2014 Fiscal Year Annual Research Report
時間栄養学を視点とした機能性食品成分の探索と応用研究
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26220201
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
柴田 重信 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10162629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田原 優 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (80707399)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 時間栄養学 / 機能性食品 / 体内時計 / 抗肥満 / 運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体内時計作用栄養学の視点で以下の実験を行った。タンパク質・アミノ酸、脂質栄養素、漢方生薬、天然物化合物などを用いて、細胞、マウス個体、ヒトのリズムに対して作用する化合物群をスクリーニングし、有効な成分を見出す。まず、タンパク質100％の餌でも体内時計位相を変容する作用が見いだせた。これは、従来は食事中の炭水化物からの糖によるインスリン分泌が体内時計の位相を動かすことが知られていたものとは、異なった機序で体内時計を動かす仕組みの発見につながる。またアミノ酸では、ロイシン、ヒスチジン、システインなどが候補として挙がってきた。また、カフェインの作用を調べたところ、細胞レベルや個体レベルでも、体内時計の周期を延長させること、また、マウスの活動期の始めの投与で位相前進を、活動期の終わりの投与で位相後退を起こすことが分った。
時間栄養学の視点で以下の実験成果を得た。カフェイン朝投与は夕投与に比較して、より強い抗肥満効果を見出すことができた。一方、クロロゲン酸は朝投与に比較して夕投与で、より強い抗肥満効果を見出した。以上をまとめ、人社会に応用すれば、カフェインを含むコーヒーの朝投与は高肥満効果と体内時計のリセット効果をあらわし有用であり、一方、不眠予防や体内時計の夜型化予防とクロロゲン酸の抗肥満を期待するならば、デカフェの摂取は夕方に向いていることが示唆された。
1日2食と2回の輪回し運動の組み合わせが抗肥満効果に及ぼす影響について調べた。（１）朝食後に運動と夕食後に運動、（２）運動後に朝食と運動後に夕食、（３）と（４）は（１）と（２）の逆の組み合わせでおこなう。その結果、（１）の群は、内臓脂肪の蓄積が最も低く、また骨格筋の発達が一番大きかった。以上の結果、食事後の運動が効果的だったので、カフェインと運動のタイミングの組み合わせの研究が興味をもたれる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度で、カフェインの体内時計作用栄養学ならびに時間栄養学を明らかにしたことは、予想を上回るスピードの成果である。体内時計作用栄養学の視点では、朝のカフェイン摂取は体内時計に同調的に作用し、夕方の摂取は遅らせる作用が見られることから、朝摂取が好ましいとの結論を得た。本研究は、薬理学（pharmacology）分野ではimpact factor が一番高い雑誌のBr. J. Pharmacologyに掲載された。また、時間栄養学的な検討では、高脂肪食とカフェインもしくはカフェインとクロロゲン酸の朝摂取と夕摂取の比較では朝摂取で高肥満効果を見出すことができた。、
実際カフェインはヒトが日常的に摂取する食品成分であるので、ヒトへの応用研究などに期待が持てる。また研究を加速させるため、現在カフェインやクロロゲン酸の濃度が既知のコヒーやカフェインやカテキン類が既知の日本茶を協力会社を通して入手し、マウスの予備試験を開始したところである。
ところでヒトの摂食パターンは1日2－3食であり、マウスでそのようなモデル系を確立する必要があるが、初年度に装置の開発も含めて2食系を達成することができた。さらに、種々の生薬や天然物素材の体内時計への影響をスクリーニングすることになっていた。初年度は、フラボン系化合物のスクリーニングの大部分を終え、体内時計に作用するという観点からノビレチンという有力な候補化合物を得ることができた。ノビレチンは体内時計の振幅を増大させ、また周期を大きく延ばすことが分かった。また、投与時刻依存的に体内時計の位相を動かすことも見出した。このように、日常的に摂取するであろうフラボン系食品由来化合物のなかから有力な候補を得たことは、初年度の研究から十分な成果が得られたと判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
カフェインを含むコーヒーやデカフェさらに日本茶、高カテキン含有日本茶などを用いて、時間栄養学の研究をマウスとヒトで加速させる。このために、当初は3年目に用意していたヒトを対象とした研究を前倒して始める。現在、ヒトを対象として、高カテキン含有日本茶と、αーサイクロデキストリンを含む飲料を朝食時に飲用する場合と夕食時に飲用する場合の、食事性の血糖値や脂質・遊離脂肪酸量を測定し、いずれの摂取時刻が効果的かを検証する計画を倫理申請している。
先に述べたカフェイン以外の既存の抗肥満効果を有するトクホ化合物（DHA/EPA, サイクロデキストリン、カテキン）などが、摂取タイミングで効果が異なる可能性を、まずはマウスで調べる。この場合、これらの化合物の体内時計に対する作用ならびに、抗肥満効果の朝投与と夕投与の比較を行う。炭水化物―糖の取り込み代謝に対する作用と脂質の取り込み代謝に対する作用を区別して研究を進める。
細胞レベルの漢方薬や生薬の体内時計の周期・位相・振幅に対する作用のスクリーニングを加速させ、本年度以内には終わらせる。次に有用な生薬の組み合わせを見出し、新規な漢方処方を提案する。さらにこれらの有用な生薬の組合せ、あるいはこれらの生薬の高含有量を示す漢方薬をマウスのインビボで評価する。この方法は、生体の体内時計機構に作用するか、否かを正確に評価できる系である。また、タンパク質やアミノ酸による体内時計の同調メカニズムを明らかにする。特に、インスリンとは異なったシグナル伝達を意識して周期延長や同調効果がタンパク質リン酸化を介している可能性について調べる。一方で、タンパク質やアミノ酸の摂取は筋肉の増大、脳内伝達物質の合成にに寄与することが良く知られているので、時間栄養の視点からタンパク質やアミノ酸の朝食や夕食のいずれがより、筋や脳の働きに役立つかを明らかにする。
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[Presentation] 食と体内時計のサイエンス2014
Author(s)
柴田重信
Organizer
第6回慶應義塾生命科学シンポジウム
Place of Presentation
慶應義塾大学三田キャンパス北館ホール
Year and Date
2014-12-03 – 2014-12-03
Invited
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[Presentation] 時間栄養学について2014
Author(s)
柴田重信
Organizer
第2回地域保健関係職員等研修会
Place of Presentation
いわき市総合保健福祉センター
Year and Date
2014-10-09 – 2014-10-09
Invited
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[Presentation] 脂質代謝と時間栄養学2014
Author(s)
柴田重信
Organizer
日本油脂学会第53回年会プログラム
Place of Presentation
ホテルロイトン札幌
Year and Date
2014-09-11 – 2014-09-11
Invited
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[Presentation] 脂質の時間栄養学2014
Author(s)
柴田重信
Organizer
日本脂質栄養学会第23回大会
Place of Presentation
東京国際交流館プラザ平成会議施設
Year and Date
2014-08-30 – 2014-08-30
Invited
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