| 研究課題/領域番号 |
19K05877
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
菊地 あづさ 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30452048)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 一重項酸素 / 生体内光増感分子 / 一重項酸素生成抑制 / リボフラビン / プリン誘導体 |
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| 研究実績の概要 |
生体において光増感作用による多量の一重項酸素の発生により引き起こされる細胞へのダメージは，がんの発症や細胞壊死などの深刻なダメージに繋がる可能性が指摘されており，体内において光増感により発生した一重項酸素を速やかに消去することおよび一重項酸素生成そのものの抑制が不可欠となる。
水溶性ビタミンの一つであり，日常生活において紫外線にさらされる皮膚や眼に存在することが知られているリボフラビン（ビタミンB2）はUV-A(320-400 nm)およびUV-B(290-320 nm)紫外線を吸収して励起一重項状態となり，さらに項間交差により励起三重項状態となる。励起三重項状態のリボフラビンから基底状態の酸素分子にエネルギー移動すると酸素分子の最低電子励起状態である一重項酸素が生成する。リボフラビンによる一重項酸素の光増感生成量子収量は0.6と極めて大きく，リボフラビンは生体における代表的な一重項酸素光増感剤である。
本研究では，生体内に存在し，抗酸化作用が知られているビタミン類やプリン類よるリボフラビン光増感一重項酸素生成抑制について明らかにし，一重項酸素生成抑制機構についても明らかにした。パルスレーザー励起によるリボフラビンからの光増感生成した一重項酸素は，ビタミン類およびプリン類を添加すると消光されるが，代表的な抗酸化物質であるβカロテンの一重項酸素の消光速度定数と比較すると2桁ほど小さいことから，その消光メカニズムは電子-電子エネルギー移動によらないことが示唆された。さらに，ビタミン類およびプリン類を添加すると，一重項酸素生成量子収量が抑制されることを見出し，その生成抑制機構をリボフラビンの過渡吸収測定および蛍光寿命測定から明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
生体内光増感分子リボフラビンの光増感により生成する一重項酸素の生成に対して，生体にあるビタミンCおよびE類，プリン誘導体，カフェイン，アミノ酸等を消光剤として添加すると，一重項酸素の生成そのものが抑制されることを見出し，一重項酸素生成抑制メカニズムについても実験的に解明するまでに至ったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
食品の品質劣化防止や貯蔵，保存の面からより効果的な酸化防止の手段が求められている。食品の酸化には活性酸素種（ヒドロキシルラジカル，オゾン，一重項酸素，スーパーオキシドアニオンラジカルなど）が関わっていることが知られており，特に脂質過酸化に関係する活性酸素種はDNAの損傷や突然変異，細胞のがん化，老化に深く関与することが報告されている。
そこで，油脂の例として，リノール酸共存下において，食用色素赤色3号および赤色104号の添加により一重項酸素によるリノール酸の酸化反応が抑制されるかについて明らかにし，一重項酸素の生成抑制が脂質の酸化防止に有効かについて明らかにすることを次のステップとする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現有の近赤外発光測定装置を用いて，一部の実験が順調に進行したため，当初購入予定であった高速マルチチャンネル分光器一式を購入しなかったため。
次年度に，一重項酸素抑制による油脂の酸化抑制へと研究内容を展開させるため油脂と食用色素を用いた一重項酸素生成抑制効果の評価装置として，光学部品（レンズ，ミラー，偏光板，マウント）を購入し，近赤外発光測定装置を拡充し，実験に用いる予定である。
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