mTOR を指標とした糖尿病性腎症に及ぼすタカキビ抽出物の有効性の評価
片岡沙織、佐藤青森県立保健大学
Key Words①タカキビ

伸健康科学部

栄養学科②糖尿病性腎症 ③哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)

Ⅰ．はじめに今日、糖尿病の予防に資する食品成分の開発は精力的に行われている。例えば、植物ポリフェノールの抗糖尿病作用に関する報告がある。一方、哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)
はタンパク質合成や mRNA の翻訳などに関与する酵素複合体であり、細胞増殖、血管新生やがん、加齢等においても中心的役割を果たすと考えられている。糖尿病性腎症
では、mTOR は活性化していることがヒトや実験動物で知られており 1)、mTOR 活性の亢進はオートファジーの機能低下を招くという。
タカキビ(Sorghum bicolor)は世界五穀の一つであり、イネ科の植物でモロコシともいう。本県の深浦町でタカキビ栽培が盛んに行われており、タカキビにはポリフェノールが多く含まれていることが知られている。

図 1.深浦産タカキビ
しかし、古くから栽培され、食されているにもかかわらず、生理調節機能に関する知見は少ない。
Ⅱ．目的
本研究は、ストレプトゾトシン(STZ)誘発糖尿病ラットを用い、県産タカキビの糖尿病性腎症における生理調節機能を明らかにするために、糖尿病性腎症における mTOR の活性およびオートフ
ァジーに関連するタンパク質を指標としてタカキビ抽出物の有効性の評価を目的とした。
Ⅲ．研究方法１．タカキビ抽出物の調製
乾燥したタカキビ粒をミルで細かく粉砕した後、80%エタノールで撹拌させながらインキュベートした。遠心分離後、上清をエバポレーターで減圧濃縮した。濃縮した上清を凍結乾燥し、粉末を「タカキビ抽出物(SeE)」とした。
２.糖尿病モデルラットの作製
Wistar 系雄性ラット(6 週齢)に STZ(50 mg/kg)を単回投与し、糖尿病ラットを作製した。これに 0.9％NaCl 溶液を投与した群(C 群)、体重 1 ㎏あたり 50 mg の SeE を投与した(CL 群)、250mg/kg の SeE を投与した群(CH 群)とした。同様に、糖尿病ラットも 3 群に分け、0.9%NaCl 溶液を投与した群(Se0 群)、50 mg/kg の SeE を投与した群(SeL 群)、250 mg/kg の SeE を投与した群(SeH)とした。4 週間後に採血し、グルコース(Glc)、尿素窒素(BUN)を測定した。腎臓をホモジナイズし、mTOR、リン酸化 mTOR (p-mTOR)、microtubule-associated protein 1 light chain
3B(LC3B)、p62/SQSTM1(p62)およびβ-actin をウエスタンブロット法により解析した。
Ⅳ．結果および考察
１.臓器重量および血液生化学検査値に及ぼす SeE 投与の影響
C 群に比べて、糖尿病各群の腎臓、肝臓および心臓の相対重量は有意に増加した。健常ラット

の腎臓の相対重量は、C 群に比べ CH 群でやや低値を示し、糖尿病ラットにおいても Se0 群に比べて SeH 群で低値傾向が認められた。Glc 濃度は、C 群に比べて Se0 群で有意に増加した。一方、
Se0 群と SeH 群を比べると、Glc 濃度は有意に減少した。これらの結果から、SeE は高血糖状態
では血糖上昇抑制作用を有することを示唆していた。BUN を測定したところ、C 群に比べて糖尿病ラット各群で高値を示したが、糖尿病ラットの投与群間では差は認められなかった。
表 1. 臓器重量および血液生化学検査値に及ぼす SeE 投与の影響
CLCH

Se0SeL

SeH

BW‡ (g)370.0±5.6

C371.2±8.9356.8±6.7277.2±7.8a

265.9±9.3a

268.3±8.7a

Liver (g)11.53±0.20

11.78±0.34

10.82±0.38

13.56±0.38a

13.58±0.39a

12.68±0.31

Kidney (g)2.632±0.063

2.63±0.088

2.39±0.105

3.350±0.148a

3.271±0.091a

3.050±0.098aaa

0.843±0.017a

Heart (g)1.028±0.026

1.033±0.028

1.007±0.032

0.872±0.403

L/BW (g/kg)

31.19±0.40

31.72±0.52

30.32±0.79

48.94±0.31a

0.884±0.016
51.15±0.90aa11.438±0.566a

K/BW (g/kg)

7.114±0.139

7.080±0.099

6.684±0.218

12.063±0.251

H/BW (g/kg)

2.777±0.041

2.784±0.045

2.821±0.056

3.141±0.084a

3.335±0.073a

3.151±0.084a

Glc (mg/dｌ)

167.2±6.6167.5±9.6170.1±6.9597.8±42.6a

568.4±46.2a

417.7±45.4b

BUN (mg/dｌ)

15.3±1.0

15.0±0.4

15.4±0.536.6±2.7a12.086±0.396

47.51±1.95aa41.5±5.3a33.3±2.3a‡

屠殺時体重. 値は平均値±標準誤差(n =5-7). BW, 体重; L, 肝臓; K, 腎臓; H, 心臓； Glc, グルコース; BUN, 血中尿素窒素. ap<0.05 vs C群. bp<0.05 vs Se0群.

２. mTOR、LC3B-Ⅱおよび p62 の発現に及ぼす影響
糖尿病性腎症にみられる糸球体硬化は主に皮質でみられるので、本研究では腎臓皮質を中心に解析を行った。一般に、糖尿病の腎臓では、mTOR 活性は亢進している。C 群および糖尿病ラット各群では mTOR の発現およびリン酸化量には差は認められなかった(図 2)。mTOR のシグナル経路は、オートファジーの制御に重要な役割を果たしている。すなわち、mTOR 活性の亢進は、オートファジーの機能低下につながる 2)。LC3 はオートファゴソームに集積するタンパク質であり、その中でも

図 2. 糖尿病ラットの腎臓皮質中のmTOR、p-mTOR、LC3B-Ⅱおよび p62 の発現に及ぼす SeE 投与の影響

LC3B-Ⅰおよび-Ⅱはオートファジーの指標として知られている 3)。解析した結果、C 群および糖尿病ラット各群の LC3B-Ⅰおよび-Ⅱ発現量には差はみられなかった(図 2)。一方、p62 は、オートファジーの分解の指標として知られている 4)。オートファジーが減弱化すると、p62 は細胞内に異常蓄積するという。解析の結果、Se0 群に比べて SeH 群の p62 発現量はやや減少しているのが観察された(図 2)。
以上の結果から、期待される効果として、SeE 投与により血漿中 Glc 濃度が低下したことから、
SeE は血糖上昇抑制作用を有していることが期待される。また、腎症に及ぼす効果に関して SeEは p62 の発現量に影響及ぼしたので、今後、SeE の投与量や投与期間を再検討してオートファジーの亢進について、さらに検討する必要がある。
Ⅵ．文献
1）Lee MJ, et al. Am J Physiol Renal Physiol. 2007; 292:617-27.
2）Huber TB, et al. Autophagy. 2012; 8:1009-31.
3）Mizushima N, et al. Cell. 2010; 140:313-26.
4）Pankiv S, et al. Diabetes Frontier. 2012; 23:554-560.