糖化ストレスによる骨機能阻害に対するS. sonchifoliusの効果

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05510
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 高部 稚子 同志社大学, 生命医科学部, 准教授 (00436594)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 糖化ストレス / ヤーコン / 骨粗鬆症

Outline of Annual Research Achievements

糖化反応は、血中の過剰な糖とタンパク質との非酵素的な反応であり、様々なタンパク糖化最終産物(AGEs)が生体内で産生される。AGEsの生成・蓄積はタンパクの機能不全や炎症惹起に関わることから、近年、疾病予防のターゲットとされてきた。特に糖尿病は、慢性的な高血糖の結果AGEsの蓄積が亢進していると考えられており、糖尿病関連疾患とAGEsに関する報告が多くなされている。
骨は通常、骨芽細胞による骨新生と破骨細胞による骨破壊のバランスが保たれており、このバランスが崩壊することによる骨質・骨量の低下は骨折の危険因子となる。これまで骨粗鬆症やそれに伴う骨折は、加齢によるホルモンバランスの崩壊が要因であると考えられてきたが、それ以外にも糖尿病患者に骨折の罹患率が健常者と比べ高いこと、骨折部位の骨コラーゲン中に架橋性AGEsの一種であるペントシジンの蓄積が認められていること、ペントシジンによる骨コラーゲン中の不要な架橋形成が骨の弾性低下に繋がることが報告されていることなどから、糖化反応やAGEs、特にペントシジンの蓄積が骨機能に与える影響について研究がなされてきた。申請者らはその中でも、AGEsが骨芽細胞・破骨細胞分化に与える影響について培養細胞を用いた研究を行ってきた。
本年度は、申請者らがこれまでに500種類以上の食用植物から選定した、AGEs産生抑制・分解亢進作用を有する植物であるSmallanthus sonchifolius (和名: ヤーコン)に含まれる、ペントシジン産生抑制有用成分並びにAGEsとタンパク質との架橋を切断する成分を同定した。これにより、次年度以降に行うAGEsが破骨細胞に与える影響に関するメカニズム解析においてより詳細な検討ができるものと考えている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題におけるH30年度の計画は、すべて達成した為。
具体的には、H30年度は、申請者が500種類以上の食用植物から選定したAGEs産生抑制・分解亢進作用を有する植物であるヤーコンについて、ペントシジン産生抑制作用成分の探索を行うことを課題とした。
初めに複数の還元性物質(AGEs化物質)を用い、骨コラーゲンであるI型コラーゲンと反応後のペントシジン量を測定することで、今後の検証に適切な糖化モデルを構築した。次にヤーコン抽出液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて分離分画し、各画分を糖化モデルに加え、ペントシジン産生抑制能を評価した。その結果、ヤーコンに含まれる特徴成分の1つである2,3,5-トリカフェオイルアルトラル酸(TCAA)に強いペントシジン産生抑制作用が認められた。また、AGEsとタンパク質との架橋構造であるαジケトン構造を切断することによりAGEs架橋切断能を評価するモデルにおいても、TCAAは高い切断活性を示した。

Strategy for Future Research Activity

申請者らはマウスマクロファージ由来RAW264.7細胞におけるReceptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL)誘導性破骨細胞分化をAGEsが抑制することを報告している。破骨細胞分化は、主に前駆細胞からのTRAP陽性細胞への分化と、その後の細胞融合による多核化からなるが、AGEsはそのどちらも抑制した。
今後は、AGEsによる破骨細胞分化抑制メカニズムの解明を目指し、特に細胞融合阻害に必須であるタンパク質の転写調節を中心に解析する予定である。併せてヤーコン抽出物及びTCAAの効果を明らかにすることで、ヤーコンの有用性について知見を得る。