Effect of anti-stress ingredients on rat endocrine system via nerve

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05515
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 中村 浩蔵 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (20345763)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中嶌 岳郎 信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (30581011)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 抗ストレス / 機能性食品 / 神経活動 / テレメトリー法 / 血圧

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、抗ストレス食品成分摂取が神経活動を介して生体に与える急性影響を明らかにすることを目的とする。そのために、抗ストレス食品成分単回経口投与後の、アドレナリン（AD）、ノルアドレナリン（NAD）、ドーパミン（DA）の尿中レベルをLC-MS/MSで定量、コルチコステロンを市販のELISAキットで、神経活動と血圧の変化をテレメトリー法で測定した。抗ストレス食品成分としてγ-アミノ酪酸（GABA）、テアニン、アセチルコリン（ACh）、D-ラクトイルコリン（LCh）、ケルセチン配糖体（イソクエルシトリン、IQ）、ゲニポシド酸（GEA）を用い、サンプル濃度10^-6 mol/kg(b.w.)で正常血圧のスプラーグ・ドーリーラット（SDR）および高血圧自然発症ラット（SHR）へ単回経口投与した。コントロールには純水を用いた。テレメトリー法では、受信機の圧力センサを腹部大動脈に挿入、神経電位センサを腎交感神経に装着し、サンプリング周波数1kHzでデータを収集した。その結果、SDRではGEA摂取で有意にDAが低下、SHRではACh摂取でADとNADが、IQ摂取でNADが有意に低下した。コルチコステロンの変化はなかった。AChとGABA摂取による神経活動と血圧への影響は、SDRでは、GABA摂取で収縮期血圧が有意に上昇、ACh、GABA摂取で腎交感神経活動が低値を示した（有意差なし）。SHRではACh摂取で収縮期血圧および腎交感神経活動が有意に低下したが、GABA摂取では血圧に変化は無く、腎交感神経活動が有意に上昇した。GABA、ACh摂取後、GABA血中濃度は上昇したが、ACh血中濃度の変化はほとんど無かった。本研究で明らかとなった、抗ストレス食品成分の内因性ストレス物質および神経活動への影響、体内動態は、ストレス社会における健康実現のためのストレス低減食品開発の基礎知見となる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予定していた正常血圧ラットSDRおよび高血圧ラットSHRを用いた抗ストレス食品成分の内因性ストレス関与物質および神経活動に与える影響、体内動態調査を終了した。調査した内因性ストレス物質であるアドレナリン（AD）、ノルアドレナリン（NAD）、ドーパミン（DA）は、ストレス性神経である交感神経末梢から放出され一部が尿中に排出される。24時間尿含量を調べることで、生体内での交感神経活動を推定できる。コルチコステロンはストレス応答物質でありストレスで濃度が上昇する。予備的な試験でACh以外は神経活動への影響が弱かったため、AChとストレス緩和機能性食品に広く利用されているGABAに絞り込んでテレメトリー法による試験を行った。SHRは病態モデルであるため、手術の成功率低下や神経活動測定の不具合が懸念されたが、大腿動脈からの血圧センサ挿入による致死性ダメージの回避、絶縁流動体利用による神経電位確保によってSDRと同等の成功率と神経活動測定が可能であった。
試験に用いた用量で神経活動に作用し内因性ストレス関与物質を低下させると考えられたのはACh、IQ、GEAであった。また、SDR、SHRで効果が異なり、AChとIQは高血圧状態で効果的に作用し、AChはSHRの腎交感神経活動を有意に抑制した。交感神経活動が亢進していると報告されている高血圧状態では、正常血圧に比べて食品成分で交感神経活動が抑制されやすい可能性が明らかとなった。経口摂取したAChは、生体内に吸収されにくいものの、交感神経活動抑制によるストレス緩和効果が期待できる。一方で、GABA摂取の効果はみられなかった。これは有効用量の差に起因すると考えられ、同じ効果を得るためには、より多くのGABAが必要であると考えられた。

Strategy for Future Research Activity

本試験で最も抗ストレス効果が見られたAChは、経口摂取後に血中濃度が上昇しなかった。一般的には、食品成分は体内に吸収されて作用すると考えられているため、意外な結果である。そこで、経口摂取AChのより詳細な血中動態調査を、門脈カニュレーション手術を施したラットで行う予定である。安定同位体標識したAChを経口投与後、門脈血を経時的に採取しLC-MS/MSで定量する。安定同位体標識AChは、通常のAChと同じ物理化学的性質を有するが、分子量が異なるためLC-MS/MSで選択的に定量できる。ラットへの門脈カニュレーション手術は、麻酔下で開腹後，腸間膜静脈および胃静脈の間を駆血しポリウレタン製カテーテルチューブを挿入、固定した後、皮下トンネルを通して背部から採血口を露出させて切開部を縫合して行う。手術後、1週間の回復期間を設けた後、単回経口投与、経時的に採血を行い、詳細な血中動態を明らかにする。門脈カニュレーション手術の手法は確立しているため問題なく試験を実施できる見込みである。