骨格筋萎縮を予防する食事性フラボノイドの作用機構解明

• Project/Area Number: 23780136
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Food science
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 向井 理恵 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 助教 (90547978)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: フラボノイド / 筋萎縮 / 機能性食品 / 骨格筋 / ケルセチン

Research Abstract

本研究では、フラボノイドを用いてユビキチンリガーゼの発現抑制を通じて廃用性筋萎縮を予防することを目的とした。研究計画では、フラボノイドのなかでもケルセチンを中心に研究を進めるとした。ケルセチンを摂取させることによりユビキチンリガーゼの発現を抑制するかは明らかにできなかったものの、筋萎縮にともなう酸化ストレスを抑制することが分かった。
筋萎縮を抑制した場合でも骨格筋成長に関わる体液性因子であるIGF-1の量に変化は無かったことから、この効果は骨格筋に直接影響した結果によると考えられた。骨格筋の分解と合成との分岐点であるAktのリン酸化については、ケルセチンによってリン酸化が向上した。この結果は、骨格筋の分解よりも合成の経路が活性化されていることを意味する。このように、食事性ケルセチンは、骨格筋での酸化ストレスを抑制し、骨格筋の分解を予防しうることが明らかとなった。
さらに、効果の高いフラボノイドとしてプレニルナリンゲニンを見出した。ユビキチンリガーゼの発現を抑制した。ユビキチンリガーゼの発現抑制には、PI3K-Akt経路が関与する可能性を明らかにし、学術論文として発表した。食品成分としての効果を考えるうえで重要な生体利用性についても検討したところ、血中への吸収は少ないものの、標的組織である骨格筋へ蓄積することがわかった。本研究の計画では、筋萎縮した場合にフラボノイドの蓄積性が変わるのではないかと予測を立てたが、その点については、正常な筋肉と萎縮のかかった筋肉との間に差は無かった。
本研究の成果は、フラボノイドが廃用性筋萎縮を予防するメカニズムとして、PI3K-Akt経路の活性化を見出した。抗酸化フラボノイドは、骨格筋内の酸化ストレスを減弱することも明らかにした。これらの成果が得られたのでフラボノイド含有食品の臨床試験を進めており、研究の発展につなげることができた。

Research Products

• [Journal Article] Effect of quercetin and its glucuronide metabolite upon 6-hydorxydopamine-induced oxidative damage in Neuro-2a cells. (2012)
  • Author(s): Mukai, R., Kawabata, K., Otsuka, S., Ishisaka, A., Kawai, Y., Ji, Z.S., Tsuboi, H., and Terao, J.
  • Journal Title: Free Radical Research Volume: 46 Issue: 8 Pages: 1019-1028
  • DOI: 10.3109/10715762.2012.673720
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of theinhibitory effects of quercetin-related flavonoids and catechins on themonoamine oxide-se-A reaction in mouse brain mitochondria Journal of Agricultural (2012)
  • Author(s): Bandaruk Y., Mukai R., Kawamura T., Nemoto H Terao J.
  • Journal Title: Food Chemistry Volume: 60 Issue: 41 Pages: 10270-10277
  • DOI: 10.1021/jf303055b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prevention of disusemuscle atrophy by dietary ingestion of 8-prenylnaringenin in denervated mice (2012)
  • Author(s): Mukai R., Horikawa H., Fujikura Y., Kawamura T., Nemoto H., Nikawa T.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Issue: 9 Pages: e45048-e45048
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0045048
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物フラボノイドの高機能化戦略-筋萎縮予防を中心に- (2012)
  • Author(s): 向井理恵
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部第14回若手シンポジウム「生物資源化学の新たな展開」
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-27
• [Presentation] プレニルフラボノイドによる廃用性筋萎縮予防の可能性 (2012)
  • Author(s): 向井理恵
  • Organizer: 第5回レドックス・ライフイノベーションシンポジウム
  • Place of Presentation: 味の素株式会社川崎事業所(神奈川県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-08
• [Presentation] プレニル化フラボノイドによる廃用性筋萎縮の予防 (2012)
  • Author(s): 向井理恵
  • Organizer: 第66回 日本栄養・食糧学会大会
  • Place of Presentation: 東北木学(宮城県)
• [Presentation] プレニル基の導入がケルセチンの生体利用性に与える影響 (2012)
  • Author(s): 向井理恵
  • Organizer: 第17回 日本フードファクター学会学術集会 第9回日本カテキン学会総会 合同大会
  • Place of Presentation: 静岡県男女共同参画センターあざれあ(静岡県)
• [Presentation] Antioxidative flavonoid quercetin suppresses disused muscle atrophy. (2012)
  • Author(s): Eie Muka
  • Organizer: Society for Free Radical Research International
  • Place of Presentation: ロンドン大学(ロンドン、UK)
• [Presentation] Effect of prenylation on the bioavailability of dietary flavonoids (2012)
  • Author(s): Rie Muka
  • Organizer: The International Society for Nutraceuticals and Functional Foods
  • Place of Presentation: Courtyard King Kameham eha's Kona Beach Hotel (ハワイ、USA)
• [Presentation] 筋萎縮抑制効果を示すプレニル化ケルセチンの生体利用性 (2012)
  • Author(s): 藤倉温、向井理恵ら
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部大会
  • Place of Presentation: 鳥取県、鳥取大学
• [Presentation] Bioavailability and muscle atrophy (2011)
  • Author(s): Rie Mukai, et al
  • Organizer: International Conference on Polyphenols and Health
  • Place of Presentation: Sitges, Barcelona, Spain
• [Presentation] Flavonoid derivatives prevent disuse muscle (2011)
  • Author(s): Rie Mukai, et al
  • Organizer: Internatinal Conference on Food Factors
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Presentation] Effect of prenylation on bioavailability (2011)
  • Author(s): Yutaka Fujikura, Rie Mukai, et al
  • Organizer: Internatinal Conference on Food Factors
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Presentation] 抗酸化フラボノイドの廃用性筋萎縮予防効果―モデル動物による評価- (2011)
  • Author(s): 向井理恵
  • Organizer: 第11回AOB研究会
  • Place of Presentation: 北海道、ルスツリゾートホテルアンドコンベンション
• [Presentation] ケルセチンの経口摂取による廃用性筋萎縮予防の可能性 (2011)
  • Author(s): 向井 理恵
  • Organizer: 第65回日本栄養・食糧学会大会
  • Place of Presentation: 東京都、お茶の水女子大学
• [Book] Functional Food (2011)
  • Author(s): 向井理恵、寺尾純二
  • Total Pages: 4
  • Publisher: フジメディカル出版