2014 Fiscal Year Research-status Report
疲労診断バイオマーカーの探索による疲労予防食品開発への展開
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26560070
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
湊 健一郎 名城大学, 農学部, 准教授 (10341728)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 抗疲労食品 / バイオマーカー / ミクログリア / 食用きのこ / 香辛料 / 抗炎症 / ホメオスタシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では脳内における炎症を「疲労」のマーカーとして，正確かつ簡易的な疲労診断方法の確立を目指す。これまでの成果を基に，以下の基本的かつ重要な項目Ｉ，ＩＩを調査して，疲労予知・診断に有効なバイオマーカーの探索を主たる目的とする。
I.神経系マクロファージであるミクログリアの炎症時における，サイトカインおよびストレスホルモン（コルチゾール）産生の時間的変動および生産量の関連性解明による疲労バイオマーカーの探索
II.上記バイオマーカーを利用したスクリーニング手法を用いた種々の食品因子の抗疲労効果の評価
26年度の実績は，BALB/cマウスを用いた動物実験により，LPS鼻腔内投与によるマクロファージにおける炎症性サイトカインTNF-α, IL-1βおよびIL-12mRNAsの増加を認めた。同時に数種類の食用キノコ抽出物を，同様に7日間鼻腔内投与してその抑制効果を調べたが，顕著な抑制効果を示さなかった。培養細胞MG6(ミクログリアcell line)を用いたin vitroの実験系においては，タモギタケ抽出物に炎症性サイトカイン産生抑制効果が認められたため，27年度以降で，投与量，期間の検討をおこない，動物実験による本抽出物の炎症抑制効果を再検討することを予定している。また，シナモンに含まれるシンナムアルデヒドにもMG6を用いた炎症抑制実験において，顕著な抑制効果を示したが，本食品因子においては匂いが非常にきついため，嗜好性の面から動物実験に適した投与量の決定に至っておらず，その検討をおこなっているところである。炎症発生機構としては，免疫系と同様にIL-1β，TNF－αやNO(Nitric oxide)などの炎症誘導物質（サイトカイン）の持続的産生による，細胞傷害が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，疲労において重要とされる「ミクログリア」の炎症反応を指標にして，炎症誘発刺激を受けた実験動物のミクログリアより分泌される炎症性サイトカインTNF-α,IL-1β,IL-6およびIL-12さらにNO (Nitric oxide)の産生パターンを測定する計画であった。さらに，それら産生パターンと血中分泌ストレスホルモン（コルチゾール）の検出時期との関連性を調べて，どのサイトカインもしくはフリーラジカルが，「疲労診断用バイオマーカー」の候補になり得るか検証することも予定していた。さらには，候補となるバイオマーカーの産生抑制効果を指標として，抗疲労食品の一次スクリーニングをおこなうことも検討した。これらのうち，BALB/cマウスを用いた動物実験により，LPS鼻腔内投与によるマクロファージにおける炎症性サイトカインTNF-α, IL-1βおよびIL-12mRNAsの増加を認めた。同時に数種類の食用キノコ抽出物を，同様に7日間鼻腔内投与してその抑制効果を調べたが，顕著な抑制効果を示さなかった。培養細胞MG6(ミクログリアcell line)を用いたin vitroの実験系においては，タモギタケ抽出物に炎症性サイトカイン産生抑制効果が認められたため，27年度以降で，投与量，期間の検討をおこない，動物実験による本抽出物の炎症抑制効果を再検討することを予定している。また，シナモンに含まれるシンナムアルデヒドにもMG6を用いた炎症抑制実験において，顕著な抑制効果を示したが，本食品因子においては匂いが非常にきついため，嗜好性の面から動物実験に適した投与量の決定に至っておらず，その検討をおこなっているところである。動物実験による疲労炎症バイオマーカーの決定においては，コルチゾール産生量との相関性を調査中のため最終的な決定に至っておらず，この点についても継続して調査する。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き以下の項目について実験をおこない，最終的に疲労診断マーカーの検討およびそれらを用いた抗疲労食品のスクリーニングをおこなう。
（ア）神経系マクロファージであるミクログリアの炎症時における，サイトカインおよびストレスホルモン（コルチゾール）発生の経時的変動とそれらの関連性解明による疲労バイオマーカーの確立
（イ）候補となる疲労バイオマーカーを用いた，簡易的かつ迅速な測定方法の確立
実験（ア）について26年度に引き続き，実験動物を用いて疲労バイオマーカーの探索をおこなう。疲労誘発剤としては，炎症性サイトカインの動向が確認し易いためLPSを採用する。それとともに（イ）を遂行するために，コルチゾールの発生時間および産生量との関連性や相関性が高いサイトカインを調べて，疲労測定候補マーカーとして実用化に向けた簡便かつ迅速な測定方法を検証する。測定するサイトカインは，IL-1β,IL-6, TNF-αを採用する。実用化を見据えて，検出試薬の感度が上昇していることと，測定機器が比較的安価になってきたことから，抗原抗体反応を利用した測定方法のうち，ELISAによる測定方法を検討する。
本研究期間中では，いくつかの食品の抗疲労効果をスクリーニングする。まずはそれら食品の粗抽出物について，実験動物に摂食させて（イ）の手法により，それらの抗疲労効果を検討する。炎症性サイトカインの産生抑制効果とともに，ミクログリアはその炎症状態をネガティブフィードバックにより抑制する目的で，BDNF（脳由来神経栄養因子），TGF-β1,IL-4およびIL-10といった，神経再生を誘導するサイトカインを分泌するため，それらサイトカイン類の動向も調べることとする。機能性食品の開発を見据えて，培養細胞（MG6細胞株）を用いたin vitro実験にフィードバックさせることにより炎症抑制機構の解明も試みる。
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| Causes of Carryover |
主に培養細胞を用いた炎症抑制効果を実施していたため，動物実験用に計画していた予算の執行をおこなわなかった。また試験試料である食用キノコ抽出物および香辛料抽出物について，本年度の実験については本実験までに調製していた量で充分であったため，新たに抽出・分離をおこなう必要がなかったため。さらには使用した試薬および器具類さらには測定機器とその消耗品について，共通使用のものでの対応が可能であったため，新たに購入する必要がなかったことが挙げられる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度での成果により，本実験において調査対象となる試料が当初予定していたものよりも多くなることが予測できる。そのため，次年度以降の実験動物の購入量が増加することが見込まれる。そこで次年度使用額は主に動物実験に使用する。具体的には実験動物の購入，およびサイトカイン類検出用の各種蛍光試薬と抗体の購入を計画している。
また動物実験の増加に伴い，試料の調製量が多くなることが予測できる。試料抽出物の大量調製をおこなうための有機溶媒の購入を予定している。
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[Journal Article] Safety evaluation of Grifola gargal, an edible basidiomycete from Chile2014
Author(s)
Harada, E., Morizono, T., Minato, K., Ohara, A., Hasegawa, T.
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Journal Title
Mushroom Science and Biotechnology
Volume: 22
Pages: 79-85
Peer Reviewed
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