂取前（0 分）、15、30、45、60、90、120、150、180 分後、及び共通食摂取後 15 (195)、30 (210)、45 (225)、60 (240)、90 (270)、120 (300)、
150( 330)、180 (360)分後に、指先穿刺によりへパリンコーティングされたキャピラリー採血管を用いて採取した。血糖値・血漿中インスリン濃度・血漿中中性脂肪濃度・血漿中遊離脂肪酸濃度の測定は市販のキットを用いて行った。

結果と考察 パックご飯とビーフンの GI はそれぞれ 84.6 と 49.4 であり、パックご飯は高 GI 食品であり、ビーフンは低 GI 食品であることが明らかとなった（図 1）。パックご飯（糖質 50 g）を第 1 食として摂食した後に第 2 食として同じパックご飯（糖質 63 g）を摂食した場合、糖質量が多いにも関わらず第 2 食後の血糖値が第 1 食よりも低いことが明らかとなった。これらの結果は、ご飯は高 GI 食品であるが、第 2 食後の血糖値を下降させる“セカンドミール効果”を有していることが明らかとなった。更に低 GI 食品であるビーフン摂食後においても第 2 食後の血糖値の上昇が抑制されることが明らかとなり、低 GI 食品である
ビーフンの“セカンドミール効果”を明らかにすることができた。

ビーフン摂食後の血漿中インスリン濃度の上昇は、グルコース単独及びパックご飯摂食後の血漿中インスリン濃度の上昇よりも低いことが明らかとなった。一方、第 2 食摂食後のインスリン濃度の上昇はグル
コースとパックご飯では同様の動態を示すが、ビーフンを摂食させた場合、90 分以降の血漿中インスリン濃度がグルコースとパックご飯摂食後の血漿中インスリン濃度よりも高いことが明らかとなった（図 2）。

ビーフン摂食後の血漿中中性脂肪の動態は、グルコース及びパックご飯摂取後の血漿中中性脂肪の動態とほとんど同じであることが明らかとなった（図 3）。

ビーフン及びパックご飯摂食後の血漿中遊離脂肪酸の濃度は、グルコース摂食後の血漿中遊離脂肪酸の濃度よりも低く、この相違がビーフンとパックご飯の「セカンドミール効果」と密接に関連していることが明らかとなった（図 4）。

6. 今後の研究の見通しグルコースクリアランスを算出し、血漿中インスリン濃度下面積との関係を利用することによって試験食品のグライセミックインデックスと糖質利用率が算出可能であることを示した。今後、種々の食品について糖質吸収率を算出し、インスリンインデックスとの関連性について検討を行いたいと考えている。

低 GI 食品であるビーフンと高 GI 食品であるご飯のセカンドミール効果について検討を行った。その結果、低 GI 食品であるビーフンが第 2 食後の血糖値を下降させる“セカンドミール効果”を有していることだけでなく、高 GI 食品であるご飯についても“セカンドミール効果”を有していることを明らかにすることができた。今後、インスリン抵抗性（メタボリック症候群の発症原因）と密接に関連していると考えられている血中中性脂肪・遊離脂肪酸動態についても定量的な解析を行い、インスリン抵抗性の惹起と密接に関連している内臓脂肪蓄積との関係について検討を行いたいと考えている。

7. 本研究助成による主たる発表論文・著書名

投稿準備中

8. 本研究助成へのご意見・ご要望などございましたら、下記へご記入ください。
（頂いたご意見・ご要望は今後、弊研究所助成活動の参考にさせていただきます。）

食品と健康維持についての情報を蓄積する必要があると思います。
今後ともやずやの研究助成活動を継続して頂きたいと思います。

アンケートへのご協力、誠にありがとうございました。
以上