Effect of S. sonchifolius on glycative stress-induced alteration of bone remodeling

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05510
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 高部 稚子 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (00436594)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 糖化ストレス / 骨代謝異常 / 食用植物

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、慢性的な高血糖によりAGEsの蓄積が亢進しているとされる。AGEsが生体に与えるストレスを糖化ストレスと呼ぶ。
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、糖化ストレスが骨機能に与える影響について着目した。申請者らはAGEsが骨芽細胞・破骨細胞双方の細胞分化を抑制することを報告している。
本課題は、糖化ストレスが破骨細胞分化に与える影響に対するヤーコンの有用性について明らかにすることを目的とした。ヤーコンは申請者らが500種類以上の食用植物の中で強いAGEs産生抑制・分解亢進作用を有する植物として見出した植物であり、本課題において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。更に、AGEsが破骨細胞分化を抑制するメカニズムについて、細胞分化に関わる遺伝子の発現抑制が原因の一端であること、また、その遺伝子の発現制御を行う転写因子の減少をヤーコン抽出物が回復させることで、ヤーコン抽出物がAGEsによる破骨細胞分化抑制を軽減することを示した。