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機能性食品成分クルクミンの生体内有用性向上を目的とした吸収改善理論の確立＜平成 24 年度助成＞

機能性食品成分クルクミンの生体内有用性向上を目的とした吸収改善理論の確立
佐

藤

夕

紀

（北海道大学大学院薬学研究院）

1.

序

論

る律速段階の推定が可能となり、医薬品をはじめとする製剤開発に大きく貢献した 2, 3）。このうち、

近年、我が国は、生活様式の多様化や食の欧米

BCS クラス 4 に属する物質は、水への溶解性、膜化に起因する糖尿病や脂質異常症をはじめとする

透過性がともに低く、一般的に経口吸収率が低い

生活習慣病の増加、高度高齢社会の進行などによこと、投与量を増やしても十分な血漿中濃度が得り国民医療費が年々高騰している。これらの社会られないことなどが知られている。このような低的背景から国民の健康の保持・増進のための様々い経口吸収率を改善するために、何らかの製剤学な政策が提起されるとともに、「予防医療」の重要的工夫が求められており、乳剤や可溶化製剤など性が喚起されている。この予防医療の高まりを受

様々な製剤化に関する検討が広く行われている。

け、体調調節作用、疾病予防を目的とした食品成乳剤化は、薬物の吸収改善のための手段として用分に関する研究が広く行われており、その成果をいられ、当研究室でもこれまでに、BCS クラス 4

反映した多様な機能性食品が開発、利用されていに相当するルテインや、コエンザイム Q10 のバイる。しかしながらこのような機能性食品成分は、オアベイラビリティはそれぞれ 10%未満と非常に元来、食品であるがゆえに詳細な体内動態解析が低いが、その吸収率を乳剤化によって改善できる

行われていないものが多く、適正な使用法、効率ことを明らかにしている4, 5）。他の物質において的な摂取法などの科学的根拠は十分とは言い難い。

もこのような物性を示す成分は、乳剤化により吸経口摂取された機能性食品成分がその作用を発収改善できる可能性がある。クルクミンは、主に揮するには、機能分子が標的部位に適切な濃度でウコンに含まれる機能性食品成分であり、溶解性存在する必要がある。消化管からの吸収は、それが低く、経口吸収率も 1 %程度と非常に低いこと

らの成分が体内に入る第一段階であり、製剤からが報告されており、効率的な利用のためには、吸の溶出、溶解、および消化管膜透過の過程から成収改善が課題となる6 ）。クルクミンの吸収改善にる。また、消化管吸収は、その成分の水相や有機ついては、いくつか報告があるものの、製剤学的相への溶解性や解離度、極性などの物理学的特性な観点から理論的に系統立てて検討している例はの影響や、取り込み系、あるいは排出系トランス

少なく、これらのことが明らかになれば、他の物

ポータをはじめ、生体の有する様々な動態関連因

質の乳剤化の際の「 処方設計」として応用できる

子により制御されている。

可能性があると考えた。

1995 年 に、 薬 物 の 溶 解 性 と 膜 透 過 性 の 大

そこで本研究では、低吸収性を示す機能性食品

小 に よ っ て、 薬 物 を 4 つ の クラス に 分 類 す る

成分クルクミンに着目し、根拠に基づく吸収改善「Biopharmaceutics classification system（BCS）」

理論を構築することを目的とした。

という概念が提唱され1）、消化管吸収過程におけ32

浦上財団研究報告書

グリセリンを用い、それぞれの成分比は standard

実験方法

2.
2-1.

Vol.22（2015）

emulsion と 同 様 と し た。 各 乳 剤 の 組 成 一 覧 は、製剤の調製

Table 1 に示す通りである。

これまでに当研究室により難水溶性物質の経

また、比較のために懸濁液を調製することと口吸収性が改善することが示されている乳剤

し、懸濁化剤として 0.5% METOLOSE ®（ヒプロ

組 成 7 ）（oil/surfactant/co-surfactant/water =メロースとメチルセルロースの混合物）を用いた。

10.8/21.5/21.5/46.2（wt %））を standard emulsion

80 ºC 程度に加温した蒸留水に METOLOSE ® をとして調製した。

0.5 %となるよう撹拌しながら加え、均一に分散Standard emulsion は、オイル成分にイソプロピ

させた。メチルセルロースは低温の方が水への溶

ルミリスチン酸（IPM）を、界面活性剤成分に Tween

解性が高いため、この段階で加温をやめ、撹拌し80（Polyoxyethylene（20）Sorbitan Monooleate,

続け、おおよそ室温になったところで、さらに氷Polysorbate 80）を、補 助 界 面 活 性 剤 成 分 に プロ

冷下において一晩撹拌を続けた。これを用いて、ピレングリコール（PG）を用い、水として 50 mM

クルクミン原末 100 mg を分散させて調製し、懸phosphate buffer（ pH 6.0）を用いた。まず、クルク濁剤とした。

ミン 10 mg をオイルに加え、界面活性剤、補助界

2-2.

ラットへの投与法

面活性剤を加えて強く撹拌した後、30 分間超音波

雄性Wistarラット（7 –9週齢）を一晩（14 –16 時

処理により溶解させた。その後、ヒートブロック間）絶食後、ジエチルエーテルで予備麻酔し、ケタを用い、完全に溶解するまで加熱した。その後、

ミ ン 6.25 mg/100 g weight、ミ ダ ゾ ラ ム 375μg/

水を加えて強く撹拌し乳剤とした。

100 g weight を腹腔内投与して麻酔した後、頸部をさらに、standard emulsion から一部組成を変更

一部切開して頸静脈を露出させた。静脈内投与の場

して検討した。各乳剤のオイル成分には IPM を、合は、standard emulsionを成分量として、10 mg/

界 面 活 性 剤 成 分 に は Tween 80 の ほ か、Tween

kg weight となるように 1 mL/kg weight とした

20（Polyoxyethylene（20）Sorbitan Monolaurate,

製剤を頸静脈より投与した。経口投与は、各製

Polysorbate 20）、Tween 85（Polyoxyethylene（20）剤 を 成 分 量 と し て 懸 濁 剤 は 100 mg/kg weight、Sorbitan Trioleate, Polysorbate 85）、Cremophor

standard emulsion は 10 mg/kg weight となるよ

EL、ま た 補 助 界 面 活 性 成 分 と し て PG の ほ か、うに、1 mL/kg weight とした製剤を胃ゾンデ法

Transcutol P（ 2（- 2 - Ethoxyethoxy）ethanol）、

により強制的に投与した。

PEG（polyethylene glycol）-400、イソプロパノール、
Table 1. 各乳剤の組成一覧

Formulation

Oil

Surfactant

Standard

Tween 80

Tw 20

Tween 20

Tw 85

Tween 85

CrEL
TcP

IPM

PEG

Transcutol P

Gly
Volume ratio（wt % )

Water

PG

Cremophor EL
Tween 80Isp

Co-Surfactant

PEG-400

50 mM
Phosphate buﬀer（pH 6.0）

Isopropanol
Glycerin

10.8

21.5

21.5

46.2

33

機能性食品成分クルクミンの生体内有用性向上を目的とした吸収改善理論の確立

2-3.

血漿サンプルの採取法

2-5.

動態学的パラメータの算出

麻酔後、解剖台に固定したラットの頚部を一部Origin® 9.0 を用い、1 – コンパートメントモデル

切開し、頚静脈を露出させ、経時的に頚静脈よりによって血中薬物濃度を解析して、C max 、Tmax 、k a

血液を約 500μL ずつ採取した。なお、静脈内投のパラメータを得た。解析に用いた式を Eq. 1 に与の場合は、投与した血管と逆側の血管から採血示した。また、台形法により AUC 0-12h を算出した。

した。採取した血液は直ちに微量のヘパリンナト算出した AUC 0 -12h と投与量から Eq. 2 の式を用いリウムと混和し、750 × g 、10 分間、4 ºC にて遠心て、懸濁剤、standard emulsion それぞれの絶対的分離し、上清を 200μL 分取し、これを血漿としバイオアベイラビリティを算出した。

てサンプルを得た。なお、血漿サンプルは 1 % ギ酸を 25μL 加えて、測定まで – 20 ºC にて保存した。
2-4.

クルクミンの濃度測定法

k a FDEq. 1: C = V (k – k ) (e – k e t – e –k a t )dae

AUC po / Dpo

クルクミンの測定は、scheme 1 に示す通り抽Eq. 2: Absolute bioavailability = AUC / D
iv

iv

出操作を行い、Table 2 に示す条件で HPLC により定量した。
Scheme 1. クルクミンの HPLC サンプル調製手順

200μL of plasma sample added 25μL of 1 % Formic acid
（Stored at ‒ 20℃ till preparation）
added 200μL of 0.1M Sodium acetate buﬀer（containing 6,000 U/mL β-glucuronidase）
Incubated for 2 hr at 37 ℃
added 10μL of 10μg/ml Emodin in methanol（Internal Standard）
added 10μL of Methanol
Mixed vigorously by a vortex mixer for 10 sec
added 1.25 mL of Ethyl acetate
Mixed vigorously by a vortex mixer for 10 min
centrifuged 18,800×g, 10 min
Picked up 1 mL of supernatantevaporated to dryness for 30 min at 40℃
Residue
added 100μL of 80% Acetonitrile
Mixed by a vortex mixer for 1 min
HPLC sample

Table 2. クルクミンの HPLC 条件

ColumnERC-ODS-1161（3μm, φ 6.0×100 mm）

EluentAcetonitrile : Tetrahydrofuran : Distilled Water = 35 : 20 : 45（0.1% Formic acid）

Wavelength

425 nmFlow rate

1.0 mL/min

Column Temperature

40℃

Injection Volume

20μL

34

浦上財団研究報告書

2-6. 乳剤の胃内モデルにおける物理化学的安定性の評価（粒子径の変動）

Vol.22（2015）

4 - Bromophenylboronic acid in methanol を 9μL
加え、転倒混和した。サンプルを 21,500 × g、302-1. にて調製した各種乳剤をしばらく静置した

分間 37 ℃にて遠心分離後、水層から 50μL を分後、日本薬局方 16 改正の溶出試験第 1 液（模擬胃

取し、アセトニトリル 400μL、内標準物質のアセ液）で 5 倍に希釈したものを胃内モデルとして物

トニトリル溶液（50μg/mL Emodin）を 50μL 加

理化学的安定性の評価に用いた。2-2. 各種乳剤のえて強く撹拌した。これを 18,800 × g、10 分間、

粒子径測定は Zetasizer Nano ZS（Malvern Inc.）

4 ℃にて遠心分離し、上清を測定サンプルとしてにより動的光散乱法を用いて、測定プログラムはTable 2 に示す条件で HPLC により測定を行い、“size-small-vol-cell×1.SOP ”にて行った。サンプル

水層における薬物溶解率を算出し、各種乳剤の腸量は 100μL とし、乳剤調製直後と静置して 1 時

内消化モデルにおける溶解性を評価した。なお、間後に測定し、乳剤の経時的な粒子径変化を評価

digestion buffer の組成は、Table 4 に示す通りでした。なお、溶出試験第 1 液の組成は、Table 3

ある。
Table 4. Digestion Buffer の組成に示す通りである。
Table 3. 溶出試験第1液の組成

NaCl

2.0 g

HC1

7 mL
diluted to 1 L

The pH was adjusted to 1.2 using 1 M HC1

2-7. 各種乳剤の腸内消化モデルにおける薬物溶解性の評価消化モデルにおける検討は、Cuiné らの方法 8）に若干の改良を加えて行った。Table 4 の組成に

Tris-maleate

50 mM

NaCl

150 mM

CaCl 2 .2H 2O

5 mM

Sodium Taurocholate

5 mM

Phosphatidylcholine

1.25 mM
The pH was adjusted to 7.53.

結果および考察3-1. クルクミンの乳剤化による経口吸収性改善の評価

従い、digestion buffer を調製した。Digestion buffer

懸 濁 剤 投 与 の 場 合 と 比 較 し て、standard

35 mL を 撹 拌 し な が ら 37 ℃ に 維 持 し、4 mL のemulsion の投与後のクルクミン血漿中濃度は大幅

Pancreatin extract（ 3,000 TBU/mL）を 加 え た。

に増大した（Fig. 1）。定量的な限界もあり、懸濁Pancreatin extract は Pancreatin powder 1 g を 5剤の場合の投与量は 100 mg/kg weight として検mL の Digestion buffer に加えて振盪機で 15 分間討したが、standard emulsion の投与量が 10 mg/

振盪した後、1,600 ×g、15 分間、5 ℃にて遠心分離

kg weight であることを踏まえると、劇的に吸収性して得られた上清を用いた。

が改善していると考えられる。また、得られた血Pancreatin extract 添 加 後、0.2 M NaOH を 用

漿中濃度推移から動態学的パラメータを算出した

いて pH 7.5、37 ℃に維持したものを腸内消化モデ（Table 5）。Fig. 1 から示されるように AUC 0 -12h、

ルとし、各種乳剤 1 mL を加え、消化を開始した。

C max が 共 に 増 大 し た。 乳 剤 化 す る こ と に よ り

酵素消化中は pH の低下が見られるため、0.2 M

Tmax が減少したが、懸濁剤投与の場合は、クルク

NaOH を用いて pH 7.5 に維持した。5, 10, 15, 30,

ミンが消化管等で溶解するのに時間を要する一方

45, 60 分間で 1 mL のサンプルを回収し、代わりで、standard emulsion は既に可溶化しており素に digestion buffer 1 mL を 補 充 し た。 回 収 し た

早く吸収されたことで、Tmax が減少したと考えら

サンプルは直ちに脂肪分解阻害剤として 0.5 Mれる。

機能性食品成分クルクミンの生体内有用性向上を目的とした吸収改善理論の確立

35

ま た、standard emulsion の 静 脈 内 投 与 を 行に存在するため、抱合体とアグリコンの分布速い、算出された AUC 0 -12h から懸濁剤と standard

度の差の影響により、絶対的バイオアベイラビリ

emulsion の絶対的バイオアベイラビリティを算出

ティを正確には評価できていない可能性も考えらした（Table 6）。懸濁剤投与群のバイオアベイラ

れる。また、相対的バイオアベイラビリティとしビリティは 0.99%で、過去のデータとほぼ一致して、standard emulsion 投与群は、懸濁剤投与群

6）の 63.4 倍のバイオアベイラビリティを示した。こが大きいことなどから、ラットにおいて経口吸れらのことから、クルクミンを乳剤化することで収されたクルクミンは小腸上皮や肝臓で抱合を受

バイオアベイラビリティが改善することが示唆さ

け、その多くがグルクロン酸抱合体として血漿中れた。

Concentration ( g/mL)ており、妥当性が示された 。しかしばらつき

Time (hr)Fig. 1. Plasma concentration of curcumin after oral administration of suspension andstandard emulsion to rats
Closed symbols (circles) show the suspension group (100 mg/kg weight). Opensymbols (triangles) show the standard emulsion group (10 mg/kg weight). All rats
were fasted for 14-16 hr before the experiments. Each point represents the mean
with S.D. of 3-5 measurements.

Table 5. クルクミン懸濁剤と乳剤経口投与時の動態学的パラメータ

AUC 0-12h*(μg･hr/mL)

Cmax(μg/mL)Tmax( hr )k a**( /hr)

Suspension

0.26 ± 0.026

0.04

1.9

1.10 ± 0.11

Standard emulsion

1.65 ± 0.80

0.81

0.2

16.5 ± 8.9

Formulation

Dose of suspension group was 100 mg/kg weight and that of standard emulsion was 10
mg/kg weight. The parameter of AUC 0 - 12 h represents the mean with S.D. of 3 - 5
measurements. Parameters of C max and T max were showed as the average calculated by
Origin® 9.0J. The parameter of K a represents the mean with S.E. of 3 - 5 measurements.
Table 6. クルクミン製剤のバイオアベイラビリティ

Dose(mg/kg weight)

AUC 0-12h(μg･hr/mL)

Bioavailability(%)

Suspension

100

0.26 ± 0.03

0.99Standard emulsion

10

1.65 ± 0.80

62.8

i.v.

10

2.62 ± 1.19

100

Formulation

36

浦上財団研究報告書

Vol.22（2015）と、HLB 値 が 大 き い 界 面 活 性 剤 ほ ど AUC 0 -12hr

3-2. クルクミン乳剤の構成成分の変化による
経口吸収性への影響が増大する傾向が見られた（Fig. 2（A-C）, Fig. 3

乳剤化によりクルクミンの経口吸収が改善する（A））。HLB 値が高い界面活性剤ほど親水性が高ことが示されたため、続いて乳剤の構成成分に着いため、乳剤が吸収の際に小腸上皮の非撹拌水層

目し、どのような成分が効率よく吸収を改善しうへの移行性が向上することで AUC 0 -12hr が増大し3-2. BkBdnx©&śĥĥ¢&á²%36ƹÂÌ¿Ğ*&đȥx©²%35BkBdn&ƹÂÌ¿ĿÒ6"

Ɵ7/ƽx©&śĥĥ¢%た可能性が考えられる。しかし、非Tween
るのかについて検討を行うこととした。なお、今ƚƗ#&3$ĥ¢ ¯ƃ3Ì¿:ĿÒ6&% Řǥ:Ǚ""$ 系界面活性剤である
CrELの HLB 値 は 14.0 で あ り、
回 は standard
emulsionと オイル、界 面 活 性 剤、
{Õ' standard
emulsion"@=kƉȣūĞ©Ǜ­ƉȣūĞ©
3)Ŧ&Ƹĥţ'Èq" 4qȍ¢:áŎÞÆ&ǘŹuŻĊ%t Tween
6đȥ:Řǥ系界面活性剤を用いた場合の傾向に当て
補助界面活性剤および水の組成比は同一とし、そ&ƺŖ &x©Ƹĥ!standard emulsion はまらないため、バイオアベイラビリティを界面(Standard)"ÈŜ%BkBdn&X=@;a=
こから一部分を変更した場合の血漿中濃度に与えi[jR<

ĿÒĿÒ&ƥĊ%ā'60&&Standard "ţǹ

る影響を検討した。

²0&'Ǟ47$



ŏğ%á

AUC

0-12hr
活性剤の HLB 値単独で予測するのは難しいと

Tw20 " CrEL '(4ä

0&&ȡǉĩtĔ&

その結果、全ての乳剤組成で、standard emulsion

思われる。また、Fig. 3（A）に示されるように、（Standard）と同様にクルクミンのバイオアベイラ

Standard と 比 較 し AUC 0 -12hr の 増 大 が 見 ら れ た

ビリティが改善した。改善の程度に差はあるもµ¢ȉĥ! "ǂ 476

Tw20・CrEL・PEG に関して、CrEL は C max の増

AUC0-12hr %õ5ȡǉĩtŋ& AUC0-12hr 090%~r:Ɵ

6/ 90%~r"'šƝ!'$"ĝ976

$5ä

(4



X=@;a=i[jR<&ĿÒ"'

Tw20・PEGは T max の遅延が見られたことのの、Standardと比較して AUC 0 -12hr が有意に変4%ƉȣūĞ©&ǠŦĞ:ǚ
HLB (hydrophile大が、
lipophilebalance)%ƚƗ
Tween Ƴ&ƉȣūĞ©:Ɔx©u& Tween 80 (Standard)Tw20
Tw850 &
'7715.016.7
の増大に関与していることが考えら化したものは見られなかった。しかし、Tw20とが AUC-12hrHLB
11.0 !67:ţǹ6"HLB  ä ƉȣūĞ©+#AUC
0-12hrれる（Fig. 3（C,D））。 ßä6É Ǟ4
CrEL はばらつきが大きいものの静脈内投与後の2(A-C), Fig. 3(A))HLB  ȮƉȣūĞ©+#ǠŦĞȮ/x© Ì¿&Ȝ%
続いて、補助界面活性剤に着目して、StdE（PG）
・
AUC 0 7(Fig.
-12hr に対して 90 %以上を示しており、静脈÷ǋrƔ&ȢĻĬŦý*&ƤǙĞ

Ér6"! AUC 0-12hrßäÃǇĞ

ǂ476

内投与時の AUC 0 -12hr もかなり大きくばらついて

TcP・PEG・Isp・Gly で比較した場合、Standard にいるため 90 %以上という値は正確ではないと思用いている PG、また Gly に用いているグリセリン

われるが、バイオアベイラビリティの改善として

は化学構造的に水素結合供与性が高い溶媒である

Ȣ Tween ƳƉȣūĞ©!6 CrEL & HLB ' 14.0 !5Tween ƳƉȣūĞ©:Ɔ

ÞÆ&É%ď

'-4$/X=@;a=i[jR<:ƉȣūĞ©& HLB ·Ɓ!yŵ

6&'ȟ"ĝ976-Fig. 3(A)%Ɵ763%Standard "ţǹ AUC 0-12hr &ßä

は十分達成できたと考えられる。
ため、水素結合受容性を示すクルクミンの補助界
Tw20oPEG ' Tmax &ȆČ Ǟ
Ǟ47 Tw20oCrELoPEG %Ȗ CrEL ' C
max &ßä
さらに 界 面 活 AUC
性 剤0-12hrの親
水 性 を 表 す HLB&ßä%Ȗt6" 面活性剤に対する親和性が動態学的パラメータにǂ 476(Fig. 3(C, D))47"ƽ lipophileǛ­ƉȣūĞ©%ƚƗ!ţǹÞÆStandard（hydrophilebalance）値 に 着 目StdE(PG)oTcPoPEGoIspoGly
し た。
影響を及ぼしている可能性が考えられたが、水素6 PG- Gly %Ɔ 6CjKjn'²ìśȁƒ%ŦƶƺÆtĞȮŸé!
Tween%Ɔ
系の界面活性剤を用いた乳剤中のTween
結合受容性・供与性の順列と各パラメータの順列
6/ŦƶƺÆÁóĞ:ƟBkBdn&Ǜ­ƉȣūĞ©%õ6ǠÎĞ

80（Standard）、Tw20、Tw85 の HLB 値 は、そ れ
pN%đȥ:½,

6ÃǇĞ

ǂ

47

ぞ れ、15.0、16.7、11.0 で あ る。こ れ を 比 較 す る±ġìƒYifは一致せず、水素結合性と動態学的パラメータのŦƶƺÆÁóĞotĞ&Ȧ¤"ÅYifp

直接的な相関性は見られなかった。

Standard (Tw80, PG)PG)((A)
A ) Standard(Tw80,Tw20(B) (B)
Tw20

Concentration (µg/mL)

Concentration (µg/mL)

N&Ȧ¤'qǐŦƶƺÆĞ"±ġìƒYifpN&ƘĴƒ$ƙȖĞ'Ǟ47$

Time (hr)Time (hr)機能性食品成分クルクミンの生体内有用性向上を目的とした吸収改善理論の確立

Concentration (µg/mL)

CrEL(D)(D)
CrEL

Concentration (µg/mL)

(C)
Tw85
(C
) Tw
85

Time (hr)(F) PEG(F) PEG

Concentration (µg/mL)

Concentration (µg/mL)( E) TcP(E) TcP

Time (hr)Time (hr)Time (hr)(H )(H)
GlyGlyConcentration (µg/mL)

Concentration (µg/mL)

(G)
Isp
(G
) Isp

Time (hr)Time (hr)Fig. 2. Plasma concentration of curcumin after oral administration of various emulsions to rats
Fig. 2. Plasma concentration of curcumin after oral administration of various emulsions to rats
All rats were fasted
14-16
hr forbeforeexperiments.
Curcumin(10 mg/kg
weight)as an
All ratsfor
werefasted14-16thehr before
the experiments.
Curcumin(10 mg/kg
weight)as emulsion
was administeredorallyto rats. Eachratio ratio
of ofvarious
emulsions wasan emulsion
was administeredorally to component
rats. Each component
various emulsions
was oil/surfactant/co-surfactant/water= 10.8/21.5/21.5/46.2
Detailed
composition of eachoil/surfactant/co-surfactant/water= 10.8/21.5/21.5/46.2(wt%). (wt%).
Detailed
compositionof each emulsion was shown in Table 1. Each point represents the mean with S.D. of 3-5
emulsion was shownin Table 1. Each point represents the mean with S.D. of 3-5 measurements.
measurements.

37

38

浦上財団研究報告書( A )AUC
AUC 0-12h(A)
0-12h

(B)kK a
(B)
a
30.0

3.0

ka (/hr)

AUC0-12h (µgȴhr/mL)

4.0

2.0

20.0

10.0
1.0

0.0

StdE Tw20 Tw85 CrEL TcP

PEG

Isp

0.0

Gly

( C )CCmax
max(C)

StdE Tw20 Tw85 CrEL TcP

PEG

Isp

Gly

PEG

Isp

Gly

(D)TTmax
max
(D)

1.6

1.0
0.8

1.2

Tmax (hr)

Cmax (µg/mL)

Vol.22（2015）

0.6

0.8

0.4

0.4

0.0

0.2

StdE Tw20 Tw85 CrEL

TcP

PEG

Isp

0.0

Gly

StdE Tw20 Tw85 CrEL TcP

Fig. 3. Pharmacokinetic
parametersof orally administered various curcumin emulsion
Fig. 3. Pharmacokinetic
parameters of orally administered various curcumin emulsion
Each parameter (AUC,
K
,
C
and
T
) awascalculated
fromplasmaconcentrations’curve (Fig. 2).
amax ( AUC,
maxK
Each parameter, C max
and T max
) wascalculated
from plasma
concentrations’( Fig. 2).was
Detailed
composition
each
emulsion
was ofshown
Detailed compositionof eachcurve
emulsionshown
in Tableof 1.
EachcolumnA (AUC 0-12h)
in TableEachof A ( AUC 0-12hEach) represents
mean
S.D. of 3-5
represents the mean
with1.S.D.
ofcolumn
3-5 measurements.
columntheof B(Ka)with
represents
the mean withmeasurements. Each column of B ( K a ) represents the mean with S.E. of 3-5
S.E. of 3-5 measurements.
Parametersof ofC Candand Tmax)) were
wereshowed
showedasasthethe averagemeasurements.
Parameters
andDD (C( Cmaxmax and T max®
calculated by Origin
9.0J.
averagecalculated by Origin ® 9.0J.
3-3. ÆƧyª'ǆhTl&

7Ʋëē&47ƀƅíƓîðğ'Ǩ

3-3. 各種乳剤の胃内モデルにおける粒子径に8."&yª;Ƈ!ClCeo'ÍÀ àå7# Ơ80yªǐ 'ƀƅ
よる物理学的安定性の評価³íƓğǵ2 in vitro &7yª'ı²;Ǩ7#"in vivo &7ÍÀğ'ƻŗ&ƚȗ

これまでに乳剤を用いて、クルクミンの吸収がğ ǟ587 Ë ;řǦ7##şľǆŰ&4!ĄȒyª'Ʋëē'ŤǺDj^; Fig. 4 &Ơ'ƻŗ8'増大することが示されたため、乳剤自体の物理化
yª1Ńƒ
t'Ʋëē;ƠTw85pCrELpPEGpGly %$d>Cn@dlIio(Ʋëin vitronm
学的性質やにおける乳剤の挙動を評価すē 100 nm t)'đĢ;Ơyª1ǟ58ĄȒ¨'yª'Ʋëē'åø#ĄȒĕ'yª'Ʋ

ることで、in vivo における吸収性の結果に相関ëē'åø(rǑ!7ďȑ"7şľǆŰ;ƇǆhTl&

性が見られるか否かを検討することとした。
'ƲëēÉŝyªÉá'ŤǺ&ŉ5%ƚȗğ

模擬胃液によって希釈した乳剤の粒子径の比ǟ58%#7Ʋëē(yªǐƠ8較 グラフを Fig. 4 に 示 し た。そ の 結 果、い ず れの乳剤も数百 nm 以下の粒子径を示し、Tw85・
CrEL・PEG・Gly など、マイクロエマルション（粒子径 100 nm 以下）の形態を示す乳剤も見られた。
希釈前の乳剤の粒子径の大小と希釈後の乳剤の粒

Fig. 4. Particle size of curcumin emulsion in intragastric model
Simulated gastric fluid (pH 1.2) was put to each emulsion to
dilute by 5 times. Particle sizes were measured by Marvern
Nano ZS 30 min and 1 hr after preparation. Detailed
composition of each emulsion was shown in Table 1. Eachcolumn represents the mean with S.D. of 3 measurements.

機能性食品成分クルクミンの生体内有用性向上を目的とした吸収改善理論の確立

子径の大小は一致している。強酸である模擬胃液を用いた胃内モデルにおける粒子径は、乳剤自体の粒子径同様、乳剤同士の比較に明らかな相関性
700

0.5 hrが見られないことが示された。

1 hr

600

3-4. 各種乳剤の腸内消化モデルにおける薬物500
溶解性の評価39

4．ま と め本 研 究 で は、BCS ク ラ ス 4 に 相 当 す る 機 能性食品成分クルクミンの根拠に基づく吸収改善理論を構築することを目的として、乳剤化に焦点大きな差が見られた（Fig. 5）。Tw20 や Tw85 はrepresents the mean with S.D. of 3 measurements. ク
倍のバイオアベイラビリティを示した。更に、

60 分の時点で腸液中に溶解しているクルクミンがStdE Tw20 Tw85 CrEL TcP PEG Isp Gly

ルクミンは界面活性剤に Tween 20 や Cremophor

投与量の 50%まで減少していることが示された。

EL を用いた乳剤では静脈内投与後に対して良好Particle size (nm)

面活性剤の違いにより、クルクミンの溶解挙動に100を当て種々検討を行った。IPM（oil）/ TweenFig. 4. Particle size of curcuminemulsion
in 80
intragastricmodel（surfactant）/PG（co-surfactant）/50 mM Phosphate
Simulated gastric fluid (pH 1.2) was put to eachbuffer（pH（ water）= 1 0Particle. 8 / 2 1 . 5sizes/ 2 1 .were
5/46.2emulsionto 6.0）diluteby 5 times.
measuredby Marvern Nano ZS 30 min and 1 hr
（wt%）という組成により乳剤化した結果、原末
after preparation. Detailed composition of each製剤である懸濁剤と比較して、クルクミンは
emulsion was shown in Table 1. Each column63.4

8）

続いて、Cuiné らの方法 に若干の改良を加え、400300
腸内における乳剤自体の物理化学的性質を把握することとした。その結果、界面活性剤・補助界
200

0な AUC 0 -12hr を示し、十分にバイオアベイラビリ
この結果のみでは、消化管内での溶解性が減少し3-4. ÅƦx©&ǋŮ²gSk% 6ǖſŸǢĞ&ǧ
ティが改善されたと考えられる。これらの結果かたことで吸収性が低下することが考えられるが、
6x©Ǐ&ſƄ²ìƒĞǴ:Ĩķƽ Cuiné 4&ńũ 8)%ǔĆ&ĿǓ:¬ ǋ%
ら、乳剤化によりクルクミンをはじめとするBCS
経口投与時の結果とは一致しなかった。また、乳6""&ƺŖƉȣūĞ©oǛ­ƉȣūĞ©&Ȋ%35BkBdn&ŸǢİ±
クラス 4 に属する物質のバイオアベイラビリティ剤のクルクミン溶解性と今回の結果に相関性が見%ä $ā Ǟ47(Fig. 5)Tw20 1 Tw85 ' 60 ¢&ŋż!ǋůu%ŸǢ 6BkBdnを改善できることが示唆された。しかし、界面活られるかどうかを検討したが、60 分間で溶解率がĩtȓ& 50%-!ųø 6" Ɵ7&ƺŖ&.!'Ů²ƭ!&ŸǢĞ ų
性剤の HLB 値や補助界面活性剤の水素結合受容明らかに低下している Tw20・Tw85・Isp・Gly のø"!Ì¿Ğ s6" ǂ 476 ƹÂĩtŋ&ƺŖ"'qǐ$ 性・供与性、あるいは乳剤成分の物理化学的性質
内、Tw20・Tw85・Isp は Standard と比較して乳x©&BkBdnŸǢĞ"{Õ&ƺŖ%ƙȖĞ Ǟ476 # :Řǥ 60 ¢ȕ!
と AUC 0 -12hr などの動態学的パラメータの間に相剤のクルクミン溶解性が低いという傾向は見られŸǢƃ ň4 %s 6 Tw20oTw85oIspoGly &Tw20oTw85oIsp ' Standard "ţ
関性は見られず、乳剤成分から直接、バイオアベ
たものの、相関性は確認されなかった。また、界ǹ x©&BkBdnŸǢĞ "É'Ǟ470&&ƙȖĞ'ƝǪ 7$ Solubilized Dose in aquous phase (%)

イラビリティの改善の程度を予測することは難し
面活性剤・補助界面活性剤の物理化学的性質とも-ƉȣūĞ©oǛ­ƉȣūĞ©&ſƄ²ìƒĞǴ"0ň4$ƙȖĞ'Ǟ47$ 
いことが示唆された。
明らかな相関性は見られなかった。
100

80

60

StdE
Tw20
Tw85
CrEL
TcP
PEG
Isp
Gly

40

20

0
0

10

20

30
Time (min)

40

50

60

Fig. 5. Solubilisation profile of curcumin in aqueous phase during in vitro digestion of various
Fig. 5. Solubilisation profile of curcumin in aqueous phase during in vitro digestion of various emulsions
emulsions Solubility of curcumin in aqueous phase was measured by an HPLC method every 10 min. The
dose of in
curcuminwasphase
set to be100%.
Detailed bycompositionof eachemulsionwas
Solubility ofinitial
curcuminaqueouswasmeasuredan HPLC
methodevery
10shownmin. inThe initial
Table 1. Each point represents the mean with S.D. of 3 measurements.
dose of curcumin was set to be 100%. Detailed composition of each emulsion was shown in Table 1.
Each point represents the mean with S.D. of 3 measurements.

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浦上財団研究報告書

さらに、検討した乳剤に関して、粒子径や薬物
可溶化性などの乳剤物性や、消化管内モデルを用
いて in vitro における胃内粒子径や腸内薬物溶解性を評価した。しかし、いずれにおいても in vivoにおける AUC 0 -12hr などの動態学的パラメータとの明らかな相関性は見られなかった。このことか
ら、異なる乳剤成分を用いた組成間の比較において、乳剤成分の物理化学的性質、乳剤物性、消化管モデルにおける乳剤挙動から、それぞれの乳剤
成分がバイオアベイラビリティに与える影響を予測することは難しいことが示唆された。今後、既存の乳剤と比較した場合、吸収性はどの程度なのか、また、構成成分の安全性なども考慮に入れて更なる検討を続ける予定である。
謝

辞本研究にあたり、多大なる研究助成、ご支援を賜りました公益財団法人

浦上食品・食文化振興

財団、ならびに関係の皆様に心から感謝申し上げます。また、粒子径の測定に際して、測定機器に関する御指導、御協力を賜りました北海道大学大学院薬学研究院

原島秀吉先生、山田勇磨先生に厚く御礼申し上げます。本研究の遂行には、北海道大学薬学部

星山博俊氏のご努力に負うところが大きく、この場を借りてそのご尽力に感謝の意を表します。

Vol.22（2015）
文献1) Amidon G. L., Lennemas H., Shah V. P., Crison J. R., A
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Pharmaceutical study for improvement of intestinal absorption of curcumin, a fuctional food component

Pharmaceutical study for improvement ofintestinal absorption of curcumin, a fuctional food component
Yuki Sato
Facalty of Pharmaceutical Sciences, Hokkaido University
Preventive medicine and anti-aging medicine have received much attention recently
due to increases in the proportion of elderly people in the population and patients withlifestyle diseases. Oxidative stress is involved in the onset of lifestyle diseases, and various
antioxidant supplements and antioxidant-fortified functional foods have recently become
available. We previously reported that the bioavailability of functional food components
lutein and Coenzyme Q10 which belong to BCS (biopharmaceutics classification system)
4 was less than 10% and their bioavailability was improved by administration of emulsion.
We focused on curcumin with property similar to them and studied effective preparation ofemulsion formulation to improve oral absorption.
Suspension and various emulsions of curcumin were prepared and orally administered.
Final composition ratio of the emulsion was oil / surfactant / co-surfactant/water =10.8/21.5/21.5/46.2 (wt %). Blood was collected several times up to 12 hours afteradministration and plasma concentration of curcumin was determined by an HPLC.
To analyze pharmacokinetic parameters of curcumin, data sets were fitted by a onecompartment model by Origin 9.0J ®. To confirm the physical properties of each emulsion,
simulated gastric fluid (pH 1.2) in intragastric model was put to each emulsion to diluteby 5 times and particle sizes were measured by Marvern Nano ZS 30 min and 1 hr after
preparation. The solubility of curcumin in aqueous phase in digestion model was measured
by an HPLC method every 10 min.
Absorption of curcumin was significantly improved by emulsification compared withsuspension. An emulsion is composed chiefly of water, oil and surfactants, and solubilizing
agents and co-surfactants are also used. We next focused on components of the emulsion
formulation and investigated the mechanism of improvement in intestinal absorption
by emulsification in order to obtain new insights for pharmaceutical design. The clear
correlation between physical properties of the emulsion and pharmacokinetic parameterssuch as AUC, C max, T max and K a was not shown in this study.
We also evaluated the physical properties (particle size and the solubility in aqueous
phase) of curcumin emulsion using in vitro intragastric model and digestion model.
However, the correlation between in vivo pharmacokinetic parameter and physicalproperties, in vitro digestion model was not confirmed. These results suggested that it isdifficult to predict the absorption of emulsion formulation using one physical parameterin comparison with various emulsions composed of different kinds of surfactant or cosurfactant. Further investigations are needed to establish of the evidence of more efficient
emulsion formulation of curcumin including the safety of each component.

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