辛味成分への嗜好性と代謝亢進に関する研究―脳波・自律神経からみた食品機能―19〈平成15年度〉

辛味成分への嗜好性と代謝亢進に関する研究―脳波・自律神経からみた食品機能―
森谷

敏

夫

・*永井成

美（京都大学大学院人間・環境学研究科，*岡山県立大学保健福祉学部栄養学科）

緒言生に関与する交感神経活動評価方法５） を用いて，自律神経活動動態とともにエネルギー代謝の時系

健康寿命を延伸し，生涯を通じて高い健康レベルを維持するためには，生活習慣，中でも食生活列解析を行うことにより，交感神経活動と肥満の関係を明らかにしようとするものである。の果たす役割は大きく食品や食品成分の持つ機能

ところで，いわゆる「中年太り」という現象にを解明し，健康増進に役立てる試みは意義深いとみられるように，加齢や閉経に伴う自律神経活動思われる。辛味成分による代謝亢進の機序はこれの低下は肥満と強く関連しているが，食品成分やまで動物実験（多量投与）による報告が主であっ栄養素比率，不規則な食事摂取パターンなどによたが，最近我々は「ヒト」が「通常の食事の範囲っても熱産生に関与する自律神経活動が影響を受内」での辛味成分を摂取した場合にも自律神経，ける可能性が考えられる。その一方で，肥満しに特に交感神経を介した食後の熱産生を増大させる

くい食事の条件としては，「代謝の促進」だけでなことを明らかにした１〜３）。

く，「美味しさや心地よさ」などの精神的満足感をGeorge Bray４） により提唱されたMONA LISA併せ持つことも重要な要素である。

（Most Obesities kNown Are Low In Sympathe-

本研究は，自律神経活動を亢進させる可能性がtic Activity）仮説，即ち，交感神経活動の低下と示唆されているトウガラシの辛味成分（カプサイ

肥満とが密接に関連しているという考えは動物実シン）１３, ），カフェイン６〜９） 及びレモン，グレープ

験などから支持されてきた。しかし，ヒトを対象フルーツなどのかんきつ類に着目し，脳波・自律とした研究では，未だ統一した見解が得られてい神経活動動態への影響や「代謝亢進」との関連をないのが現状である。これは，被験者の選択基準探り，ひいては香辛料辛味成分の肥満予防効果に（年齢，身体組成，肥満歴，内分泌代謝疾患の有ついての検討を行うものである。

無）や実験条件が異なるだけでなく，ヒトを対象1.

方法とした適切な自律神経機能評価法，特にエネルギー消費量や熱産生能力を反映する交感神経活動の1. 1 エネルギー代謝及び自律神経活動評価法

測定法が確立されておらず，各研究者が従来の指我々はすでに心拍変動パワースペクトル解析を標（血中または尿中カテコラミン濃度，カテコラ用いた自律神経活動定量化の手法を確立しておミン回転率，筋交感神経活動等）を用いて実験をり，肥満研究への応用も行っている。その研究成行い，得られた結果を解釈していることに起因し果は健常成人，糖尿病，肥満症，高血圧症，心疾ていると思われる。本研究は，心拍変動パワース

患患者，及び小児を対象にした研究で国際誌に数ペクトル解析で我々が世界で初めて同定した熱産多く発表している １〜３），５，７，10〜13）。心拍変動による

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浦上財団研究報告書 Vol.14（2006）

自律神経機能評価の原理は，交感神経及び副交感し，その振幅と，全脳波に占めるα波の割合を，神経機能がそれぞれ特定の周波数帯域の心拍変動リラクゼーションの指標とした。に反映されることに基づいている。具体的には，

1. 3 統計解析

心電図Ｒ−Ｒ間隔の時系列データを２Hzに変換

全てのデータは，統計ソフト（SPSS 11.5J）をし，心拍変動スペクトル解析には数値フィルター用いて，解析し，Ｐ値が0.05より小さい場合に，統を用いDC成分とトレンドを除去し，ハンミング・計学的に優位な差であると判断した。

タイプのデータ窓を経て心拍変動の中に含まれる

2. 結果及び考察

周期的成分の周波数やその強さ（パワー）を高速フーレー変換（FFT）によりパワースペクトル2. 1 カプサイシン摂取とエネルギー代謝（周波数とエネルギーとの関係で表す曲線）とし最初の実験ではカプサイシン（150mmg）またて求めた。心拍変動スペクトルを分離・定量化すはプラセボカプセルの経口摂取が安静時及び軽負る た め，主 と し て 二 つ の 周 波 数 帯 域（0.04〜

荷運動時（安静と乳酸作業閾値の50％運動強度）0.15Hz，LF・0.15〜0.4Hz（安静時），0.15〜0.8Hzの自律神経活動とエネルギー代謝に及ぼす効果に（運動負荷時），HF）及びその総和（TOTAL）

ついて10名の男子大学生で実験を行った。その結のスペクトル積分値を求め，先行研究にしたがっ果，安静時及び運動時の心拍数には有意差が認めて，LFを交感神経，FHを副交感神経活動の評価られなかった。しかし，カプサイシン摂取後ではの基準とし，LFとFHの比をSNS index（交感神経

運動負荷中の呼吸商の有意な低下（0.92±0.02 vs.

活動指標）として用いた。

0.94±0.02，p＜0.05）と脂質消費量の有意な増加

HFは呼吸によって生じる心拍のゆらぎで心臓（0.17±0.04 vs. 0.12±0.04 g/min，p＜0.05）が認め副交感神経よって媒介され，その振幅値は心臓副られた（図１，図２参照）。これらの結果から，運交感神経活動を反映する事が神経系の薬理ブロッ

動前のカプサイシン摂取はプラセボ投与時に比較

クや動物実験での神経節切除の実験結果から明らして運動中の自律神経活動低下を顕著に抑制するかになっている。一方，LFは安静時では交感神とともに，運動中の脂質酸化の増加をもたらす有経活動を主に反映するが，血圧調節がこのスペク用な食品成分であることが示唆された。

トル帯域で行われている可能性を示唆している。
エネルギー代謝については，呼気ガス測定装置

2. 2 カフェインの脳波及び自律神経活動への影響

及び研究室で開発した独自のプログラムを用い被検者は一般男子大学生８名（年齢23.8±1.3歳，て，酸素消費量，二酸化炭素生産量，換気量，呼体重63.8±2.9kg，身長172.9±1.8cm）で，安静時吸商を15秒ごとに測定した。のCM5誘導の心電図，呼気ガス，脳波を実験開始

1. 2 脳波解析法から終了まで連続記録した。また，測定２時間前

脳波は国際規格の10−20方法のうち，頭頂部からは，飲食，運動を禁止した。

（Cz）及び前頭部（Fz）の２電極を用いて測定し実験では同じ被験者が三種類の150mの温飲料た。心電図同様，高速フーレー変換（FFT）によ（コーヒー，デカフェネイテッドコーヒー，さ湯）りパワースペクトル（周波数とエネルギーとの関を３日間に分けてランダムに摂取し，摂取前後，係で表す曲線）として求めた。その中で，リラク及び30，60，90分後に測定した。コーヒーには約ゼーションの指標であるα波（８−13Hz）に着目100mgのカフェインが含まれている。

辛味成分への嗜好性と代謝亢進に関する研究―脳波・自律神経からみた食品機能―21

図１ 軽負荷運動中のカプサイシン（CAP）またはプラセボ（CON）カプセル摂取が呼吸商に与える影響。＊ P＜0.05

図２ 軽負荷運動中のカプサイシン（CAP）またはプラセボ（CON）カプセル摂取が脂質消費量に与える影響。＊ P＜0.05

１回の測定は，５分とし，最初の４分間に，心電の摂取後のみにその時間効果が認められた（図図及び呼気ガスを，残りの１分間で脳波を測定し４）。脂肪代謝の指標である呼吸商についても，た。心電図のスペクトル解析への影響を避けるた

コーヒーの摂取後では，さ湯の摂取後に比べて，め，最初の４分間は電子メトロノームにより，呼顕著に低下した。このことから，コーヒーの顕著吸を0.25Hzに合わせ，脳波への影響を避けるたな脂質代謝の亢進作用が実験的に確認できた。

め，残りの１分間は，無音閉眼で測定を行った。

図５は脳波の解析に用いた脳波デコンポジショ

心電図と呼気ガスは，自律神経活動動態の評価ン解析結果の例である。この図は高速フーレー変に，脳波は心身のリラクゼーションの評価に用い換によって得られた脳波周波数パワースペクトルた。

を逆フーレー変換により，任意の周波数帯域のみその結果，総自律神経活動を反映する心拍変動を源信号から抽出してプロットしたものである。

パワースペクトルのTOTALパワーは，両コーヒ

その結果，リラクゼーションの指標であるα波がーの摂取後，顕著にその時間効果がみられた（図脳波に占める割合に関しては，さ湯の摂取後，有３）。一方，副交感神経活動については，コーヒー意にその減衰が認められたが，両コーヒー摂取後

浦上財団研究報告書 Vol.14（2006）

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図３

コーヒー，デカフェネイテッドコーヒ，さ湯摂取における総自律神経活動の変化。＊ P＜0.05

図４

コーヒー，デカフェネイテッドコーヒ，さ湯摂取における副交感神経活動の変化。＊ P＜0.05には，有意な低下はみられなかった（図６）。

2. 3 レモン・グレープフルーツ摂取と自律神経以上の結果から，コーヒー中のカフェインが交活動動態

感神経活動，副交感神経活動の両方を増強するこ

自律神経系は交感・副交感神経活動のバランスとが確認された。また，コーヒー特有の物質（特により制御され，生体の活動・休息に伴う概日リ

有の香り，苦味など）が総自律神経活動を増強し，ズムを有するが，都市化などの脂質代謝を高める可能性が示唆された。また，間異接的にではあるが，コーヒー特有の物質が，リラ響し代謝性疾患を惹起するとの仮説が近年提唱さクゼーション効果を持つことが示された。

れている14）。一方，ラットではレモンやグレープ

環境の突然の変によるバランスの崩れがエネルギー代謝に影フルーツの香りが交感神経を興奮させることが報辛味成分への嗜好性と代謝亢進に関する研究―脳波・自律神経からみた食品機能―

図５

図６23

脳波デコンポジションによる各周波数帯域毎の波形分離結果

コーヒー，デカフェネイテッドコーヒ，さ湯摂取に伴うアルファ波成分の変化。＊ P＜0.05

告されているが，ヒトでの作用は不明な点が多60分まで心電図を記録し，心拍変動解析により交い。本研究では，レモン，グレープフルーツ摂取感（SNS index）
・副交感神経活動指標（PNS index）がヒトの交感神経活動に及ぼす影響について，朝を求めた。の自律神経活動動態に着目して検討した。

その結果，試験食負荷後のSNS indexは，CTで実験では，非肥満・非喫煙の若年女性13名（21.2は変化せず，レモン，グレープフルーツ負荷後に±0.4歳，BMI：20.1±1.5kg/m2）に，同じエネル

有 意 な 上 昇 が 認 め ら れ（Time effect, p＜0.001,ギー，容量に調整した，ブドウ糖溶液（対照：CT），

Meal effect, p＜0.05），その程度はLE，GF，GJのグレープフルーツ果汁（GJ），グレープフルーツ果順に高かった（図７）。

肉（GF），レモン果肉 （LE）を別々の日の朝９時

試験食負荷後の交感神経活動の上昇は，同じグにランダムな順序で負荷した。安静時及び摂取後

レープフルーツでも果汁より果肉のほうが高く，

浦上財団研究報告書 Vol.14（2006）

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図７

レモン，グレープフルーツ摂取後の交感神経活動の変化

レモンで最も高かったことから，味，匂い両方のの10段階で評価した。心電図，味覚閾値，血圧測

刺激を介して交感神経活動が亢進しているものと定は午前８：30−９：30に行った。１日食塩摂取推察された。以上の結果はレモン，グレープフル

量 は ２ 日 間 の 食 事 記 録 の 平 均 値 と し た。

ーツ摂取が朝の自律神経バランスを交感神経優位

AT23123C/A変異は口腔内頬粘膜をサンプルとしに整える可能性を示唆するものである。

PCR-RFLP法で決定した。

2. 4 アンジオテンシンⅡ２型受容体遺伝子多その結果，被験者53名のうち正常型（CC）18名，型（3826C/A）と自律神経活動，食塩摂取

変異型はヘテロ（AC）28名，ホモ（AA）７名でアンジオテンシンⅡは１型受容体（AT1）を介変異アリル頻度は0.40であった。各群間の血圧にし血圧を上昇させるが，２型受容体（AT2）はAT1差はなかった。AA群では自律神経全体の活動度と拮抗して働くため，AT1とAT2の発現バランスを表すTP，レニン−アンジオテンシン系の活動が血圧調節に重要であると考えられている。AT2を表すとされるVLF，交感神経活動を表すLFがはＸ染色体上にコードされエクソン３の３ 非翻CC＋AC群よりも有意に高かったが（p＜0.05），交訳領域でシトシンがアデニン置換した変異感・副交感神経バランスを表すSNS・PNS index（3123C/A）が発見されており，変異と高血圧発には差がなく，AA群では自律神経活動全体の活症の関連は興味深いが不明な点が多い。本研究で動度が高く，CC＋AC群よりも高いレベルで交はヒトでのAT2変異と血圧調節を司る自律神経活感・副交感神経がバランスされていた（図８）。食動，食塩味覚閾値・摂取量との関連性を検討した。

塩味覚閾値には差がないにもかかわらず，AA群

実験では，非肥満の若年女性（20−23歳）53名

では食塩摂取量が有意に多かった（AA，5.5±0.8を対象とした。安静時心電図を８分間測定し心拍vs. AC＋CC，4.5±0.2g/1000kcal/day，p＜0.05）。

変動パワースペクトル法により自律神経活動を定以上の結果を考察すると，AT2遺伝子多型は中量化し，食塩味覚閾値は滴下法により0.1−1.0％

枢性の圧受容体反射調節機能を弱め，過敏な圧受辛味成分への嗜好性と代謝亢進に関する研究―脳波・自律神経からみた食品機能―

図８25

アンジオテンシンⅡ２型受容体変異と自律神経活動

容体反射と交感神経亢進により血圧上昇に働く型（3123C/A）と自律神経活動，食塩摂取の関連．

が15），若年健常者では変異（AA）を有していても

日本栄養・食糧学会講演要旨集：186（第59回日本

自律神経機能が高いため血圧を下げる方向に代償

栄養・食糧学会，東京），2005的な調節が行われている可能性が考えられた。しかし，食塩味覚閾値が同程度でありながら食塩摂取量が多いことや，加齢に伴う自律神経機能低下により将来高血圧を発症する可能性が高いと考えられる。

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
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Studies on various spices for preference and metabolic enhancement: food functions revealed byElectroencephalogram and autonomic nervous activities

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Studies on various spices for preference and metabolic enhancement: foodfunctions revealed by Electroencephalogram and autonomic nervous activities
Toshio Moritani and *Narumi Nagai（Graduate School of Human and Environmental Studies, Kyoto University and *Department ofNutritional Science, Faculty of Health and Welfare, Okayama Prefectural University）

The purpose of this study was to investigate the effects of oral administration ofcapsaicin, caffeine, lemon, and grapefruit upon human autonomic nervous system（ANS）
activity, energy metabolism, and electroencephalogram（EEG）changes with special reference
to anti-obesity effect. Heart rate variability（HRV）and EEG power spectral analyses wereemployed to determine the autonomic nervous system activity and EEG alpha wave
component. For HRV power spectral parameters, the TOTAL power（overall ANS activity）
demonstrated the time effect after consumption of both coffee and decaffeinated trials（P＜0.05）.On the other hand, for LF power（sympathetic nerve activity）and HF（parasympatheticnerve activity）, the time effect was found only in coffee trial（P＜0.05）.In the coffee trial gas
exchange ratio（R）values were significantly lower than those in the water trial（P＜0.05）,
indicating the enhanced lipid metabolism. There was a significant decrease in the relative
EEG alpha wave component, as an index of neural relaxation, for the water trial while no suchdeteriorating effect was observed for both coffee and decaffeinated coffee trials. Similarly, oral
intake of lemon or grapefruit resulted in a significant increase in sympathetic nervous system
activity index, suggesting a possibility that intake of lemon or grapefruit in the morning mightenhance the ANS activity level and sympatho-vagal balance. Our results regarding thepresence of angiotensin II receptor polymorphism（3123C/A）and salt sensitivity, there was no
significant differences in resting blood pressures and salt sensitivity among normal（CC）,
heterozygous（AC）, and homozygous（AA）groups. However, AA group showed asignificantly higher salt intake during a 2-day diet follow-up. These data suggest that slightly
higher ANS activity observed for AA group might suggest a compensatory blood pressure
regulation, but may lead to hypertension in the future as ANS activity declines with age.