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老化したラットにおけるアロニアジュースの抗アテローム発生および心臓保護効果

Elena Daskalova et al.
Evid Based Complement Alternat Med. 2015.

要約

　加齢性疾患は世界的に重要な社会問題であり、天然物によるそれらの予防は特に興味深い研究分野です。本研究は、アロニアジュースの投与によって老化プロセスで生じるアテローム性動脈硬化の危険因子を打ち消すためのアプローチです。それは、危険因子および抗酸化物質が豊富なアロニアジュースの投与に対するそれらの反応に関連する、身体測定、血清リピドグラム、および組織病理学的パラメーターの数を監視した健康な成体ラットのモデルを採用しました。結果を使用して、さまざまなアテローム発生および心臓保護指数を計算し、すべての結果を若い健康なラットの結果と比較しました。アロニアジュースは、ポリフェノールの非常に豊富な供給源であることを証明し、非常に高い抗酸化活性をもたらしました。アロニアジュースによる治療は、研究された動物のプロアテローム発生性低密度リポタンパク質画分を大幅に低下させ、総コレステロールを16.5％減少させました。アロニア投与動物のアテローム発生指数はアテローム発生リスクが低いことを明確に示し、心臓保護指数は心臓血管系の保護を示しました。それに加えて、アロニアジュースは大動脈壁の加齢に伴う変化を遅らせ、健康な老化の予防ツールとして推奨できます。

訳者注）著者は同じ果汁を指すブラックチョークベリージュースとアロニアジュースの用語を混在して使用していましたので、訳者はアロニアジュースに統一して記載しました

はじめに

　世界人口の高齢化は、人類の歴史にとって比較的新しいプロセスと見なされてきました。ほとんどの国では、長寿と出生率の低下が60歳以上の人口増加の原因となっています[1]。加齢は、罹患率と死亡率の増加に関連する、機能的能力とストレス耐性の時間依存的な低下として定義されます。糖尿病、肥満および過体重、高血圧、神経変性疾患、主に心血管合併症は、高齢者の深刻な健康問題と見なされています。老化のフリーラジカル理論は、酸素由来のフリーラジカルが細胞および組織レベルでの加齢に伴う損傷の原因であると仮定しています。通常の状況では、酸化剤、抗酸化剤、生体分子の間でバランスの取れた平衡が存在します。フリーラジカルの過剰生成は、天然の細胞抗酸化防御を過負荷にして、酸化を引き起こし、細胞の機能障害にさらに寄与する可能性があります。老化プロセスの促進剤としてのフリーラジカル反応の同定は、それらを制限または抑制することを目的とした介入が、老化率および疾患の病因の結果としての減少とともに、加齢に関連する変化率を減少させることができるはずであることを意味します[2]。
実際には、すべての組織が生化学的および細胞の老化の変化を受ける可能性があり、このプロセスには、さまざまな器官の形態および生理学の変化が伴います。心臓の損傷は、加齢と肥満に起因する罹患率と死亡率に関連する主要な健康問題の1つですが、その誘発メカニズムは完全には解明されていません[1]。心臓老化の卓越した理論の1つは、活性酸素種（ROS）と活性窒素種（RNS）からの累積的な損傷に関連する細胞の損傷を伴います。心臓の高い代謝活動は、ミトコンドリアの大規模な集団と安定した酸素の供給によって支えられています。さらに、心筋細胞はめったに交換されないため、時間の経過とともに酸化損傷およびストレスの理想的な候補になります[3]。大動脈を含む大きな動脈の壁の加齢に関連した構造変化は、総動脈コンプライアンスの減少を引き起こし、それが今度は遠位血流の減少と大動脈脈圧の増加の両方につながります。後者は左心室の機械的負荷を増加させるため、心血管死亡率の最も強力な予測因子であることが示されています[4]。栄養は全体的な死亡率と罹患率に重要な影響を与えることが認識されており、平均余命の延長におけるその役割は広範な科学的研究の対象となっています[5]。

植物性食品の消費が動脈硬化および酸化ストレス関連疾患の発症リスクの低下と相関していることを示す証拠は増加しています[6]。対照的に、植物性食品に乏しく、動物性食品に富む食事は、心血管疾患のリスクの増加と関連しています[7]。食事とともに摂取される抗酸化物質のほとんどは植物由来であり、最も豊富な供給源はハーブ、シリアル、果物、野菜で、ポリフェノール物質、カロテノイド、ビタミンC、ビタミンEが抗酸化活性に最も大きく貢献しています。最近、ポリフェノールが豊富な食品の生理学的効果は、人間の健康に役立つ抗酸化物質の食事源として多くの注目を集めています。多くの疫学研究は、ポリフェノールに富む食品の摂取と冠状動脈性心臓病（CHD）による低死亡率の間に相関関係があることを強く示唆しています。心筋梗塞および虚血性脳卒中は、アテローム性動脈硬化症と密接に関連しており、先進国では主要な死因です[8]。酸化ストレスとさまざまな病的状態の関連性を考慮して、代替治療薬として食事性抗酸化物質に多くの注意が払われています[9]。食物性抗酸化物質の新しい供給源を求めて、アロニア（Aronia melanocarpa）は、果物の中でポリフェノールの最も豊富な供給源の1つであるため、非常に適しています。バラ科に属し、観賞用低木として栽培され、ジュース、ワイン、ジャムなどの原 料として、また天然の食品着色料の原料として使用されます。
アロニアフルーツのポリフェノール含有量が高いため、in vitro抗酸化活性が最も高い供給源に含まれます[10]。制御されていない酸化プロセスによって媒介される広範な病的状態におけるアロニアの有効性のかなりの実験的証拠があり、抗変異原性、抗癌性、抗糖尿病性、抗高血圧性、肝保護性、および免疫調節効果を含む幅広い健康への影響が明らかになります[10、11]。吸収後のアロニアポリフェノールのin vivo抗酸化活性のメカニズムは、ラジカル消去をはるかに超えて広がり、ROSおよびRNSの形成の抑制、酸化促進剤の阻害、および抗酸化酵素の回復を含みます。おそらく細胞内シグナル伝達もまた、抗酸化化合物と酵素のレベルを調節するためです[10]。アロニアの脂質低下特性はすでに報告されていますが[12–16]、老化の過程への影響は取り上げられていません。本研究は、アロニアジュースの給餌によって老化プロセスで生じるアテローム性動脈硬化の危険因子を打ち消すためのアプローチを提示します。それは、危険因子および抗酸化物質が豊富なアロニアジュースの投与に対するそれらの反応に関連する、身体測定、血清リピドグラム、および組織病理学的パラメーターの数を監視した健康な成体ラットのモデルを採用しました。結果は、さまざまなアテローム発生および心臓保護指数の計算に使用されました。さらに、試験した動物の胸部大動脈の組織学的検査を行い、すべての結果を若い健康なラットの結果と比較した。

結果と考察

アロニアジュースの化学的特性と抗酸化活性

　アロニアジュースの物理化学的パラメーターと炭水化物組成を表1に示します。ジュースの乾燥固形分は18.1％、滴定可能な酸度は0.89％です。アロニアジュースの総炭水化物含有量は14.84％でした。ジュースに含まれる主な糖は、グルコース、フルクトース、および主としてソルビトールでした。

表1　アロニアジュースの生理的パラメーターと炭水化物組成

アロニアジュースのポリフェノール含有量と組成、および抗酸化活性を表2-a,bに示します。

表2-a　アロニア果汁のポリフェノール含量と組成

表2-b アロニア果汁の抗酸化活性

アロニアジュースは、総ポリフェノール化合物の非常に豊富な供給源であり、4772.2 mg / lです。プロアントシアニジン（PACN）は、ジュースの主要なフェノール化合物で、総含有量は3529.1 mg / lです。ネオクロロゲン酸およびクロロゲン酸に代表されるヒドロキシケイ皮酸は、累積含有量が806.2µmg / lで、2番目に豊富なポリフェノールです。ケルセチンおよびケルセチン配糖体、イソクエルシトリン（ケルセチン-3-グルコシド）、ルチン（ケルセチン-3-ルチノシド）、およびフラバン-3-オールエピカテキンも、アロニアジュースの微量成分として存在します。アントシアニンの総量は456.2 mg / lジュースです。アロニアアントシアニンプロファイルは非常に単純で、ほぼすべてシアニジン配糖体、つまりシアニジン-3-アラビノシド、シアニジン-3-ガラクトシド、シアニジン-3-グルコシド、およびシアニジン-3-キシロシドで構成されています。シアニジン-3-ガラクトシドとシアニジン-3-アラビノシドが優勢な代表であり、アロニアの累積含有量は> 90％です[32]。

ラットの体型測定パラメーターと
脂質プロファイルに対するアロニアジュース摂取の影響

　老化は、高齢者を多くの代謝性合併症にさらす体組成の望ましくない変化に関連しています。体脂肪は年齢とともに増加し、腹部に優先的に蓄積されること（すなわち、内臓脂肪症）はよく知られています。それにより、老化したラットおよびヒトの代謝低下、循環器疾患、および高齢者の糖尿病の発症に寄与します。加齢に伴い、ラットは直線的な成長を示し、中年後期から初期の加齢まで、除脂肪量と脂肪量の両方が増加します。脂肪量は主に脂肪組織で構成されますが、除脂肪量には、骨格筋に加えて、臓器、腱、軟骨、血液、体水分が含まれます[34]。 脂肪量は、脂肪パッド（腸間膜、後腹膜、精巣上体、腹部、皮下）の合計として定義されます。
 　表3は、調査された身体測定パラメータを示しています。私たちの結果は、老齢動物の体重と腹囲が若齢コントロールのそれよりもかなり高いことを示しています。これは、自然な成長プロセスに起因する可能性があります。

表3　身体測定パラメーター

結果は平均値±標準偏差として示されています。
グループ間の比較は、一元配置分散分析で行われます。
各行の大幅に異なる値は、異なる上付き文字でマークされます。

アロニア果汁投与グループAは、老齢グループCOよりも高い平均体重を示しました（P <0.05）。老齢コントロールとアロニア投与動物の間で腹囲に有意差は観察されませんでした。アロニアジュースを投与したラットのBMIは、老齢グループCOと比較して有意に高く（P <0.05）、通常の制限（0.45–0.680.6g / cm2）を上回っています[18]。

ます。投与された動物のより高い体重は、肥満だけでなく、無脂肪体重の相対的な割合の増加が原因である可能性があります。追加のデータ（このペーパーでは示されていない）によると、肝臓、心臓、および脾臓の重量は、これらの臓器の肥満の組織病理学的兆候のない老齢コントロールと比較して、投与された動物で有意に高い値（P <0.05）を示しました。動物の体重と心臓、r = 0.77、肝臓r = 0.90、脾臓r = 0.69の重量の間に強い正の相関があることがわかりました。私たちの実験で観察された身体測定パラメーターの変化は、他の研究の変化と同様でした[18、34、36]。
BMIの変化は、脂質異常症のプロファイルとラットの血清中の酸化ストレスに関連していた。 したがって、BMIは、ラットにおける肥満のこれらの悪影響を予測する可能性があります[18]。逆説的に、アロニアジュースによる治療は、投与された動物の脂質プロファイルを正常化するだけでなく、プロアテローム生成低密度コレステロールを大幅に低下させることにより、その最適化にも貢献しました（図1）。図は、3つの実験グループの動物のリピドグラムのパラメーターを示しています。

図1老齢および若齢対照と比較したアロニアジュース給餌動物の脂質プロファイル

異なる数のアスタリスクは、レベルP <0.05で有意性を示します。

年齢と性別は、いくつかの種の血漿脂質レベルに著しい影響を与える生理学的要因です。異脂肪血症は、トリグリセリドおよび/または低密度リポタンパク質レベルの増加、ならびに高密度リポタンパク質レベルの低下を特徴とする。特に興味深いのは、総コレステロールとLDLコレステロールの血漿レベルが正常な加齢とともに増加することがよく知られている一方で、HDLコレステロールは加齢とともに減少するという事実です。人間と動物の両方におけるリポタンパク質代謝の加齢性障害の潜在的なメカニズムは、肝臓の内皮、食後の脂肪血症、遊離脂肪酸によって誘発されるインスリン抵抗性、成長ホルモン、アンドロゲン（男性のみ）、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体の発現と活性[37] の変化に関連しています。若齢ラットと比較して、老齢ラットでは、LDL-Cの増加したレベル（P <0.05）とHDL-Cの減少傾向で表される部分的な脂質異常症の証拠があったので、私たちの結果はこれらの発見を確認しました。老齢ラットにアロニアジュースを投与すると、投与しない動物と比較して総コレステロール（TC）が16.5％減少しましたが、老若の対照のTCには有意差はありませんでした。LDL-Cに関して、若齢コントロールCYは老齢コントロールCOと比較して30％（P <0.05）の減少を示し、アロニア投与された動物は老齢コントロールと比較して36％（P <0.05）の減少を示した。若齢コントロールの高密度リポタンパク質コレステロール値は、老齢コントロールCOと比較して10％高くなりましたが、COグループとアロニア投与グループAには差がありませんでした。これらのデータは、アロニアジュースの投与により、血中のアテローム生成LDL-Cフラクションの割合が大幅に減少したが、HDL-Cの値には影響しなかったことを示しています。アロニアジュースが加齢に伴う脂質異常症に影響を与えることは、非薬理学的アプローチを介して老化に関連する代謝変化を修正し、健康な老化に向けた一歩を踏み出す可能性があります。自然発生的または誘発性のいずれかの高脂血症では、アロニアジュースの効果がより明確になります。Valcheva-Kuzmanova et alによれば、アロニアジュースは、高脂血症ラットの血漿総コレステロール、LDL-C、およびトリグリセリドの食事による上昇を著しく妨げ、この効果はジュース中のフェノール性植物化学物質の高含有量に起因しました[13 –15]。我々の発見と同様に、これらの研究では、高コレステロール食摂取もアロニアジュースの投与も血漿HDL-C濃度に有意な変化を引き起こしませんでした。フラボノイドの脂質低下効果に関与する可能性のあるメカニズムには、シリマリンおよび茶カテキンで実証されたコレステロール吸収の阻害、シアニジンで実証されたトリグリセリドに富むリポタンパク質の異化の改善、および胆汁流量、胆汁コレステロール、およびナリンギンで示される酸胆汁胆汁の増加が含まれる可能性があります[13]。

アロニアジュースの摂取がアテローム発生および心保護指数に及ぼす影響

　個々の血清脂質画分は、アテローム性動脈硬化症および心血管疾患の発症の可能性に関する情報を提供します。ただし、血漿中のアテローム生成促進性脂質画分と抗アテローム生成性脂質画分の比率として計算されるいくつかの臨床指標は、はるかに高い予測値を持っています。 LDLコレステロールとトリグリセリドの血清濃度の上昇はアテローム発生であり、心血管疾患の危険因子として認識されています。HDL-Cの増加は心臓保護作用があると考えられています。
最近の研究では、HDL-Cがコレステロールの逆輸送を促進し、HDL-Cが過剰な蓄積細胞コレステロールの流出を誘発し、酸化的に修飾されたLDL-Cの生成を防止することが示されています[8]。したがって、多くの著者は、アテローム発生リスクとそれに対応する試験動物に対する天然化合物の保護効果を評価する際に、これらの指標の計算をより客観的であると想定しています[8、20-22]。

このアプローチは、TC-C / HDL-CおよびLDL-C / HDL-C比が他のどの単一脂質マーカーよりもアテローム性動脈硬化症および心血管疾患のより良い予測因子であることを示すいくつかの疫学研究によってサポートされています。脂質比が単一の脂質マーカーと比較して心血管疾患を予測する優れた能力は、特定の臨床的関連性があり、脂質比と少なくとも部分的にコレステロール代謝に関連しない心血管リスク因子のクラスターとの関連によって説明できる可能性があります[ 19]。スタチンでLDL-Cを制御しているにもかかわらず、患者は依然としてトリグリセリドに富むリポタンパク質、特にレムナントリポタンパク質に起因すると考えられる脂質異常症が残っている可能性があります[38]。したがって、アテローム発生性脂質異常症の評価には、トリグリセリド含有画分のレベル（非HDL-CおよびレムナントC）を示す指標が含まれます。アポリポタンパク質Bの単一分子を含むトリグリセリドに富むリポタンパク質は、肝臓または腸によって循環に放出され、リポタンパク質リパーゼを内皮細胞の表面に結合します。リポタンパク質リパーゼによるトリグリセリドに富むリポタンパク質の脂肪分解は、トリグリセリドは枯渇しているがコレステロールに富む残存リポタンパク質を生成します。レムナントリポタンパク質（RLP）は、LDL-Cよりも1粒子あたり5〜20倍のコレステロールを含み、内皮バリアを通過できます。 重要なことに、ネイティブLDL-Cとは異なり、RLPは無秩序に、内皮下空間の常在マクロファージによって発現されるスカベンジャー受容体によって取り込まれ、泡沫細胞の形成とアテローム性動脈硬化を促進します[39]。非高密度リポタンパク質コレステロール（非HDL-C）は、総コレステロール濃度とHDLコレステロール濃度の差であり、IDL-C、VLDL-C、Lp（a）-C、およびLDL-C [39、40]。を含むアテローム生成粒子のコレステロールの推定値を提供します
図2は、調査したすべてのグループのアテローム発生指数を示しています。 私たちの知る限りでは、そのようなアテローム発生指数は、アロニア製品の投与後に初めて計算されます。若齢動物のグループについて計算されたすべての指標は、老化プロセスの自然な表現である老齢動物と比較してリスクが低いことに関連しており、選択した実験モデルの妥当性を確認しています。同様のリスクの低下は、アロニアを投与した動物のグループで観察され、すべての指標によって実証されました。

図2　研究したグループにおけるアテローム発生指数の平均値の分布。

HDL-Cは通常の脂質プロファイルの唯一のアテローム保護フラクションですが、その上昇（70％〜100％）は有益ではなく、心血管リスクを増加させることさえあるという証拠があります。したがって、HDL-C値に影響を与える非薬理学的測定は特に重要です。HDL-Cの比率として計算された心臓保護指数は、より良い予後の基礎となります。したがって、アテローム発生指数とは別に、心臓保護指数を計算し、HDL-CとTCまたはHDL-CとLDL-Cの間の比率としても表現しました（図3）。

図3　試験群における心臓保護指数の平均値の分布。

我々の結果は、アロニアジュースの投与が研究された動物の心臓保護指数を著しく改善することを示しています。さらに、これらの動物の心保護指数は若齢コントロールのそれらに非常に近いです。したがって、アロニア投与動物のアテローム発生指数は明らかにアテローム発生リスクが低いのに対し、心臓保護指数は心血管系の保護を示す脂質プロファイルの最適化を示していると結論付けることができます。

大動脈の加齢に伴う変化に対すアロニアジュース摂取の影響

　Dobiášováet al（2011）は、アテローム発生指数が個々のリポタンパク質サブポピュレーションのサイズと濃度、および血管の変化と強く相関しており、心血管リスクの決定において高い予測可能性があることを発見しました[41]。
血管の細胞および細胞外成分の加齢に伴う構造変化は、それらの機能に影響を与えます。 Wheeler et al（2015）のデータによると、老化は大動脈を含む多くの臓器の線維症と関連しています。コラーゲン含有量の増加は、高齢の被験者の大動脈で発生することが報告されています[42]。エラスチン含有量は、若齢および高齢のヒト被験者の大動脈で類似していると報告されていますが、他の細胞外マトリックス成分と比較したエラスチンの量は、高齢被験者の大動脈では減少しています。同じ研究は、胸部大動脈の直径、管腔周囲、および壁の厚さが年齢の関数として増加したことを示した。別の研究では、Greenwald（2007）は、エラスチンが断片化され、分解され、より硬いコラーゲンに置き換えられるため、加齢とともに導管動脈が硬くなると報告しました。さらに、架橋と石灰化のために両方のタンパク質が硬くなり、これらの変化は尿毒症、高血糖症、酸化ストレスによって加速されます[43]。年齢が増加するにつれて、大動脈の壁の厚さが増加します。これは主に、大動脈壁のコラーゲン含有量の増加のために中間層が厚くなるためです。私たちの研究では、アロニアジュースの投与により、大動脈壁の加齢に伴う変化が遅延しました。
図4は、3つの動物グループで観察された大動脈壁の変化を示しています。
図4から、大動脈壁の厚さが老齢ラットと若齢ラットで大きくなっていることがわかります。これは、自然な老化プロセスに起因する可能性があります。
老齢コントロールCOでは、脂肪滴の限局性内皮下沈着が観察されたのに対し（若い矢印）、一部の部位では内皮層が欠如しているのに対し、若齢コントロールCYでは内膜は無傷です。若齢コントロールのチュニカ培地は、オルセインによって強く染色された4〜5枚の滑らかで厚く弾性のある膜によって表されます。
ヘマトキシリン-エオシン染色における古いコントロールの中膜は、主に内側3分の1に発現する限局性過形成と平滑筋細胞の肥大を示しました。老齢コントロールCOのオルセイン染色は、より薄い色の弾性膜の緩みと断片化を示しました。これは、若齢コントロールCYとアロニア投与グループAの動物には見られない所見です。アロニア投与動物では、無傷の内皮細胞と内皮下脂肪滴の欠如が内膜内膜で観察されました。それらの動物の被膜は、単一の平滑筋細胞の肥大を明らかにした。同じグループのオルセイン染色は、滑らかでまっすぐな弾性膜を示し、完全性が維持され、染色強度は若齢コントロールCYのそれに近い。

図4　ヘマトキシリン/エオシン（×200）（a）およびオルセイン（×200）（b）で染色された大動脈壁

CO画像の黒い矢印は内膜の肥厚を示し、双方向の矢印は中膜を示し、白い矢印は正常な内膜内膜を示します。

まとめ

　本研究の重要性は、人間の栄養と予防医学におけるその発見の潜在的なアプリケーションに関連付けられています。 その結果は、アロニア（Aronia melanocarpa）ジュースが投与された動物の脂質プロファイルを改善し、大動脈壁の加齢に伴う変化を遅らせることを示しています。アテローム生成および心臓保護指数の分析は、アロニアが抗アテローム生成および心臓保護効果を有し、健康な老化予防手段として推奨できることを明確に確認します。

　この文献は、Evid Based Complement Alternat Med. 2015に掲載されたAntiatherogenic and Cardioprotective Effects of Black Chokeberry (Aronia melanocarpa) Juice in Aging Ratsを、一部省略して日本語に訳しました。タイトルをクリックして原論文の全文を英文で読むことが出来ます。