Stimulation of nitric oxide (NO) production in vascular endothelial cells by Raphanus sativus (Sakurajima Daikon) extracts

• Project/Area Number: 23K20284
• Project/Area Number (Other): 20H02936 (2020-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 加治屋 勝子 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (00379942)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐原 寿史 鹿児島大学, 総合科学域総合研究学系, 准教授 (90452333)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 桜島大根 / トリゴネリン / 血管内皮機能 / 一酸化窒素 / 予防 / カルシウムチャネル / eNOS

Outline of Research at the Start

研究代表者(加治屋)は、これまでに桜島大根由来トリゴネリンが血管内皮細胞層から放出される一酸化窒素(NO)の産生量を増加させ、血管の収縮・弛緩を制御している血管内皮機能を改善することを明らかにした。本研究では、トリゴネリンの特性解析をおこなうことで植物体内での位置付けを解明すると共に、これまでに明らかにしたトリゴネリンのNO産生機構の全容解明をおこない、真の循環器疾患予防を実現することを研究全体の目標としている。また、最終的にヒトが摂取する食材であることから、臨床試験により血管内皮機能の向上に必要な桜島大根の最適量及び摂取期間を科学的に証明し、トリゴネリンの実質必要量を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

循環器疾患の予防のためには強くしなやかに伸び縮みする血管を維持することが不可欠であり、これまでに桜島大根由来トリゴネリンが血管内皮細胞層から放出される一酸化窒素(NO)の産生量を増加させ、血管の収縮・弛緩を制御している血管内皮機能を改善することを明らかにした。本研究では、トリゴネリンの特性解析をおこなうことで植物体内での位置付けを解明すると共に、これまでに明らかにしたトリゴネリンのNO産生機構の全容解明をおこない、真の循環器疾患予防を実現することを研究全体の目標としている。また、最終的にヒトが摂取する食材であることから、臨床試験により血管内皮機能の向上に必要な桜島大根の最適量および摂取期間を科学的に証明し、トリゴネリンの実質必要量を明らかにする。
2022年度に研究計画①「トリゴネリンの特性解析」を終了し、①-1:桜島大根におけるトリゴネリンの安定生産の機序、①-2:桜島大根の産地や品種によるトリゴネリンの含有量、①-3:血管内皮機能改善効果を持つ桜島大根以外の大根類およびその他農産物、の3項目について明らかにすることができた。また、研究計画②「トリゴネリンによるNO産生機序の全容解明」について当初計画よりも早く着手した。2023年度は、②-1:NO産生機構のスタート地点であるCa2+チャネルとトリゴネリンの結合状況についてMOEでモデリングをおこない、他の関連化合物との明確な差を明らかにした。また、②-2:トリゴネリンの構造における結合特異性についてもMOEで予測した。さらに、研究計画③の血管内皮機能の向上に必要な桜島大根の最適量および摂取期間の評価をおこない、桜島大根の最適量及び摂取期間を明らかにすることができた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

予想以上の成果を得られたため、2024年度に実施予定だった実験項目も前倒して実施した。

Strategy for Future Research Activity

桜島大根の摂取を中止した後に、どのくらいで元に戻るのかを確認し、持続性について評価する。

Research Products

• [Journal Article] Sphingosylphosphorylcholine (SPC), a Causative Factor of SPC-Induced Vascular Smooth Muscle Cells Contraction, Is Taken Up via Endocytosis (2023)
  • Author(s): Natsuko Tsurudome, Yuji Minami, Katsuko Kajiya(責任著者)
  • Journal Title: Cells Volume: 12 Issue: 2 Pages: 1-13
  • DOI: 10.3390/cells12020265
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Composition and taste of beef, pork, and duck meat and bioregulatory functions of imidazole dipeptides in meat (2023)
  • Author(s): Katsuko Kajiya(責任著者), MadokaArino, Akari Koshio, Yuji Minami
  • Journal Title: Scientific Rports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-023-29351-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of fooding cultivation on the composition and quality of taro (Colocasia esculenta cv. Daikichi) (2022)
  • Author(s): Hiroki Yamanouchi, Kanae Tokimura, Nobuyuki Miura, Kazuhiro Ikezawa, Michio Onjo, Yuji Minamia, Katsuko Kajiya
  • Journal Title: Journal of The Science of Food and Agriculture Volume: 102 Issue: 4 Pages: 1372-1380
  • DOI: 10.1002/jsfa.11469
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fisetin, a major component derived from mulberry (Morus australis Poir.) leaves, prevents vascular abnormal contraction (2021)
  • Author(s): Natsuko Tsurudome, Yuji Minami, Katsuko Kajiya
  • Journal Title: Biofactors Volume: 48 Issue: 1 Pages: 56-66
  • DOI: 10.1002/biof.1798
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysis of natural colourant extracted from the pericarp of passion fruit (2021)
  • Author(s): Kawasoe Haruna、Wakamatsu Misato、Hamada Shoken、Arata Yui、Nagayoshi Kiho、Uchida Rio、Yamashita Rizu、Kishita Takashi、Yamanouchi Hiroki、Minami Yuji、Kajiya Katsuko
  • Journal Title: LWT-Food Science and Technology Volume: 136 Pages: 110412-110421
  • DOI: 10.1016/j.lwt.2020.110412
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characteristic Analysis of Trigonelline Contained in Raphanus sativus Cv. Sakurajima Daikon and Results from the First Trial Examining Its Vasodilator Properties in Humans (2020)
  • Author(s): Sasaki Maho、Nonoshita Yuri、Kajiya Takashi、Atsuchi Nobuhiko、Kido Megumi、Chu Djong-Chi、Juneja Lekh Raj、Minami Yuji、Kajiya Katsuko
  • Journal Title: Nutrients Volume: 12 Issue: 6 Pages: 1872-1872
  • DOI: 10.3390/nu12061872
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] スフィンゴ脂質作動性血管収縮に対するFisetinの作用機序解析 (2024)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 日本農芸化学会2024年度大会
• [Presentation] スフィンゴシルホスホリルコリンによる血管平滑筋細胞収縮に対する細胞膜脂質の影響 (2024)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 第101回日本生理学会大会
• [Presentation] ナタマメの降圧作用における活性成分の探索 (2023)
  • Author(s): 鈴木彩花、黄潤秀、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 第60回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 桜島大根による血管内皮機能の向上～基礎研究から臨床試験まで～ (2023)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Organizer: 第45回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 鹿児島産オクラの高血圧予防作用に寄与する主成分の同定 (2023)
  • Author(s): 榊原夢未、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 第28回日本フードファクター学会
• [Presentation] 緑茶成分が血管の痙攣を防ぐ仕組みを考える (2023)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Organizer: 第19回カテキン学会
  • Invited
• [Presentation] Effects of trigonelline, a regulator of vascular function, on human renal glomerular endothelial cell function (2023)
  • Author(s): Yuri Nonoshita, Yuji Minami, Katsuko Kajiya(責任者)
  • Organizer: The 100th Anniversary Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血圧調節作用を示す里芋の主要成分の探索 (2023)
  • Author(s): 小原佑輝、山之内博紀、南雄二、加治屋勝子(責任者)
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] Intracellular intake mechanism of SPC, a causative molecule for vascular abnormal contraction Natsuko Tsurud (2022)
  • Author(s): Natsuko Tsurudome, Yuji Minami, Katsuko Kajiya(責任者)
  • Organizer: The 39th Congress of International Union of Physiological Sciences
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 栽培地の異なる農産物が示す生体調節機能 (2022)
  • Author(s): 後田煕、南雄二、加治屋勝子(責任者)
  • Organizer: 第76回日本栄養・食糧学会
• [Presentation] 桑葉由来成分 Fisetin による血管異常収縮予防効果と病態形成メカニズムの検討 (2022)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子(責任者)
  • Organizer: 第44回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
• [Presentation] 血管弛緩により高血圧予防に寄与するオクラの解析 (2022)
  • Author(s): 榊原夢未、南雄二、加治屋勝子(責任者)
  • Organizer: 日本農芸化学会 2022 年度西日本支部大会
• [Presentation] Use of fisetin and mulberry leaves as nutraceuticals to prevent vascular abnormal contraction (2022)
  • Author(s): Natsuko Tsurudome, Yuji Minami, Katsuko Kajiya(責任者)
  • Organizer: 21th World Congress of Food Science & Technology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] トリゴネリンによる血管内皮機能改善作用のメカニズム解明 (2022)
  • Author(s): 坂口万里子、南雄二、加治屋勝子(責任者)
  • Organizer: 日本食品科学工学会西日本支部・日本栄養食糧学会九州沖縄支部2022年度合同支部大会
• [Presentation] Effects of trigonelline on human renal glomerular endothelial cell function (2022)
  • Author(s): Yuri Nonoshita, Yuji Minami, Katsuko Kajiya(責任者)
  • Organizer: 22nd IUNS-Internationa Congress of Nutrition
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of legumes, especially young pods of Jack-bean, on angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitory activities and identification of their active compounds (2021)
  • Author(s): Katsuko Kajiya
  • Organizer: The International Society of Traditional and Energing Medicine Integration
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fisetinによる血管異常収縮予防の可能性と細胞膜上マイクロドメインの役割 (2021)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 第63回日本平滑筋学会
• [Presentation] 鹿児島県特産物が持つ健康機能性 (2021)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Organizer: 健康・医療に関するシンポジウム
• [Presentation] 血圧調節機構に対する鹿児島県産薬用植物の影響 (2021)
  • Author(s): 山之内博紀、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 日本農芸化学会西日本・中四国・関西支部 2021年度合同鹿児島大会
• [Presentation] トリゴネリンによる一酸化窒素産生機構の解明 (2021)
  • Author(s): 佐々木真歩、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 第26回日本フードファクター学会
• [Presentation] 血管異常収縮の制御機構に対する Fisetin の関与 (2021)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 第26回日本フードファクター学会
• [Presentation] ヒマワリの脱脂種子の活用を目指した生体調節機能の探索 (2021)
  • Author(s): 佐藤咲希、川添華菜、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 日本農芸化学会2021年度大会（Online)
• [Presentation] 資源循環の取り組みから生まれたオイルの血管への作用 (2021)
  • Author(s): 川添華菜、佐藤咲希、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 日本農芸化学会2021年度大会（Online)
• [Presentation] 血管異常収縮を予防する桑葉の特性解析 (2021)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 日本農芸化学会2021年度大会（Online)
• [Presentation] Improvement effect of vascular endothelial function by trigonelline (2021)
  • Author(s): Katsuko Kajiya, Maho Sasaki, Yuri Nonoshita, Takashi Kajiya, Yuji Minami
  • Organizer: The 126th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists & The 98th Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 桑葉から新たに見出した血管異常収縮予防成分の同定と構造活性相関 (2020)
  • Author(s): 鶴留奈津子、南雄二、加治屋勝子
  • Organizer: 2020年度日本フードファクター学会・日本農芸化学会西日本支部合同大会（宮崎）
• [Presentation] Identification and characterization of a key component involved in mulberry leaves for preventing vasospasm (2020)
  • Author(s): Tsurudome Natsuko, Minami Yuji, Kajiya Katsuko
  • Organizer: JSBBA West 3rd Student Forum (Online)
  • Int'l Joint Research
• [Book] バイオサイエンスとインダストリー (2023)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Total Pages: 283
  • Publisher: バイオインダストリー協会
• [Book] 根っこのふしぎな世界-おいしい根っこのひみつは？ (2023)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Total Pages: 47
  • Publisher: 文研出版
  • ISBN: 9784580825987
• [Book] おいしさの科学とフードテック最前線 第16章 (2022)
  • Author(s): 野口愛子、加治屋勝子
  • Total Pages: 435
  • Publisher: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781316758
• [Book] 新・地域と大学 第4章 (2022)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Total Pages: 301
  • Publisher: 南方新社
  • ISBN: 9784861244704
• [Book] 経営倫理 (2021)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Total Pages: 27
  • Publisher: 経営倫理実践研究センター
• [Book] 養生七不可指南書 (2021)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Total Pages: 20
  • Publisher: 杉田玄白・小浜プロジェクト
• [Book] 経営倫理 (2021)
  • Author(s): 加治屋勝子
  • Total Pages: 2
  • Publisher: 経営倫理実験研究センター
• [Book] 月間HACCP (2021)
  • Author(s): 濱中大介、紙谷喜則、加治屋勝子、渡部由香、後藤貴文、北原兼文、橋本文雄
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 鶏卵肉情報センター
• [Remarks] 鹿児島大学農学部食料生命科学科生分子機能学研究室
  • URL: https://ace1.agri.kagoshima-u.ac.jp/agri0028/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血管内皮細胞の一酸化窒素産生を亢進する物質のスクリーニング方法 (2021)
  • Inventor(s): 大橋直、加治屋勝子
  • Industrial Property Rights Holder: 大橋直、加治屋勝子
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021
  • Acquisition Date: 2022
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血管攣縮抑制剤、血管攣縮予防剤、血管攣縮予防用経口組成物、血管攣縮抑制用経口組成物及び抗酸化剤 (2021)
  • Inventor(s): 加治屋勝子、竹之内俊夫
  • Industrial Property Rights Holder: 加治屋勝子、竹之内俊夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血管内皮細胞の一酸化窒素産生を亢進する物質のスクリーニング方法 (2021)
  • Inventor(s): 大橋直、加治屋勝子
  • Industrial Property Rights Holder: 大橋直、加治屋勝子
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血管攣縮抑制剤、血管攣縮予防剤、並びに血管攣縮予防用経口組成物及び血管攣縮抑制用経口組成物 (2020)
  • Inventor(s): 加治屋 勝子
  • Industrial Property Rights Holder: 加治屋 勝子
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
  • Acquisition Date: 2023
• [Patent(Industrial Property Rights)] 粉末状食品、飲料、及び粉末状食品の製造方法 (2020)
  • Inventor(s): 大橋直、加治屋勝子
  • Industrial Property Rights Holder: 大橋直、加治屋勝子
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血管攣縮抑制剤、血管攣縮予防剤、並びに血管攣縮予防用経口組成物及び血管攣縮抑制用経口組成物 (2020)
  • Inventor(s): 加治屋勝子、鶴留奈津子、宮園謹吉
  • Industrial Property Rights Holder: 加治屋勝子、鶴留奈津子、宮園謹吉
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血管攣縮抑制剤、血管攣縮予防剤、血管攣縮予防用経口組成物、血管攣縮抑制用経口組成物及び抗酸化剤 (2020)
  • Inventor(s): 加治屋勝子、竹之内俊夫
  • Industrial Property Rights Holder: 加治屋勝子、竹之内俊夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020