
| 文献調査(アロニア:研究の最前線) |
高齢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
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Elena Daskalova, Slavi Delchev, Yulia Peeva, Lyudmila Vladimirova-Kitova, Maria Kratchanova, Christo Kratchanov and Petko Denev |
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要約 |
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加齢に伴う疾患は世界的に重要な社会問題であり、天然物による予防は特に関心の高い研究分野です。本研究は、アロニアジュースの補給によって、加齢に伴うアテローム性動脈硬化症の危険因子に対抗するアプローチです。健康な成体ラットモデルを用いて、危険因子と抗酸化物質を豊富に含むアロニアジュースの補給に対する反応に関連する、身体計測、血清脂質測定、組織病理学的パラメータをモニタリングしました。得られた結果を用いて、様々なアテローム性動脈硬化症および心臓保護指標を算出し、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を非常に豊富に含み、非常に高い抗酸化活性をもたらすことが証明されました。 アロニアジュースの投与により、研究対象動物のアテローム性動脈硬化症誘発性の低密度リポタンパク質分画が有意に低下し、総コレステロールが16.5%減少しました。アロニアを摂取した動物の動脈硬化指標は、動脈硬化リスクが明らかに低下していることを示し、心臓保護指標は心血管系の保護効果を示しました。 さらに、チョークベリージュースは大動脈壁の加齢に伴う変化を遅らせることから、健康的な老化のための予防策として推奨できます。 |
| 目次(クリックして記事にアクセスできます) |
| 1.はじめに |
| 2.1. ブラックチョークベリー(アロニア・メラノカルパ)果汁 |
| 2.2. 動物 |
| 2.3. 身体測定値 |
| 2.4. 組織学 |
| 2.5. 生化学的検査 |
| 2.6. ブラックチョークベリージュースの特性評価 |
| 2.6.1. フェノール化合物の高速液体クロマトグラフィー分析 |
| 2.6.2. 糖の高速液体クロマトグラフィー分析 |
| 2.6.3. 総ポリフェノール化合物分析 |
| 2.6.4. 総アントシアニンの定量 |
| 2.6.5. 総プロアントシアニジン含量分析 |
| 2.6.6. 酸素ラジカル吸収能アッセイによる抗酸化活性の測定 |
| 2.7. 統計解析 |
| 3. 結果と考察 |
| 3.1. ブラックチョークベリージュースの化学的特性と抗酸化活性 |
| 3.2. チョークベリージュース摂取によるラットの体組成パラメータおよび脂質プロファイルへの影響 |
| 3.3. チョークベリージュース摂取による動脈硬化および心血管疾患発症リスク指標への影響 |
| 3.4. チョークベリージュース摂取による大動脈の加齢変化への影響 |
| 4. 結論 |
| 本文 |
| 1.はじめに |
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世界人口の高齢化は、人類史上比較的新しい現象と考えられてきました。長寿命化と出生率の低下は、多くの国で60歳以上の人口が増加している原因の一つです[1]。 老化とは、機能能力とストレス耐性の時間依存的な低下と定義され、罹患率と死亡率の上昇を伴います。糖尿病、肥満、過体重、高血圧、神経変性疾患、そして主に心血管系の合併症は、高齢者の深刻な健康問題と考えられています。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レベルおよび組織レベルにおける加齢に伴う損傷の原因であると仮定しています。 正常な状態では、酸化物質、抗酸化物質、および生体分子の間には均衡が保たれています。フリーラジカルの過剰な生成は、細胞の自然な抗酸化防御に過負荷をかけ、酸化を促し、さらに細胞機能障害に寄与する可能性があります。フリーラジカル反応が老化プロセスの促進因子であることが特定されたことは、それらを抑制または阻害することを目的とした介入によって、加齢に伴う変化の速度を低下させ、結果として老化速度と疾患発症を低下させることができることを示唆しています。[2] 実際には、すべての組織が老化による生化学的および細胞的変化を受ける可能性があり、このプロセスは様々な臓器の形態および生理学的変化を伴います。心臓障害は、加齢および肥満誘発性の罹患率および死亡率に関連する主要な健康問題の一つですが、その引き金となるメカニズムは完全には解明されていません [1]。心臓老化に関する最も有力な理論の一つは、活性酸素種(ROS)および活性窒素種(RNS)による蓄積的な損傷に関連する細胞障害に関するものです。心臓の活発な代謝活動は、多数のミトコンドリアと安定した酸素供給によって支えられています。さらに、心筋細胞は頻繁に入れ替わらないことから、時間の経過とともに酸化ダメージやストレスを受けやすい状態となります[3]。大動脈を含む大動脈壁の加齢に伴う構造変化は、動脈全体のコンプライアンスの低下を引き起こし、それが末梢血流量の減少と大動脈脈圧の上昇の両方につながります。後者は左心室への機械的負荷を増加させるため、心血管疾患による死亡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、平均寿命の延長における役割は、広範な科学的研究の対象となっている[5]。植物性食品の摂取は、動脈硬化症や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が増えている[6]。対照的に、植物性食品が少なく動物性食品が豊富な食事は、心血管疾患のリスク増加と関連している[7]。食事で摂取す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、穀物、果物、野菜であり、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が抗酸化作用に最も大きく寄与している。近年、ポリフェノールを豊富に含む食品の生理学的効果は、ヒトの健康に有益な抗酸化物質の食事源として大きな注目を集めています。多くの疫学研究は、ポリフェノールを豊富に含む食品の摂取と冠動脈性心疾患(CHD)による死亡率の低下との間に相関関係があることを強く示唆しています。アテローム性動脈硬化症と密接に関連する心筋梗塞と虚血性脳卒中は、先進国における主要な死因です[8]。酸化ストレスと様々な病態との関連性を考慮すると、代替治療薬としての食事性抗酸化物質に大きな注目が集まっています[9]。食事性抗酸化物質の新たな供給源の探索において、ブラックチョークベリー(アロニア・メラノカルパ)は、果物の中でもポリフェノールが最も豊富に含まれる食品の一つであるため、非常に適しています。アロニアはバラ科に属し、観賞用の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、また天然食品着色料の原料としても利用されています。アロニア果実はポリフェノール含有量が高く、試験管内抗酸化活性が最も高い植物の一つです[10]。 アロニアには、制御不能な酸化プロセスによって引き起こされる幅広い病態に対する有効性を示す実験的証拠が数多くあり、抗変異原性、抗癌性、抗糖尿病性、降圧性、肝保護性、免疫調節性など、幅広い健康効果があることが明らかになっています[10, 11]。吸収後のアロニアポリフェノールの生体内抗酸化活性のメカニズムは、ラジカル消去作用をはるかに超えており、ROSおよびRNSの生成抑制、酸化促進物質の阻害、抗酸化酵素の修復、そしておそらく細胞シグナル伝達による抗酸化化合物および酵素のレベル調節も含まれています[10]。チョークベリーの脂質低下作用はすでに報告されていますが[12–16]、老化プロセスへの影響については検討されていません。本研究では、チョークベリージュースの補給により、加齢に伴うアテローム性動脈硬化の危険因子に対抗するアプローチを提示する。本研究では、健康な成体ラットモデルを用いて、危険因子と抗酸化物質を豊富に含むチョークベリージュースの補給に対する反応に関連する、様々な身体計測値、血清脂質測定値、および組織病理学的パラメータをモニタリングした。これらの結果は、様々なアテローム性動脈硬化および心臓保護指標の算出に用いられた。さらに、試験対象動物の胸部大動脈の組織学的検査を実施し、すべての結果を若い健康なラットの結果と比較した。 |
| 2. 材料および方法 |
| 2.1. ブラックチョークベリー(アロニア・メラノカルパ)ジュース |
| 市販の殺菌済みブラックチョークベリージュース(250mlガラス瓶入り)は、ブルガリア、プロヴディフのVitanea Ltd.から提供された。食品規制によると、「果汁」という用語は、健全で、熟した、新鮮な、冷蔵または冷凍された果実(1種類以上)から得られた、典型的な果実の色、風味、および味を有する未発酵製品を指す。したがって、本研究で調査したすべての炭水化物および抗酸化物質は、ブラックチョークベリー果実に天然に存在する。アロニア果汁の化学組成および抗酸化活性は、表1および表2に示す。 |
| 表 1: ブラックチョークベリージュースの物理化学的パラメータと炭水化物組成 |
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| 表 2: チョークベリー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 |
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| 2.2. 動物 |
| 本研究には18匹の雄Wistarラットが使用された。うち12匹は10ヶ月齢で、体重は350±50gであった。 6匹は2ヶ月齢で、体重は100±10gであった。 動物はプロヴディフ医科大学の動物飼育施設において、標準的な実験室環境(ポリプロピレン製ケージに入れ、環境制御されたクリーンエア室、温度22±3℃、12時間明暗周期、相対湿度60±5%)下で飼育された。雌におけるホルモンの影響を考慮し、雄ラットのみを使用した。ラットは3群に分けられ、うち2群は対照群であった。(1) 2ヶ月齢のラット6匹を対照群(CY)とし、10ヶ月齢のラット6匹を対照群(CO)とし、標準飼料と水道水を自由に摂取させた。 第3実験群(A)の動物には、飲料水で1:1に希釈したチョークベリージュースと標準的なげっ歯類用飼料(タンパク質13.45%、炭水化物51.6%、脂肪3.40%、代謝エネルギー2908 kcal/kg)を自由に摂取させた。動物が摂取した果汁の1日摂取量は25 mlで、これは体重1kgあたり64 mlに相当する。実験は90日間続いた[17]。 |
| ラットは、実験動物の保護と福祉のために欧州委員会が推奨するすべての実験手順に従って飼育されました。実験プロトコルは、ブルガリア食品安全庁の動物倫理的扱いに関する委員会によって承認されました。実験終了時に体重(g)を測定した後、動物はT61を腹腔内投与して安楽死させました。断頭前に腹囲(cm)と体長(cm)を測定しました。全血は漏斗で遠心管に採取し、凝固させて血清を得ました。胸部大動脈を組織学的検査のために分離しました。 |
| 2.3. 身体測定値 |
| 体重と体長を用いて、以下の身体測定値パラメータを測定した。
BMI(Body mass index):体重(g)/体長(cm²) Lee指数:体重(g)/鼻から肛門までの長さ(cm)の立方根 [18]。 |
| 2.4. 組織学 |
| CY群、CO群、A群のラットから下行胸部大動脈を摘出し、10%ホルマリンで48時間固定した後、70%エタノールに移して4℃で保存した。固定した大動脈切片をパラフィン包埋し、5μm厚の薄切片を作製した。連続切片はヘマトキシリン/エオシンおよびオルセインで染色した。添付の顕微鏡写真は、Camedia-5050Zデジタルカメラ(オリンパス、日本)を装着したNikon Microphot SA顕微鏡(日本)で撮影した。 |
| 2.5. 生化学的検査 |
| 血液を遠心管に入れ、凝固させて血清を得た。血清は1400 gで10分間遠心分離した。血清中のトリアシルグリセロール(TG、mmol/l)および総コレステロール(TC、mmol/l)は酵素比色法で測定した。血清中の高密度リポタンパク質コレステロール(HDL-C、mmol/l)および低密度リポタンパク質コレステロール(LDL-C、mmol/l)は直接酵素比色法(ベックマン・コールター社製化学分析装置AU 480)で測定した。動脈硬化指標はTC-C/HDL-C比およびLDL-C/HDL-C比で測定した。心保護指標はHDL-C/LDL-CおよびHDL-C/TC-C比で測定した[19–23]。非HDL-CはTC-C−HDL-C [24]として計算され、残留コレステロール(レムナントC)はTC−HDL-C−LDL-C [25]として計算されました。 |
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| ここで、A = 対照群の血清値、B = 治療群の血清値 [26]。 |
| 2.6. ブラックチョークベリージュースの特性評価 |
| 2.6.1. フェノール化合物の高速液体クロマトグラフィー分析 |
| フェノール化合物の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析は、バイナリポンプとUV-Vis検出器を備えたAgilent 1220 HPLCシステム(Agilent Technology、米国)を用いて実施した。分析波長はλ = 280 nmとした。フェノール化合物の分離は、Agilent TC-C18カラム(5 μm、4.6 mm × 250 mm)を用いて25℃で実施した。移動相は、0.5%酢酸(A)と100%アセトニトリル(B)を流速0.8 ml/分で混合した。グラジエント条件は、14% B(0~6分)から開始し、直線的に25% B(6~30分)、さらに50% B(30~40分)まで増加させた。標準化合物(没食子酸、3,4-ジヒドロキシ安息香酸、クロロゲン酸、カフェ酸、p-クマル酸、フェルラ酸、エラジ酸、カテキン、エピカテキン、ルチン、ナリンギン、ミルセチン、ケルセチン、ナリンゲニン、ケンフェロール)は、Sigma-Aldrich(ドイツ、シュタインハイム)から購入しました。ネオクロロゲン酸はクロロゲン酸当量として算出しました。 |
| 2.6.2. 糖の高速液体クロマトグラフィー分析 |
| 糖の高速液体クロマトグラフィー分析は、Waters 484システムに屈折計Waters R401検出器およびAminex HPX-87Hカラム(300 × 7.8 mm、BioRad社製)を接続して実施した。溶離液は0.004 mol/l H2SO4、流量は0.5 ml/分、温度は23℃であった。標準物質(グルコース、フルクトース、スクロース、ソルビトール)はSigma-Aldrich(ドイツ、シュタインハイム)から購入した。 |
| 2.6.3. 総ポリフェノール化合物分析 |
| 総ポリフェノールは、Singleton and Rossi (1965)の方法に従い、Folin-Ciocalteu試薬[27]を用いて測定した。検量線には没食子酸を用い、結果は果汁1リットルあたりの没食子酸当量(GAE)として表した。 |
| 2.6.4. 総アントシアニンの定量 |
| アントシアニンはpH差法[28]により定量した。試料の吸光度はpH 1.0およびpH 4.5で測定され、吸光度の差はアントシアニン含量に比例した。総アントシアニン含量(TAC)は、ジュース1リットルあたりのシアニジン-3-グルコシド当量(mg)として表し、以下の式で算出した。 |
| ここで、A = (A 510 nm pH 1.0−A 700 nm pH 1.0)−(A 510 nm pH 4.5−A 700 nm pH 4.5); MW = シアニジン-3-グルコシド分子量(449.2); DF = 希釈係数; ε = シアニジン-3-グルコシドモル吸光係数(26900); L = セルパス長(通常 1 cm)。 |
| 2.6.5. 総プロアントシアニジン含量分析 |
| 総プロアントシアニジン含量は、Sarneckisら(2006)[29]の方法により測定した。結果は、果汁1リットルあたりのカテキン当量(CE)のミリグラムで表した。 |
| 2.6.6. 酸素ラジカル吸収能アッセイによる抗酸化活性の測定 |
| 酸素ラジカル吸収能(ORAC)は、Ouら(2001)[30]の方法に、Denevら(2010)[31]が詳細に報告しているいくつかの改良を加えて測定した。この方法は、2,2′-アゾビス[2-メチルプロピオンアミジン]二塩酸塩(AAPH)を37℃で熱分解して生成するペルオキシルラジカルに対する抗酸化消去活性を測定する。蛍光プローブとしてフルオレセイン(FL)を用いた。FLの蛍光消失は、ペルオキシルラジカルとの反応による損傷の程度を示す指標であった。抗酸化剤の保護効果は、抗酸化剤を添加しないブランクの蛍光減衰曲線下面積(AUC)を基準として測定した。 AAPH、フルオレセイン、トロロックス溶液をリン酸緩衝液(75 mmol/l、pH 7.4)で調製した。サンプルもリン酸緩衝液で希釈した。反応混合物(全量200 μl)には、FL(170 μl、最終濃度5.36 × 10-8 mol/l)、AAPH(20 μl、最終濃度51.51 mmol/l)、およびサンプル10 μlが含まれていた。FL溶液とサンプルをマイクロプレートリーダーで直接37°Cで20分間インキュベートし、AAPH(37°Cで緩衝液に溶解)を加えた。混合物を30秒間インキュベートしてから、最初の蛍光を測定した。その後、振盪後、各サイクルの終わり(1分)に蛍光を測定した。ブランクについては、抽出物の代わりに10 μlのリン酸緩衝液を使用した。抗酸化活性は、果汁1リットルあたりのマイクロモルトロロックス当量(μmol TE)で表した。標準曲線の作成には、トロロックス溶液(6.25、12.5、25、および50μmol/l)を用いた。ORAC(抗酸化活性)測定は、FLUOstar OPTIMAプレートリーダー(BMG Labtech、ドイツ)を用いて行った。励起波長は485nm、蛍光波長は520nmとした。 |
| 2.7. 統計解析 |
| データはノンパラメトリック解析(Kruskal-Wallis検定)により処理された。実験群間の統計的有意性はMann-Whitneyのu基準により決定され、P<0.05の場合に有意差があると判定された。群間比較は一元配置分散分析により行われた。データは、示された実験回数における平均値±標準偏差として示されている。 |
| 3. 結果と考察 |
| 3.1. ブラックチョークベリージュースの化学的特性と抗酸化活性 |
| チョークベリージュースの物理化学的パラメータと炭水化物組成を表1に示す。ジュースの乾燥固形分は18.1%、滴定酸度は0.89%であった。アロニアジュースの総炭水化物含有量は14.84%であった。ジュースに含まれる主な糖は、グルコース、フルクトース、そして最も多く含まれていたソルビトールであった。 |
| チョークベリー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に示します。チョークベリージュースは、総ポリフェノール化合物が4772.2 mg/lと非常に豊富です。プロアントシアニジン(PACN)はジュース中の主要なフェノール化合物で、総含有量は3529.1 mg/lです。ネオクロロゲン酸とクロロゲン酸に代表されるヒドロキシケイ皮酸は、2番目に豊富なポリフェノールで、累積含有量は806.2 mg/lです。ケルセチンとケルセチン配糖体、イソケルシトリン(ケルセチン-3-グルコシド)とルチン(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ジュース中の微量成分として存在します。アントシアニンの総量はジュース1リットルあたり456.2 mgです。アロニアのアントシアニンプロファイルは非常にシンプルで、ほぼ完全にシアニジン配糖体、すなわちシアニジン-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-アラビノシドは、ベリー中の累積含有量が90%を超える主要な代表です[32]。ジュース中のポリフェノール化合物の含有量が高いため、ORAC法で測定された55307μmol TE / lという特に高い抗酸化活性が決まります。この方法は、水素原子移動を介して抗酸化物質がペルオキシルラジカルを除去する能力を測定します。これらのラジカルは生理学的に最も重要なものであり、水素原子移動は抗酸化作用の最も生理学的に関連するメカニズムです。体内の食事性抗酸化物質の必要量を定量化する最初の試みの一つでは、ブルーベリー、ミックスグレープ、キウイフルーツなどの特定のベリー類や果物の摂取が食後ORAC血漿抗酸化能の上昇と関連し、抗酸化物質を含まない主要栄養素のエネルギー源の摂取が血漿抗酸化能の低下と関連していることが実証されました[33]。食事からのエネルギー摂取量に応じて、ヒトの1日の抗酸化物質必要量を満たすには5000~15000µmol TE/gが必要であると推定されました。チョークベリージュースのORAC値の高さは、この製品が食事性抗酸化物質の非常に豊富な供給源であることを示しています。 |
| 3.2. チョークベリージュース摂取によるラットの体組成パラメータおよび脂質プロファイルへの影響 |
| 加齢は、体組成の望ましくない変化と関連しており、高齢者は多くの代謝合併症に罹患するリスクが高まります。体脂肪は加齢とともに増加し、特に腹部に蓄積されること(内臓脂肪)はよく知られており、高齢ラットおよびヒトの代謝低下、心血管疾患、および高齢者の糖尿病の発症に寄与します。ラットは加齢とともに直線的に成長し、中年期後期から高齢期初期にかけて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、体水分も含まれます[34]。脂肪量は、脂肪層(腸間膜脂肪、後腹膜脂肪、精巣上体脂肪、腹腔脂肪、皮下脂肪)の合計として定義されます。表3は、調査した身体計測パラメータを示す。その結果、高齢動物の体重と腹囲は若年対照群よりも有意に高かったことが示されたが、これは自然な成長過程に起因すると考えられる。グループAの平均体重はCO群よりも高かった(P < 0.05)。高齢対照群とサプリメントを摂取した動物の腹囲には有意差は認められなかった。アロニアジュースを摂取したラットのBMIはCO群と比較して有意に高く(P < 0.05)、正常範囲(0.45~0.68 g/cm2)を超えていた[18]。 |
| 表3.身体測定指標 |
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結果は平均値±標準偏差として示されています。群間比較は一元配置分散分析によって行われています。各行で有意に異なる値には、異なる上付き文字が付けられています。 |
| Leeは0.31を超える値を肥満の指標と見なし、今回の調査では研究したすべてのグループがこの閾値内であった[18, 35]。体内の脂肪組織の量は今回の研究範囲外であったため測定せず、体格指標に基づいて間接的にしか評価できなかった。摂取したジュースは無制限で、総量は64 ml / kgであったため、動物の体重増加は炭水化物摂取量の増加の結果である可能性が高い。すでに述べたように、ジュース中の炭水化物含有量は約15%であった。この最初の実験では、投与されたジュースの投与量は比較的多く、人間には適用できなかった。我々はすでに、人間に適用可能なアロニアジュースの投与量を減らしたさらなる実験を計画している。サプリメントを摂取した動物の体重増加は、肥満だけでなく、非脂肪体重の相対的な割合の増加によるもの可能性が高い。追加データ(本論文では示していない)によると、サプリメントを摂取した動物の肝臓、心臓、脾臓の重量は、高齢対照群と比較して有意に高値を示した(P < 0.05)が、これらの臓器の組織病理学的肥満の兆候は認められなかった。動物の体重と心臓の重量(r = 0.77)、肝臓の重量(r = 0.90)、脾臓の重量(r = 0.69)の間には強い正の相関関係が認められた。本実験で観察された身体計測パラメータの変化は、他の研究[18, 34, 36]における変化と同様であった。 |
| BMIの変化は、ラットの血清中の脂質異常プロファイルおよび酸化ストレスと関連していたため、BMIはラットの肥満によるこれらの悪影響を予測する可能性がある[18]。逆説的に、アロニアジュースの投与は、摂取した動物の脂質プロファイルを正常化しただけでなく、動脈硬化促進性の低密度コレステロールを有意に低下させることで、脂質プロファイルの最適化にも寄与した(図1)。この図は、3つの実験群の動物の脂質プロファイルのパラメータを示している。 |
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| 図1. チョークベリージュースを摂取した動物の脂質プロファイルを、老齢および若齢の対照群と比較した。アスタリスクの数が異なる場合は、P<0.05水準で有意差があることを示す。 |
| 年齢と性別は、いくつかの種において血漿脂質レベルに顕著な影響を及ぼす生理学的因子です。脂質異常症は、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上昇、ならびに高密度リポタンパク質レベルの低下を特徴とします。特に興味深いのは、血漿中の総コレステロールおよびLDLコレステロールレベルが通常の加齢とともに上昇するのに対し、HDLコレステロールは加齢とともに低下することがよく知られていることです。ヒトおよび動物の両方において、加齢に伴うリポタンパク質代謝障害の潜在的なメカニズムは、肝類洞内皮の変化、食後脂肪血症、遊離脂肪酸誘発性インスリン抵抗性、成長ホルモン、アンドロゲン(男性のみ)、およびペルオキシソーム増殖因子活性化受容体の発現と活性に関連していると考えられています[37]。私たちの結果はこれらの発見を裏付けており、老齢ラットでは若齢動物と比較して、LDL-C 値の上昇 (P < 0.05) という部分的な脂質異常の証拠と、HDL-C の減少傾向が見られました。老齢ラットにアロニア ジュースを与えると、未治療の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、老齢対照群と若齢対照群の TC に有意差は見られませんでした。LDL-C に関しては、若齢対照群は老齢対照群と比較して 30% の減少 (P < 0.05) を示し、サプリメントを摂取した動物は成体対照群と比較して 36% の減少 (P < 0.05) を示しました。若齢対照群の高密度リポタンパク質コレステロール値は老齢対照群と比較して 10% 高かったのに対し、グループ CO と A では差は見られませんでした。チョークベリージュースで加齢に伴う脂質異常症に影響を及ぼすことは、非薬理学的アプローチによって老化に伴う代謝変化を修正し、健康的な老化への一歩を踏み出す可能性を秘めています。自然発生的または誘発性の高脂血症では、ブラックチョークベリージュースの効果はより顕著です。Valcheva-Kuzmanovaらによると、アロニア・メラノカルパ果汁は、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誘発性上昇を著しく阻害し、この効果はジュース中のフェノール性植物化学物質の含有量が高いことに起因していました[13–15]。私たちの研究結果と同様に、高コレステロール食の摂取もアロニア・メラノカルパ果汁の摂取も、これらの研究では血漿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作用に関与するメカニズムとしては、シリマリンや茶カテキンで実証されているコレステロール吸収阻害、シアニジンで実証されているトリグリセリドに富むリポタンパク質の異化改善、ナリンギンで実証されている胆汁流量、胆汁中コレステロール、胆汁酸の増加などが考えられます [13]。その他のメカニズムとしては、3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoA還元酵素の阻害によるコレステロール合成の減少、アシル-CoA:コレステロールアシルトランスフェラーゼの阻害による腸管および肝臓でのコレステロールエステル化の減少、ひいてはリポタンパク質へのコレステロールの吸収および包含の減少などが挙げられます。このような酵素阻害活性は、チョークベリージュースに含まれるケルセチンなど、さまざまなフラボノイドで実証されています [15]。 |
| 3.3. チョークベリージュース摂取による動脈硬化および心血管疾患発症リスク指標への影響 |
| 個々の血清脂質分画は、動脈硬化および心血管疾患発症の可能性に関する情報を提供します。しかし、血漿中の動脈硬化促進性脂質分画と抗動脈硬化性脂質分画の比として算出される臨床指標の中には、はるかに高い予測値を持つものがあります。血清LDLコレステロールおよびトリグリセリド濃度の上昇は動脈硬化を引き起こし、心血管疾患の危険因子として認識されています。HDL-Cの上昇は心血管疾患予防に有効と考えられています。最近の研究では、HDL-Cがコレステロール逆輸送を促進し、細胞内に過剰に蓄積されたコレステロールの排出を促し、酸化修飾LDL-Cの生成を抑制することが示されています[8]。そのため、多くの研究者は、実験動物における天然化合物の動脈硬化リスクとそれに伴う予防効果を評価する際に、これらの指標の算出がより客観的であると考えています[8, 20–22]。このアプローチは、TC-C/HDL-C 比と LDL-C/HDL-C 比が他のどの脂質マーカーよりもアテローム性動脈硬化症と心血管疾患の優れた予測因子であることを実証したいくつかの疫学研究によって裏付けられています。脂質比がどの脂質マーカーよりも心血管疾患を予測する能力に優れていることは、特に臨床的に重要であり、脂質比と、少なくとも部分的にはコレステロール代謝とは無関係な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 をコントロールしたとしても、患者は依然として残留脂質異常症を抱える可能性があり、これは部分的には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可能性があります [38]。したがって、アテローム性動脈硬化性脂質異常症の評価には、トリグリセリド含有分画 (非 HDL-C およびレムナント C) のレベルを示す指標が関係します。アポリポタンパク質Bを1分子含むトリグリセリドに富むリポタンパク質は、肝臓または腸から循環血中に放出され、リポタンパク質リパーゼを内皮細胞表面に結合させます。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により、トリグリセリドは減少しているもののコレステロールに富む残留リポタンパク質が生成されます。残留リポタンパク質(RLP)は、粒子あたりLDL-Cの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。重要な点は、天然LDL-Cとは異なり、RLPは内皮下腔に常在するマクロファージが発現するスカベンジャー受容体によって無秩序に取り込まれ、泡沫細胞の形成とアテローム性動脈硬化を促進することです[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、LDL-Cなどの動脈硬化性粒子中のコレステロールの推定値を提供します[39, 40]。 |
| 図2は、研究対象となった全ての群における動脈硬化指数を示しています。我々の知る限り、このような動脈硬化指数はアロニア製品の補給後に初めて算出されました。若い動物群で算出された全ての指数は、高齢の動物群と比較してリスクが低いことと関連しており、これは老化プロセスの自然な表現であり、選択された実験モデルの妥当性を裏付ける結果です。アロニアを補給した動物群でも同様のリスク低下が観察され、全ての指数でそれが実証されました。 |
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| 図2.研究対象グループにおける動脈硬化指標の平均値の分布 |
| HDL-Cは、通常の脂質プロファイルにおける唯一の動脈硬化予防効果を持つ成分ですが、その上昇(70%~100%)は有益ではなく、むしろ心血管疾患リスクを高める可能性もあるというエビデンスがあります。そのため、HDL-C値に影響を与える非薬理学的対策が特に重要です。HDL-Cの比率として算出される心保護指数は、より良い予後を予測するための基礎となります。そのため、動脈硬化指数とは別に、HDL-CとTC、またはHDL-CとLDL-Cの比率として表される心保護指数も算出しました(図3)。結果は、アロニアジュースの補給が研究対象動物の心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、若い対照群の指数に非常に近い値を示しました。したがって、アロニアを補給した動物の動脈硬化指数は明らかに動脈硬化リスクが低いことを示しているのに対し、心臓保護指数は脂質プロファイルの最適化を示しており、心血管系の保護を示唆していると結論付けることができます。 |
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| 図3. 試験対象グループにおける心臓保護指標の平均値の分布 |
| 3.4. チョークベリージュース摂取による大動脈の加齢変化への影響 |
| Dobiášováら(2011)は、動脈硬化指数は個々のリポタンパク質サブポピュレーションの大きさと濃度、そして血管の変化と強く相関しており、心血管リスクの予測において高い可能性を秘めていることを明らかにした[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、血管の機能に影響を及ぼします。Wheelerら(2015)のデータによると、加齢は大動脈を含む多くの臓器の線維化に関連しています。高齢者の大動脈ではコラーゲン含有量の増加が報告されています[42]。若年者と高齢者の大動脈ではエラスチン含有量は同程度であると報告されていますが、高齢者の大動脈では他の細胞外マトリックス成分に比べてエラスチンの含有量が減少しています。同じ研究で、胸部大動脈の直径、内腔周囲長、壁厚が加齢とともに増加することが実証されています。別の研究で、Greenwald(2007)は、エラスチンが断片化、分解され、より硬いコラーゲンに置き換わるため、導管動脈は加齢とともに硬くなると報告しました。さらに、両タンパク質は架橋と石灰化によって硬くなり、これらの変化は尿毒症、高血糖、酸化ストレスによって加速されます[43]。加齢とともに大動脈の壁厚は増加しますが、これは主に中間層の肥厚によるもので、大動脈壁のコラーゲン含有量の増加によって中間層はさらに肥厚します。本研究では、アロニアジュースの摂取により、大動脈壁の加齢に伴う変化が遅延しました。図4は、3つの動物群で観察された大動脈壁の変化を示しています。 |
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| 図4. 大動脈壁をヘマトキシリン/エオシン(×200)(a)およびオルセイン(×200)(b)で染色した。CO像上の黒矢印は内膜肥厚、双方向矢印は中膜、白矢印は正常な内膜を示す。 |
| 図4から、大動脈壁の厚さは若いラットよりも老齢ラットの方が厚いことが明らかで、これは自然な老化プロセスによるものと考えられます。若い対照群では内膜は無傷ですが、高齢対照群では局所的な内皮下脂肪滴の沈着(黒矢印)と、一部の部位での内皮層の欠損が観察されました。若い対照群の中膜は、オルセインで強く染色された4~5枚の滑らかで厚い弾性膜で表されます。高齢対照群の中膜は、ヘマトキシリン-エオシン染色で、主に内側の3分の1で発現した平滑筋細胞の局所的な過形成と肥大が見られました。高齢対照群のオルセイン染色では、淡い色の弾性膜の緩みと断片化が見られましたが、これは若い対照群およびサプリメントを摂取した動物には見られなかった所見です。アロニアを投与された動物では、内膜で無傷の内皮と内皮下脂肪滴の欠如が観察されました。これらの動物の中膜では、単一の平滑筋細胞の肥大が認められました。同群のオルセイン染色では、平滑で直線的な弾性膜が示され、その完全性は保たれており、染色強度は若い対照群に近いものでした。 |
| 4. 結論 |
| 本研究の重要性は、その知見がヒトの栄養学および予防医学に応用できる可能性があることと関連している。本研究の結果は、ブラックチョークベリー(Aronia melanocarpa)ジュースを摂取し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唆している。動脈硬化および心血管保護指標の分析により、ブラックチョークベリージュースには抗動脈硬化作用と心血管保護作用があり、健康的な老化のための予防手段として推奨できることが明確に示された。 |
参考文献(本文中の文献No.は原論文の文献No.と一致していますので、下記の論文名をクリックして、原論文に記載されている文献を参考にしてください) |
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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。 |