Metabolic Bioactivation by intestinal bacteria : Functional analysis of crocin glycosides

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08357
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 金城 順英 福岡大学, 薬学部, 教授 (00161612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土橋 良太 福岡大学, 薬学部, 助教 (00369026) ; 中野 大輔 福岡大学, 薬学部, 助教 (30509641)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 糖鎖部機能解析 / クロシン / 腸内細菌による代謝 / 合成糖鎖配糖体 / 神経細胞保護作用

Outline of Annual Research Achievements

糖鎖を有す植物成分、配糖体は天然に広く分布し、生薬や天然薬物の代表的有効成分としてよく知られている。ところが配糖体を経口摂取した場合、配糖体糖鎖が腸内細菌により代謝分解され、非糖部のみ腸管から吸収される。そのため、従来、真の有効成分として、糖鎖部は不要と考えられてきた。一方、サフランの有効成分配糖体crocinは神経細胞保護作用の研究において、非糖部（crocetin）のみでは全く活性を示さず、糖鎖部分も重要な役割を果たすことが動物実験において明らかとなり、パラダイムシフト的知見が得られた。そこで、このような糖鎖の持つ生体内現象を分子レベルで解明するためcrocin糖部の腸内細菌による代謝および化学的変換位基づく代謝の変化、さらには糖鎖と神経保護作用の関連に着目し、本研究を行なっている。
腸内細菌の代謝については、まず被験物質であるcrocinと代謝生成物と予想されるcrocetinを植物エキスより単離した。単離したcrocinを用いて代謝実験を行なったところ、いくつかの中間代謝物を経てcrocetinが生成したことが確認できた。また、その他の未知生成物の検討も行なっている。
合成糖鎖については、crocin様化合物の合成を試みたが、最終生成物が単離・精製できなかった。そこで、合成経路の再検討を行い、収率の向上を検討する。また、crocetin部分の変換が可能かを検討する予定である。
この研究により、crocinの腸内細菌の代謝経路やその後の動態などを明らかになれば、配糖体糖鎖の必要性を確認でき、大きな意義があると考える。また、crocinにおいては神経保護作用が動物実験で明らかとなっているので、配糖体の神経細胞への関与も明らかになれば新しい創薬のターゲットになると考える。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

1)腸内細菌による代謝の影響の解明について
腸内細菌の代謝については、まず被験物質であるcrocinと代謝生成物と予想されるcrocetinを植物エキスより単離した。昨年度確立した方法を用いて、単離したcrocinの代謝実験を行なったところ、いくつかの中間代謝物を経てcrocetinが生成したことが確認できた。また、その他の未知生成物の検討も行なっている。

2)化学的変換に基づく合成糖鎖配糖体の調製
crocetinとのカップリングを行なったが、最終生成物の反応段階の収率が悪く、単離・精製がうまくいっていない。そこで、糖鎖保護基の検討を行なっていく。また、crocetin部分の変換が可能かを検討する予定である。

Strategy for Future Research Activity

腸内細菌株による代謝の影響を確認する。理化学研究所微生物系保存施設（JCM）より購入した計29種類を用いる。代謝条件としては、GAM培地を用い、37℃、嫌気状態（N2 80%、CO2 10%、H2 10%）で行う。それらの代謝培養液よりOASIS HLBで代謝物を固相抽出し、HPLCを用いて分析を行う。まず、crocinの代謝を行い、配糖体の加水分解だけでなく、未知活性物質誕生の可能性を慎重に探る。続いて、合成糖鎖配糖体の代謝も合わせて行なう予定である。
一方、合成糖鎖の収率改善のために、保護基の再検討として、エステル保護基でなくエーテル系・シリル系などの保護基の検討も行う。また、crocetin部分も簡略化できないかを検討する。

Causes of Carryover

次年度は今年度実施した代謝実験や合成などを詳細に検討する必要があるので、それらに使用していく予定である。また、細胞を用いた神経細胞保護試験も行なっていく。