2023 Fiscal Year Research-status Report
食用ハーブ由来グルタミン酸代謝関連酵素阻害物質による抗うつ作用の解明
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22K05484
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| Research Institution | Nakamura Gakuen University Junior College |
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Principal Investigator |
島田 淳巳 中村学園大学短期大学部, 食物栄養学科, 教授 (80289347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 浩司 川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 准教授 (60725068)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | グルタミナーゼ / GABase / 阻害物質 / ローレル葉 / アシル化フラボノールモノグリコシド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系において、興奮性神経伝達物質のグルタミン酸と抑制性神経伝達物質のγアミノ酪酸（GABA）のバランスが崩れると、精神疾患の発症につながると考えられている。本研究では、食用ハーブ由来成分がグルタミンからグルタミン酸を産生するグルタミナーゼとGABA分解酵素（GABAse）阻害（これ以降、酵素阻害という）作用を示すことを明らかにし、うつ病モデルマウスを用い、抗うつ効果を示す酵素阻害物質の作用機序を解明し、うつ病予防に寄与する新規機能性表示食品と抗うつ薬開発の端緒を開くことを目的としている。令和5年度は、① 食用ハーブ由来酵素阻害物質の構造決定、② 酵素阻害物質の構造－活性相関について得られた成果を報告する。
ローレル葉由来酵素阻害物質としてkaempferol-3-O-(4”-E-p-coumaroyl)-α-L- rhamnopyranoside (1), kaempferol-3-O-(3”,4”-di-E-p-coumaroyl)-α-L-rhamnopyranoside (2) and kaempferol-3-O-(2”,4”-di-E-p-coumaroyl)-α-L-rhamnopyranoside (3)の構造を同定した。これらは、acylated flavonol monoglycosides構造を有する類縁体であり、それぞれのグルタミナーゼ阻害活性（IC50）は0.34 mM, 0.13 mM, 0.14 mMであり、GABase阻害活性は0.24 mM, 0.14 mM, 0.12 mMであった。両阻害活性の結果から、coumaroyl基の数が阻害活性を促進することを明らかにし、学術雑誌に報告した(Shimada et al., 2023)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、①ハーブ由来酵素阻害物質の単離・構造決定、② 酵素阻害物質の構造－活性相関と③ うつ病モデルマウスによる抗うつ効果の確認を目標とし、これまでの研究の進捗状況を報告する。
柿葉エキス由来の3種類の酵素阻害物質として、rotungenic acid、barbinervic acidとursolic acidを発見した。これら3種類の酵素阻害物質は、pentacyclic triterpene acid構造を有し、水酸基の数が阻害活性を促進することを明らかにした。次に、ローレル葉由来の3種類の酵素阻害物質として、kaempferol-3-O-(4”-E-p-coumaroyl)-α-L-rhamnopyranoside (1), kaempferol-3-O-(3”,4”-di-E-p-coumaroyl)-α-L-rhamnopyranoside (2) and kaempferol-3-O-(2”,4”-di-E-p-coumaroyl)-α-L-rhamnopyranoside (3)を発見した。これら3種類の酵素阻害物質は、acylated flavonol monoglycoside構造を有し、coumaroyl基の数が阻害活性を促進することを明らかにした。
うつ病モデルマウスによる抗うつ効果の確認では、正常なマウスを用い薬剤投与量の予備検討を実施し、30 mg/kg濃度で抗うつ効果を検討することにした。社会的敗北ストレスマウスを量産するために、設計した専用ケージを用いて試行錯誤を繰り返したが、阻害物質投与試験を実施するための数を確保できず、抗うつ作用の確認には至っていない。チューブ内でマウスを拘束する慢性拘束ストレスがうつ様症状を示すため、今後はこの方法で作成したうつ病モデルマウスを用い抗うつ効果を検討する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策について以下に述べる。1、酵素阻害物質含有ハーブティー処方の開発：本研究で用いたハーブに加え、他のハーブについても官能評価し、より飲みやすいハーブティーとするために、ブレンド処方を検討する。2、顕著なグルタミナーゼ阻害活性を示すrotungenic acidとbarbinervic acidは、動物試験に必要な量を出来るだけ確保するため、カキ葉エキスから両化合物を精製単離する。３，酵素阻害物質の抗うつ効果の検討：酵素阻害物質をうつ病モデルマウスに与え、抑うつ様行動を評価する尾懸垂試験・強制水泳テストを実施し、抗うつ効果を検討する。４、抗うつ効果を示す酵素阻害物質の作用機序の検討：興奮毒性による神経細胞死の機序としては、グルタミナーゼとグルタミン酸受容体の過剰活性化とグルタミン酸輸送体の抑制が知られている（田中、2017）。また、GABA受容体の作用を刺激または増加させる薬物であるGABAアゴニストが、抗うつ作用を示すことが報告されている（神庭ら、2005）。そのため、酵素阻害物質を投与し高い抗うつ効果を示すモデルマウスから摘出した脳の記憶形成の中枢である海馬組織片を用い、免疫染色を行いグルタミン酸受容体とGABA受容体、およびグルタミン酸輸送体とGABA輸送体の発現量と分布を検討する。
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| Causes of Carryover |
現在までの進捗状況と今後の研究の推進方策に示したように、令和５年度に計画していた研究は、技術的制約のためその進捗は遅れている。しかし、うつ病モデルマウスを量産し、酵素阻害剤の抗うつ作用を検討することができれば、期待される成果を上げることは可能である。令和５年度に社会的敗北ストレスマウスを量産するために、設計した専用ケージを用いてストレスマウスを準備しようとしたが、阻害物質投与試験を実施するための数を確保できなかった。うつ様モデルマウスとして慢性拘束ストレスマウスに変更し現在予備試験を実施しているが、モデルマウスを使用する抗うつ効果の検討が始まらなかったため、次年度使用額が生じた。
今後は、酵素阻害剤の抗うつ作用とハーブティー処方の開発に予算と研究を集約し、成果が上がるよう令和６年度は研究を実施する予定である。
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