2017 Fiscal Year Research-status Report
蛋白糖鎖を介した食物繊維の新規高血糖制御メカニズムの解明と応用性の検討
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16K14922
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| Research Institution | Ochanomizu University |
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Principal Investigator |
飯田 薫子 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (50375458)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 食後高血糖 / 消化酵素 / アミラーゼ / 食物繊維 / マンナン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、糖尿病の蔓延が社会的な問題となっており、その合併症の予防には適切な血糖コントロールが不可欠である。食物繊維には血糖低下作用があることが広く知られているが、繊維の種類によりその作用の程度に違いがあることが報告されており、各食物繊維の作用機序は一律ではなく独自の分子機構があることが示唆される。そこで本研究では、食物繊維の一種であるグルコマンナンが、糖質分解酵素である膵α-アミラーゼ（Pancreatic α-amylase:PA）とスクラーゼ・イソマルターゼ(Sucrase-Isomaltase :SI) の相互機構に影響を与え、その結果として血糖上昇を抑制する可能性について検討を行った。
昨年度の検討では、マウス小腸を用いたPAとSIの免疫二重染色を確立し、摂食下マウス小腸でPAとSIが共局在することを明らかとした。そこでPAがSIに結合する際に認識するとされる高マンノース型糖鎖と類似構造を持つグルコマンナンを、デンプンとともにマウスに投与し、血糖上昇変化、PAの局在変化、SIのマルトース分解活性の変化を検討した。さらに、Caco-2細胞を用いて、PA単独、またはPAとマンナンを同時負荷した際の、細胞のSIのマルトース分解活性について、マンナンの濃度を様々に変更して検討を行った。
結果として、マウスへのグルコマンナン経口投与により、デンプン投与後の血糖値の上昇率は低下傾向を示したものの、小腸粘膜でのPAの局在やSIのマルトース分解活性には変化が見られなかった。一方でCaco-2細胞による検討では、PAがSIのマルトース分解活性を増強することが示され、高濃度のマンナン負荷により、このPAのSI活性増強作用が抑制される傾向が見られた。このようにin vitroとin vivoで一致した結果が得られなかった理由の１つとして、使用するマンナン濃度の違いが考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、既報においてin vitroで認められている「糖鎖を介したPAとSIの結合および相互作用」について生体内での再現性を検討するとともに、食物繊維の血糖上昇抑制効果の分子メカニズムを明らかとし、食後高血糖制御への応用性を探ることである。本年度は食物繊維であるグルコマンナンをマウスに投与し、PAとSIの相互作用に与える影響について生体内で検討することができた。また、培養細胞を用いた検討においては、高濃度のマンナンがPAのSI活性制御に影響を与える可能性を示した。
このように研究は概ね計画通りに進行しており、また部分的ではあるものの、食物繊維であるグルコマンナンがPAやSIといった糖質分解酵素に直接働きかけ、食後高血糖を制御する可能性を示す事ができたことから、研究は予定通りに進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果においては、① in vitroの検討において使用したマンナン量が経口摂取により得られる生体内濃度に比べ高濃度であること、② in vitroで得られた結果について、in vivoで一致した結果が得られなかったこと、などが検討課題として挙げられる。そこで、次年度は動物実験および細胞実験共に、投与するマンナンもしくはグルコマンナンの量を検討し、本年度と同様の検討を再度行う予定である。
一方で、これまで複数回行ったマウスでの検討では、グルコマンナンがデンプン投与後の血糖上昇を抑制する現象は認められるものの、そのメカニズムとして「PAとSIの相互作用に影響を与え、SI活性を制御することで高血糖を抑制する」という仮説に合致した結果は得られていない。そこでグルコマンナンの血糖上昇抑制作用については、上記の検討に並行し、他のメカニズムも視野に入れて実験を進めることとする。
近年、グルコマンナンが様々な疾患に対して改善効果を有することが分かってきており (Behera SSら、Int J Biol Macromol. 92, 2016) 、その作用カニズムとして、本食物繊維がプレバイオティクス様の作用を有し、腸内の大腸菌の増加を抑制して、生体の炎症性病態を制御する可能性が報告されている。そこでグルコマンナンの経口投与実験においては、PAとSIの結合や小腸粘膜でのSI活性の検討に加えて、大腸内細菌叢の変化や各種バクテリア酵素活性の変化、血中のLPS濃度や各種炎症マーカーの変化などを合わせて検討していく。
以上の検討を通じて、グルコマンナンなどの食物繊維が持つ独自の血糖制御機構を明らかとし、その応用性について総合的に検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度は研究費の一部が次年度繰越金となった。
次年度使用額が生じた主な理由としては、今年度（2017年度）は初回申請時に予想した2017年度見込み必要経費とほぼ匹敵する額を研究に使用したが、2016年度から繰り越した未使用額があり、その一部が今年度の未使用額として残存したためである。
この次年度使用額については主に、動物実験における飼養関連費用および実験消耗品購入費用、次年度における学会での成果発表のための旅費、論文投稿費用等にあてて使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
