JP2002000193A - 乳塩基性シスタチン高含有画分及びその分解物の製造法 - Google Patents
乳塩基性シスタチン高含有画分及びその分解物の製造法Info
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Abstract
の骨関節疾患並びに歯周病等の予防及び改善のための飲
食品、医薬及び飼料への使用に適する乳塩基性シスタチ
ン高含有画分及びその分解物の提供。 【解決手段】 乳由来の塩基性タンパク質画分を、必要
に応じて、加熱し、生じた沈殿を除去して得られる上清
を回収し、この上清にアルコールを添加し、生じた沈殿
を除去して乳塩基性シスタチン高含有画分を回収し、ヘ
パリン等の含硫酸基担体と接触させて担体に吸着しない
画分を回収し、この画分を分画分子量10〜50kDa の限外
濾過膜で処理して透過液を回収して乳塩基性シスタチン
高含有画分を製造する。また、この乳塩基性シスタチン
高含有画分をプロテアーゼで分解してシスタチン高含有
画分分解物を製造する。
Description
ンパク質画分より乳塩基性シスタチン高含有画分を製造
する方法に関する。また、本発明は、得られた乳塩基性
シスタチン高含有画分をプロテアーゼで分解することに
よって乳塩基性シスタチン高含有画分分解物を製造する
方法に関する。さらに、本発明は、これらの乳塩基性シ
スタチン高含有画分及び/又は乳塩基性シスタチン高含
有画分分解物を配合し、必要に応じてカルシウム及び/
又はビタミンを配合した骨粗鬆症等の各種骨疾患及びリ
ウマチ等の骨関節疾患並びに歯周病の予防及び改善のた
めの飲食品、医薬又は飼料に関する。
び腰痛等の各種骨疾患が増加している。骨組織において
は、絶えず骨形成と骨吸収が営まれており、若い時には
骨形成と骨吸収のバランスがとれているが、加齢に伴い
種々の原因でそのバランスが骨吸収に傾く。これが、長
期間続くと骨組織が脆くなり、骨粗鬆症、骨折及び腰痛
等の各種骨疾患を生じることになる。この骨吸収に傾く
アンカップリングを防ぐことができれば、各種骨疾患を
予防できると考えられている。従来より、各種骨疾患の
予防及び治療の方法として、1)食事によるカルシウムの
補給、2)軽い運動、3)日光浴、4)薬物投与等が行われて
きた。食事によるカルシウムの補給には、炭酸カルシウ
ム及びリン酸カルシウム等のカルシウム塩や牛骨粉、卵
殻及び魚骨粉等の天然カルシウムが用いられている。軽
い運動については、軽いランニングや散歩等が良いとさ
れているが、体が弱っていると軽い運動もやっかいなも
のとなり、ましてや寝たきりの老人になると殆ど運動す
ることができなくなる。3番目の日光浴は、活性化ビタ
ミンD3 の補給という点では良いとされているが、これ
だけでは不十分である。最後の薬物投与においては、1
α−ヒドロキシビタミンD3 、カルシトニン製剤等が骨
粗鬆症の治療及び改善に有効であることが知られてい
る。なお、リウマチ等の骨関節疾患や歯周病も、最終的
には骨吸収が起こることから、骨吸収を抑えることによ
りこれらの改善ができるものと考えられている。
骨関節疾患並びに歯周病の予防及び治療に有効な物質を
得るために、乳清タンパク質中の骨芽細胞増殖因子及び
骨吸収防止因子並びに骨強化作用を有する画分の探索を
続けてきた。すなわち、乳、特に乳清タンパク質を分画
し、破骨細胞の骨吸収を抑制する作用を有する画分を分
画することを試みた。その結果、乳清タンパク質中の水
溶性画分を逆浸透膜や電気透析膜等で処理して脱塩する
ことにより得られるタンパク質及びペプチド混合物に骨
強化作用があることを見出した(特開平4-183371号公
報) 。そして、このタンパク質及びペプチド混合物の水
溶液をエタノール処理、加熱処理、加塩処理、限外濾過
膜処理等をして得られる画分に骨強化作用があることを
見出した (特開平5-176715号公報、特開平5-320066号公
報) 。また、本発明者らは、乳中に微量存在する塩基性
タンパク質に骨芽細胞におけるコラーゲン合成促進作用
及び骨吸収防止作用があることを見出した(特開平7-20
7509号公報) 。
ーゼインヒビターとして、活性中心にSH基を持つシス
テインプロテアーゼのタンパク質分解活性を阻害する物
質であり、動物組織、細胞、血液及び尿中に見出されて
いる。また、シスタチンの有用な作用として、ウイルス
の増殖阻害作用が確認されている(Biochem. Biophys.Re
s. Commun., vol.127, p.1072, 1985) 。近年、高齢化
の進行に伴い、破骨細胞の骨吸収に起因する骨粗鬆症が
急増している。現在、破骨細胞の骨吸収を抑える医薬と
して、カルシトニン製剤が知られている。しかし、この
カルシトニン製剤は、医薬品として使用されるホルモン
製剤であり、食品素材として使用することができる安全
な物質については、検討がなされていないのが現状であ
る。なお、動物組織、細胞、血液及び尿からは、食品素
材として使用することができるシスタチンを大量に得る
には至っていない。
抑制作用を有する塩基性タンパク質について、骨吸収抑
制作用を有する活性本体の分離精製を試み、分離精製し
た物質を同定したところ、この物質が乳塩基性シスタチ
ンであることを確認した。また、この乳塩基性シスタチ
ンが、乳以外に由来する他の種やタイプのシスタチンに
比べて、特異的に破骨細胞の骨吸収を抑制する作用があ
ることも見出した(特願平11-89946号)。このような現
状から、食品素材として使用することができる乳塩基性
シスタチンを大量に、しかも安価に製造する方法が求め
られている。そこで、本発明では、乳由来の塩基性タン
パク質画分から塩基性シスタチン高含有画分を製造する
方法を提供することを課題とする。また、乳塩基性シス
タチン高含有画分のプロテア−ゼ分解物にも骨吸収抑制
作用があることが判っているので、本発明では、乳塩基
性シスタチン高含有画分分解物を製造する方法を提供す
ることも課題とする。さらに、本発明では、乳塩基性シ
スタチン高含有画分や乳塩基性シスタチン高含有画分分
解物を配合した、骨粗鬆症等の各種骨疾患及びリウマチ
等の骨関節疾患並びに歯周病の予防及び改善のための飲
食品、医薬又は飼料を提供することを課題とする。
性タンパク質画分を、必要に応じて、好ましくは80℃以
上に加熱し、生じた沈殿を除去して上清を回収し、この
上清にアルコールを好ましくは濃度70%となるように添
加し、生じた沈殿を除去して乳塩基性シスタチン高含有
画分を回収し、ヘパリン等の含硫酸基担体と接触させて
担体に吸着しない画分を回収し、この画分を分画分子量
10〜50kDa の限外濾過膜で処理して透過液を回収して、
乳塩基性シスタチン高含有画分を製造することを特徴と
する。また、本発明は、上記の方法で製造された乳塩基
性シスタチン高含有画分をさらにプロテアーゼで分解し
た乳塩基性シスタチン高含有画分分解物を製造すること
を特徴とする。さらに、本発明は、上記の方法で製造さ
れた乳塩基性シスタチン高含有画分及び/又は乳塩基性
シスタチン高含有画分分解物を配合し、さらに必要に応
じてカルシウム及び/又はビタミンを配合した、骨粗鬆
症等の各種骨疾患及びリウマチ等の骨関節疾患並びに歯
周病の予防及び改善のための飲食品、医薬又は飼料を特
徴とする。
も大量に、乳塩基性シスタチン高含有画分を製造するこ
とができる。乳としては、生乳、粉乳、脱脂粉乳及び還
元乳等が用いられる。また、本発明の乳塩基性シスタチ
ン高含有画分分解物は、乳塩基性シスタチン高含有画分
をトリプシン、キモトリプシン、ペプシン、パパイン、
カリクレイン、カテプシン、サーモライシン、V8プロ
テアーゼ等のプロテアーゼで限定分解したペプチド混合
物である。さらに、本発明は、このような乳塩基性シス
タチン高含有画分及び/又は乳塩基性シスタチン高含有
画分分解物を飲食品、医薬、飼料等に配合したものであ
る。すなわち、牛乳、乳飲料、ジュース、ゼリー、ビス
ケット、パン、麺、ソーセージ等の飲食品に配合すれば
良く、錠剤や粉末、あるいは歯磨き剤やうがい薬等の医
薬としても良く、飼料に配合しても良い。
びリウマチ等の骨関節疾患並びに歯周病の予防及び改善
のための飲食品、医薬又は飼料には、吸収性の良好なカ
ルシウムを配合することが望ましい。このような吸収性
の良好なカルシウムとしては、塩化カルシウム、炭酸カ
ルシウム、乳酸カルシウム、卵殻、あるいは、乳由来の
カルシウムを例示することができる。また、ビタミンD
やビタミンK等の骨形成に有効なビタミンを配合するこ
とが望ましい。これらのカルシウム及びビタミンは、乳
塩基性シスタチンと作用機作が異なるため、骨形成に関
して相乗的に効果がある。そして、乳塩基性シスタチン
は、熱安定性が高く、食品加工上、極めて優れた性質を
有するものである。本発明においては、成人の場合、1
日当たり1μg から100mg の乳塩基性シスタチン高含有
画分及び/又は乳塩基性シスタチン高含有画分分解物を
数回に分けて摂取すれば良い。このようにすることによ
り、骨粗鬆症等の各種骨疾患及びリウマチ等の骨関節疾
患並びに歯周病を予防及び改善することができる。次
に、実施例を挙げて、本発明を詳しく説明する。
イオン水で充分洗浄したカラムに脱脂乳10,000lを通液
し、脱イオン水で充分カラムを洗浄した後、0.1 〜1.0M
塩化ナトリウムの直線濃度勾配で溶出し、凍結乾燥し
て、乳由来の塩基性タンパク質画分の粉末を得た。この
乳由来の塩基性タンパク質画分の粉末200gを濃度1%と
なるように酢酸緩衝液(pH5)で溶解してヘパリン固定
化カラムに通液し、さらに酢酸緩衝液(pH5)20 lを通
液して素通り画分40 lを得た。この画分を限外濾過膜処
理(50kDa カット)して20倍に濃縮し、その際に得られ
た透過液を限外濾過膜処理(10kDa カット)して10倍に
濃縮し、乳塩基性シスタチン高含有画分を得、これを凍
結乾燥して乳塩基性シスタチン高含有画分の粉末60g を
得た。なお、この画分中の乳塩基性シスタチン含量は1.
8 %であった。
イオン水で充分洗浄したカラムに脱脂乳10,000lを通液
し、脱イオン水で充分カラムを洗浄した後、0.1 〜1.0M
塩化ナトリウムの直線濃度勾配で溶出し、凍結乾燥し
て、乳由来の塩基性タンパク質画分の粉末を得た。この
乳由来の塩基性タンパク質画分の粉末2kgを5%濃度で
溶解し、80℃、15分間加熱して遠心分離により上清を得
た。この上清38kgを5℃に冷却した後、最終濃度40%と
なるようにエタノールを添加し、5℃で6時間後に遠心
分離して沈殿を除去した。さらに、この上清に最終濃度
70%となるようにエタノールを添加し、5℃で12時間後
に遠心分離して乳塩基性シスタチン高含有画分240g(サ
ンプルA)を得た。なお、この画分中の乳塩基性シスタ
チン含量は0.7 %であった。この乳塩基性シスタチン高
含有画分200gを濃度1%となるように酢酸緩衝液(pH
5)で溶解してヘパリン固定化カラムに通液し、さらに
酢酸緩衝液(pH5)20lを通液して素通り画分40 lを得
た。この画分を限外濾過膜処理(50kDa カット)して20
倍に濃縮し、その際に得られた透過液を限外濾過膜処理
(10kDa カット)して10倍に濃縮し、乳塩基性シスタチ
ン高含有画分を得、これを凍結乾燥して乳塩基性シスタ
チン高含有画分の粉末65g (サンプルB)を得た。な
お、この画分中の乳塩基性シスタチン含量は2.2 %であ
った。
含有画分の粉末1g を水 100mlに懸濁し、最終濃度が1
重量%となるようにパンクレアチンを加えて、37℃で5
時間酵素処理した。そして、90℃で5分間加熱処理して
酵素を失活させた後、凍結乾燥し、乳塩基性シスタチン
高含有画分分解物0.91g (サンプルC)を得た。
を摘出し、軟組織を除去した後、5%牛胎児血清を含む
α−MEM溶液中で長管骨を機械的に細切し、破骨細胞
を含む全骨髄細胞を得た。この細胞について、約 200万
細胞を5%牛胎児血清を含むα−MEM溶液で象牙片の
上にスポットした。数時間後、サンプルを添加した5%
牛胎児血清を含むα−MEM溶液を加えて、3日間培養
し、破骨細胞の骨吸収活性を調べた。骨吸収活性の評価
は、培養後に象牙片上の細胞を剥がして、ヘマトキシリ
ン染色し、PIASLA-555により画像解析して、骨吸収窩(p
it) の数をカウントすることにより行った。この結果、
実施例2及び3で得られたサンプルA〜Cについて、そ
れぞれ500ng/mlの濃度のサンプル溶液を調製し、骨吸収
活性を調べた。すなわち、各サンプルを加えて細胞を培
養した時の骨吸収窩(pit) の数をカウントし、サンプル
を加えずに細胞を培養した時の骨吸収窩(pit) の数を10
0 %として骨吸収活性を表し、表1に示した。
有画分及び乳塩基性シスタチン高含有画分分解物に骨吸
収活性を抑制する効果があることが判った。但し、セタ
ノール処理したサンプルAは本発明方法であるサンプル
B、Cほど骨吸収活性抑制効果はなかった。
3で得られたサンプルCについて、骨粗鬆症モデルラッ
トを用いた動物実験を行った。なお、ラットに投与した
飼料の基本組成を表2に示す。飼料中のカルシウム量と
リン量は共に全ての群で飼料100g当たり300mg になるよ
うに、カルシウム:リン比を1:1とした。
B又はCを添加し、以下の試験食を調製した。 試験食1:表2に示した基本組成の飼料+サンプルB
(0.01mg/100g) 試験食2:表2に示した基本組成の飼料+サンプルC
(0.01mg/100g) 試験食3:表2に示した基本組成の飼料(ただし、カル
シウム源として、炭酸カルシウムに代えて乳由来のカル
シウム(特開平4-306622号公報)を使用)+サンプルB
(0.01mg/100g)
た。骨粗鬆症モデルラットは、1週間予備飼育した後に
卵巣摘出手術を施し、低カルシウム食で2ケ月間飼育す
ることにより作成した。その時、疑似手術を施し、卵巣
を摘出しないラットも作成した。そして、1試験群7匹
で群分けし、各試験食を1ケ月間投与した。なお、擬似
手術を施し、卵巣を摘出しないラットを用いた群(シャ
ム群)及び対照群には、表2に示した基本組成の飼料を
投与した。試験食投与後、各試験群のラットの大腿骨を
摘出し、骨塩量測定装置で骨塩量を測定し、破断特性測
定装置で骨強度を測定した。試験結果を表3及び表4に
示す。
対照群に比べて試験食投与群で統計的に有意に高い値を
示した。このことから、サンプルB及びCには骨吸収防
止作用があることが判った。また、吸収性の良い乳由来
のカルシウムを添加することにより、さらに作用が増強
することが判った。
に比べて試験食投与群で統計的に有意に高い値を示し
た。このことから、サンプルB及びCには骨強化作用が
あることが判った。また、吸収性の良い乳由来のカルシ
ウムを添加することにより、さらに作用が増強すること
が判った。
ルB(0.01mg/100g)及びビタミンD(200IU )を添加
して混合し、容器に充填した後、加熱滅菌して飲料(試
験品)を製造した。なお、サンプルBに代えてアルブミ
ン(0.01mg/100g)を添加した飲料(対照品)も同様に
製造した。
16人を8人ずつ2群に分け、上記各飲料を1ヶ月間飲用
してもらい、飲用前と飲用後の骨吸収の骨代謝マーカー
である尿中デオキシピリジノリン量を測定した。また、
問診により自覚症状を確認した。試験結果を表6及び表
7に示す。
ンを配合した対照品投与群でもデオキシピリジノリン量
が減少したものの、試験品投与群ではさらに大きく減少
した。このことから、サンプルBにより、骨の破壊によ
る骨吸収が極めてよく抑制されていることが判った。
項目について痛みが軽減していることが判る。
備飼育した後、エーテル麻酔下でM1の歯頸部に滅菌した
手術用縫合絹糸No4を5重に巻き付け、Keyes らの飼料
(D#2000:Keyes,P.H. and Jordan:Archs. Oral.Biol,vo
l.9,pp.377-400,1964) で飼育することにより、歯周病
を発病させた。ハムスター18匹を1試験群とし、サンプ
ルA、B又はC10μgを適当に希釈した試験液で、1日
2回、口腔内を約10分間絶えず浸す処置を行った。な
お、対照群は、蒸留水で処置を行った。処置開始4週間
後に、2.5 %グルタルアルデヒド溶液(pH7.4 )を用い
て約20分間固定灌流した後、下顎骨両側を摘出した。歯
槽骨減少量の評価は、2.5 %グルタルアルデヒド溶液で
固定した後、軟X線撮影を行った写真を画像解析装置
(PIAS LA-555)で解析し、M1付近のエナメルセメント境
と歯槽骨頂間の面積を計測して、歯槽骨減少量を評価し
た。その試験結果を表8に示す。
明らかに歯槽骨減少量が有意に低く、かつこの効果は濃
度依存的であった。このことから、乳塩基性シスタチン
高含有画分及びその分解物は、歯槽骨の減少を抑制し、
歯周病予防に効果的であることが判る。
に充填した後、加熱滅菌して、骨粗鬆症等の各種骨疾患
及びリウマチ等の骨関節疾患の予防及び改善用の飲料を
製造した。
圧成型して、骨粗鬆症等の各種骨疾患及びリウマチ等の
骨関節疾患の予防及び改善用の錠剤を製造した。
器に充填した後、加熱殺菌して、骨粗鬆症等の各種骨疾
患及びリウマチ等の各種骨関節疾患の予防及び改善用の
ゼリーを製造した。
化温度85℃で、骨粗鬆症等の各種骨疾患及びリウマチ等
の各種骨関節疾患の予防及び改善用のチーズを製造し
た。
粗鬆症等の各種骨疾患及びリウマチ等の骨関節疾患の予
防及び改善用のイヌ飼育用飼料(ドッグフード)を製造
した。
リームを調製した。そして、このクリームを容器に充填
して、歯周病予防及び改善用の歯磨き剤を製造した。
含有画分やこれをプロテアーゼで分解した乳塩基性シス
タチン高含有画分分解物は、骨形成促進及び骨吸収抑制
作用を有しているので、これらを飲食品、医薬及び飼料
等に配合することによって、骨粗鬆症等の各種骨疾患及
びリウマチ等の骨関節疾患並びに歯周病の予防及び改善
に有効に利用し得る。
Claims (5)
- 【請求項1】 乳由来の塩基性タンパク質画分を含硫酸
基担体と接触させて担体に吸着しない画分を回収し、こ
の画分を分画分子量10〜50kDa の限外濾過膜で処理して
透過液を回収することを特徴とする乳塩基性シスタチン
高含有画分の製造法。 - 【請求項2】 予め乳由来のタンパク質画分を加熱し、
生じた沈殿を除去して上清を回収し、この上清にアルコ
ールを添加し、生じた沈殿を除去して乳塩基性シスタチ
ン高含有画分を回収した後、含硫酸基担体と接触させる
請求項1の製造法。 - 【請求項3】 請求項1又は2の製造法で製造された乳
塩基性シスタチン高含有画分をプロテアーゼで分解する
ことを特徴とする乳塩基性シスタチン高含有画分分解物
の製造法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの製造法で製造
された乳塩基性シスタチン高含有画分又は乳塩基性シス
タチン高含有画分分解物を配合したことを特徴とする骨
粗鬆症等の各種骨疾患及びリウマチ等の骨関節疾患並び
に歯周病の予防及び改善のための飲食品、医薬又は飼
料。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれかの製造法で製造
された乳塩基性シスタチン高含有画分又は乳塩基性シス
タチン高含有画分分解物にカルシウム及び/又はビタミ
ンを配合したことを特徴とする骨粗鬆症等の各種骨疾患
及びリウマチ等の骨関節疾患並びに歯周病の予防及び改
善のための飲食品、医薬又は飼料。
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