JP4009642B2 - 肥満改善用組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、カルニチン・パルミトイルトランスフェラーゼ-1(Carnitine Palmitoyl Transferase-1:以下、「CPT-1」と呼ぶ)遺伝子の発現を増加させる効能があるゲニステイン(genistein)を含有する肥満改善用組成物に関するものである。もう少し詳しく述べると、本組成物は、脂肪酸分解経路の主要酵素であるCPT-1遺伝子の発現を増加させるゲニステイン(genistein)と、脂肪酸をミトコンドリアの中に運び脂肪酸の酸化過程において脂肪の燃焼を促進するカルニチン(carnitine)を含有する。
肥満とは、エネルギーの摂取と消費のアンバランスにより、過剰なエネルギーが脂肪に蓄積され体脂肪が異常に増えることによって、代謝に異状が生じる状態を言う。肥満は、肉を主食とする西欧だけでなく、アジア諸国においても深刻な健康問題であり、現代人の約30〜40%が肥満だと言われている。肥満は、人々に心理的ストレスを与えるとともに、高血圧、高脂血症、動脈硬化症、心臓病、糖尿病といった成人病の大きな要因として作用する。
肥満の原因としては、ライフスタイルの変化に伴い高脂肪・高カロリーになりがちな食生活と運動不足、その他の内分泌系の異状や病理生理学的問題などが挙げられる。また、一つの家系に肥満が多発するケースがあることからも推測できるように、遺伝も肥満の重要な要因の一つであり、この遺伝的要因が、肥満症の発生において、少なくとも30〜50%の影響を及ぼすと言われている。
肥満の治療法や予防法については世界各国において活発に研究が進められており、現在用いられている治療法として、食べ物の摂取量を調節しエネルギーを減らす食餌療法、身体を動かしエネルギーの消費を促進させる運動療法、臓器の一部の切除や脂肪吸入術のような手術療法、新陳代謝の促進剤、食欲減退剤、消化吸収減退剤などを用いる薬物療法がある。しかしこのような治療法には、リバウンド現象、ダイエットによる栄養バランスの崩れ、免疫力の低下による感染など、様々な副作用のおそれがあり、肥満の完全な治療法はいまだに見つかっていない。特に薬物療法の場合、憂鬱症、不眠症、消化不良などのような副作用が多く報告されている。このような状況の中、副作用を伴わず安全で効果的な肥満の治療法と予防法の開発が切実に要求されている。
肥満が様々な疾患の原因として作用することを考慮すると、単に体重を減らすだけでなく、体脂肪を減らすことが重要であることは言うまでもない。したがって、摂取された脂肪の蓄積を防ぎ、燃焼を活性化させる方法を模索する必要があり、そういう意味において、脂肪酸のβ-酸化(beta-oxidation)を活性化させる方法の模索は肥満治療の主なターゲットと言える。そのひとつとして、脂肪酸のβ-酸化の反応速度を決定する酵素CPT-1の発現を調節することによって、脂肪酸の代謝を促進させる方法が期待できる。しかし、CPT-1を増やし脂肪の燃焼を増加させることによって肥満を予防する方法に関しては、まだ十分な研究が示されていない(McCarty, Medical Hypotheses 57(3), 324-336, 2001)。
McCarty, Medical Hypotheses 57(3), 324-336, 2001
そこで、本研究チームは、脂肪酸の酸化速度を制限する酵素CPT-1遺伝子の発現を増加させる天然物質を探し求めて研究を重ね、大豆イソフラボンの一種であるゲニステインが経口で体内に投与される際、副作用を伴わずCPT-1遺伝子の発現を増加させ、肥満改善の効果が期待できることを発見し、本発明に至った。
また、本研究チームは、ゲニステインを含有する組成物に、脂肪酸がミトコンドリアの内部へと移動する際重要な働きをするL-カルニチンを加えると、CPT-1遺伝子の発現増加に相乗効果があることを発見した。
本発明の目的は、副作用を伴わず、脂肪酸化作用の速度を制限する酵素CPT-1遺伝子の発現を増加させ、体脂肪の分解代謝を促進させることによって、肥満を改善する組成物を提供することである。
本発明では、脂肪酸の分解経路の主要酵素であるカルニチン・パルミトイルトランスフェラーゼ-1(CPT-1)遺伝子の発現を増加させるゲニステイン(大豆イソフラボンの一種)と、脂肪酸をミトコンドリアの中に運び脂肪酸の酸化過程において脂肪の燃焼を促進するL-カルニチンを含有する肥満改善用組成物を提供する。
以下、本発明の詳細について述べる。
肥満は、エネルギーの摂取と消費のアンバランス、新陳代謝の低下による脂肪分解酵素の内分泌の低下、レプチン(leptin; 脂肪分解酵素の一種)分泌の低下、体脂肪の燃焼に関与するアドレナリン受容体の変異、遺伝的体質などが原因で、過剰な脂肪が体内に蓄積されることによって発生する。
脂肪の構成成分の一つである脂肪酸は、筋肉細胞の中に取り込まれ、β-酸化、TCA回路、酸化的リン酸化の過程を経て、大量の酸素を使ってATPを作り出し、エネルギーとして利用できる状態となる。しかし脂肪酸は、大きな分子であるため、単独ではミトコンドリアの膜を通過することができない。血中から細胞質(cytosol)に入り込むこのような長鎖脂肪酸(long chain fatty acids)は、以下に述べるような3つの酵素反応を経てミトコンドリアの中に入り込むことができる。
1.細胞質の長鎖脂肪酸は、ミトコンドリアの外膜に存在するアシルCoA合成酵素(acyL-CoA synthetase)によって、脂肪酸のカルボキシル基(fatty acid carboxyl group)と補酵素A(coenzyme A)のチオール基(thiol group)の間にチオールエステル(thiol ester)を形成する。このように生成された脂肪アシルCoA(fatty acyl-CoA)には、アセチルCoAと同じように高エネルギー物質(high energy compound)の特性がある。
2.ミトコンドリアの外膜で形成された脂肪アシルCoAエステルは、ミトコンドリアの内膜を通過することができない。脂肪酸をミトコンドリアの中に移動させるため、ミトコンドリアの内膜の外面に存在するCPT-1が、脂肪アシル基(fatty acyl group)のCo-Aからカルニチンへのエステル変換(transesterification)を触媒する。このようにして生成された脂肪アシルカルニチンエステル(fatty acyL-carnitine ester)は、アシルカルニチン・カルニチン運搬体(acyL-carnitine/carnitine transporter)を通過し、促進拡散(facilitated diffusion)によってミトコンドリアのマトリックス(matrix)へ取り込まれる。
3.脂肪アシルカルニチン(Fatty acyL-carnitine)は、カルニチン・アシルトランスフェラーゼII(carnitine acyltransferase II)によって触媒され、脂肪アシルCoAに再生される。
以上のような、3つの段階を経て入ってきた脂肪酸は、β-酸化によってアセチルCoAに転換され、これはクエン酸回路(citric acid cycle)によって最終的に電子とCO2に転換される。ここで作り出された電子は、再び呼吸鎖(respiratory chain)過程を通してATPを生成する(Lehninger et al., Principles of Biochemistry 479-505, 1993)。
本発明で用いるゲニステインは、CPT-1遺伝子の発現を増加させ、脂肪分解を促進する主要な成分であり、次の[化学式1]のように表わされる。
Figure 0004009642
ゲニステインは、大豆に多く含まれるイソフラボンの一種で、化学構造上の結合(backbone)として二重フェノールリング(diphenolic ring)を持っている。グルコシド型イソフラボン(isoflavones)類は、人体内に吸収される際、体内のグルコシダーゼ(glucosidase)によってゲニステイン、ダイゼイン(daidzein)などのアグリコン型(aglycone form)に変換される。大豆のイソフラボン類は女性ホルモンのエストロゲンと類似した構造や効能を持ち、植物性エストロゲン(phytoestrogens)として知られている。また、顔面紅潮を始めとした女性更年期症候群の改善効果(Albertazzi et al., Obstet Gynecol 91 (1) 6-11, 1998, Anderson et al., Public Health Nutr 2(4) 489-504, 1999)、骨粗鬆症の改善効果(Scheiber et al., Menopause 6(3) 233-241, 1999)、コレステロール抑制効果(Potter et al., Am J Clin Nutr 68(6 suppl) 1375S-1379S, 1998)、抗がん作用(Messina et al., Nutr Cancer 21(2) 113-131, 1994)など、様々な生理学的効能が認められている。特にゲニステインには、細胞内のタンパク質チロシンキナーゼ(protein tyrosine kinase)の活性を抑制することによって各種の成長因子信号(growth factor signal)を遮断し、トポイソメラーゼ(topoisomerase)を抑えることで直接的に細胞の増殖を抑制する働きがあることが報告されている(Murkies et al, J Clin Endocrinol Metab 83(2), 297-303, 1998)。イソフラボンの抗酸化の効能は、生体内外(in vivo or in vitro)における様々な実験で立証されており、たとえば、リポキシゲナーゼ(lipoxygenase)の活性や過酸化水素(hydrogen peroxide)、活性酸素(superoxide anion)の生成を抑制する効果を始め、カタラーゼ(catalase)、スーパーオキサイドディスムターゼ(superoxide dismutase)、グルタチオンペルオキシダーゼ(glutathion peroxidase)、グルタチオンレダクターゼ(glutathion reductase)などの抗酸化酵素の活性度を高める効能があることが報告されている(Cai & Wei, Nutri Cancer 25(1) 1-7, 1996)。
本発明では、組成物の総重量に対して0.001〜30重量%のゲニステインを含有する。
また、本発明による肥満改善用組成物は、ゲニステインの代わりに類似した効能がある他のイソフラボンを含有することもできる。たとえば、ダイゼイン(daidzein)やグリシテイン(glycitein)などが挙げられる。
脂肪分解代謝において作用するカルニチンは、β−ヒドロキシγ−トリメチルアンモニウム酪酸(β-hydroxy-γ-trimethylammonium butyric acid)の一般的な名前で、10個以上の炭素鎖(carbon chain)の長鎖脂肪酸(long-chain fatty acids)をミトコンドリアの外膜から内部のマトリックスまで運ぶ補酵素として重要な働きをするものである。カルニチンは、次の[化学式2]のように表わされる。
Figure 0004009642
このように、L-カルニチンは、脂肪を分解しエネルギーを生成するために必須的な成分であり、正常人の肝臓あるいは腎臓で合成され、食べ物特に肉類に多く含まれている必須栄養素である。L-カルニチンが不足するとミトコンドリア内の脂肪酸の濃度が減少し、それによってエネルギーの生成も減少する。また、L-カルニチンを基質として使用するCPT-1は、脂肪酸の酸化作用において酸化の速度を制限する酵素としての働きをすることが知られている(Eaton, Prog Lipid Res 41(3) 197-269, 2002)。
本発明では、組成物の総重量に対して0.001〜50重量%のL-カルニチンを含有する。
以上をまとめると、本発明では、[化学式1]で表わされるゲニステインと[化学式2]で表わされるL-カルニチンを含有し、脂肪細胞内の中性脂肪の分解を促進する経口用の肥満改善用組成物を提供する。
本発明の組成物は、上述した成分の他にもさらに(この業界で通常用いられている)様々な成分を添加することができ、錠剤、カプセル、軟カプセル、丸剤、顆粒剤、ドリンク剤、ダイエットバー、チョコレート、キャラメル、スナック類などの形に加工し、健康補助食品及び医薬品として使用することができる。
本発明によるダイエット及び肥満予防用の組成物は、脂肪酸分解経路の主要酵素であるL-カルニチン・パルミトイルトランスフェラーゼ-1(CPT-1)遺伝子の発現を増加させるゲニステインと、脂肪酸をミトコンドリアの中に運び脂肪酸の酸化過程において脂肪の燃焼を促進するL-カルニチンを含有し、肥満抑制及び肥満予防の効果が優れている。
以下では、実験及び製造の例を挙げて、本発明について詳しく述べるが、本発明はこれらの例に限られるものではない。実験及び製造の例は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの例に限定されるものではないことは言うまでもない。以下の実験例及び製造例において、配合量は重量%で示す。
[参考例1]
SD雄ラットの精巣上体脂肪組織(epididymal adipose tissue)を分離してはさみで細かく切り、それに0.1%のコラゲナーゼ(フェノールレッド不含のDMEM)を加えて37℃で2時間培養した後、ろ過し、脂肪細胞(adipocyte)を採取した。
[実験例1]SD雄ラットの脂肪細胞における中性脂肪分解の促進効能
SD雄ラットの脂肪細胞における中性脂肪分解の促進効能を評価するために、上記の参考例の方法で採取した脂肪細胞を用いて実験を行なった。対照群は、本発明の組成物(実験物質)を添加せず、培地のみを使って培養したもので、実験群には、ゲニステインとL-カルニチンまたはその片方のみをそれぞれ10μmolずつ添加した。結果は、対照群を100%とし換算して示した。脂肪分解の度合いは、脂肪細胞から培地に分離されたグリセロール(glycerol)の濃度を測定し判断した。
脂肪細胞に脂肪酸フリーの0.5%の牛血清アルブミン(bovine serum albumin、 BAS)が入った無色のDMEM(Dulbeco's modified eagles medium)を添加して培養した細胞を取り、それぞれの実験に使用した。グリセロール(glycerol)の定量は、アメリカのシグマ社(St. Louis、 MO、 U.S.A)から購入したGPO-trinderキットを用いて発色反応法で測定し、540nmでの吸光度(absorption)はELISA readerを用いて測定した。
図1に見られるように、ゲニステインとL-カルニチンを別々に処理した時の脂肪酸分解の効果は、対照群に比べてそれぞれ1.92倍と2.07倍程度上がり、ゲニステインとL-カルニチンを同時に処理した時は、約2.7倍増加したことが確認できた。
[実験例2]
この実験は、本発明の組成物が高脂肪食餌による肥満動物の脂質代謝に及ぼす影響を調査するためのもので、実験ではSprague-Dawley系の雄ラット(白)を用いた。高脂肪食餌による肥満において、ゲニステイン、ダイゼイン、グリシテインがどのような影響を及ぼすかを調べるため、一週間くらい慣れさせた生後6週のラットを各実験群に12匹ずつ配置した。実験群は、(1)正常脂肪食餌グループ;(2)高脂肪食餌グループ;(3)高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)のグループ;(4)高脂肪食餌+L-カルニチン(0.2%)のグループ;(5)高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)のグループ;(6)高脂肪食餌+ダイゼイン(0.2%)のグループ;(7)高脂肪食餌+ダイゼイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)のグループ;(8)高脂肪食餌+グリシテイン(0.2%)のグループ;(9)高脂肪食餌+グリシテイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)のグループに分け、8週間食餌を与える。実験に使う食餌は、AIN-93G精製飼料を基本とし、高脂肪食餌は脂肪が総熱量の36%(総食餌の18%)、正常食餌は脂肪が総熱量の17%(総食餌の7%)になるように調製した。この実験例2で用いた動物食餌の組成(g/kg diet)を表1に示す。
Figure 0004009642
実験食餌の期間中は、食餌摂取量と体重を週3回測定した。実験食餌の終了後最終的に体重を測定し、実験食餌によって観察された体重の変化を、次の表2にまとめた。
Figure 0004009642
表2に見られるように、実験前は各グループの体重に差はなかった。実験後には各グループの体重に差が生じたが、ゲニステインを投与したグループは、対照群の高脂肪食餌グループに比べて体重の増加が少なかった。また、ゲニステインとL-カルニチンを一緒に投与したグループの場合、体重の増加がさらに少ないことが観察された。しかし、L-カルニチンのみを添加した場合は、高脂肪食餌の対照群と比べて違いが見られなかった。結論的に、高脂肪食餌による肥満ラットの場合、ゲニステインを投与すると体重の増加が抑制され、この効果はL-カルニチンを一緒に投与することによりさらに高まることが確かめられた。なお、各グループの食餌摂取量にはあまり差がなかった。
[実験例3]
正常脂肪食餌、高脂肪食餌、高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)、高脂肪食餌+L-カルニチン(0.2%)、高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)、高脂肪食餌+ダイゼイン(0.2%)、高脂肪食餌+ダイゼイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)、高脂肪食餌+グリシテイン(0.2%)、高脂肪食餌+グリシテイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)の各グループの8週間にわたる実験が終わった後、ラットの精巣上体脂肪組織(epididymal adipose tissue)を摘出した。摘出された精巣上体脂肪組織を生理食塩水で洗った後、ろ過紙の上で軽く水分を取り、重さを量った。結果を表3に示す。
Figure 0004009642
実験期間中ゲニステインを投与したグループは、対照群の高脂肪食餌グループに比べて精巣上体脂肪組織の重さが軽く、L-カルニチンを添加したグループの場合は、精巣上体脂肪組織の重さがさらに軽かった。結論的に、高脂肪食餌による肥満ラットの場合、ゲニステインを投与すると体脂肪の増加が抑制され、この効果はL-カルニチンを一緒に投与することによりさらに高まることが確かめられた。しかし、L-カルニチンのみを添加した場合は、高脂肪食餌の対照群と比べて、精巣上体脂肪組織の重さの差が見られなかった。
[実験例4]
8週間の食餌が終わった後、高脂肪食餌、高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)、高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)+L-カルニチン(0.2%)、高脂肪食餌+ゲニステイン(0.4%)の4つのグループを対象に、ラットの肝臓を摘出した。まず肝組織を均質に整え、フェノールとグア二ジン・イソチオシアネート(guanidine isothiocyanate)の混合液トリゾル(TRIZOL、 Life Technologies社、 grand Island、 NY、 USA)を用いてRNAを抽出した。このようにして得られたRNAから、CPT-1 mRNAの発現の度合いをノーザンブロット(Northern blot)で測定し、これを濃度計測(densitometry)したものを図2及び図3に示した。
図3に見られるように、高脂肪食餌グループに比べて、ゲニステインを服用したグループにおいてCPT-1の発現が増加し、それは、L-カルニチンを添加した場合さらに増加することがわかる。また、ゲニステインとL-カルニチンをそれぞれ0.2%ずつ含有しているグループ(HFD+CA(0.2%)+GE(0.2%))におけるCPT-1の発現は、ゲニステインを0.4%含有しているグループ(HFD+GE(0.4%))とほぼ同じぐらいだった。このような結果から、CPT-1の発現は、ゲニステインの濃度に比例して増加する傾向があり、L-カルニチンを一緒に摂取した場合、相乗効果があることが確かめられた。このような相乗効果は、ゲニステインを単独で多量服用した場合に見られる様々な副作用、たとえば、一部の雌ラットに見られるホルモン分泌の異状や、雄ラットの精子数の減少または精子生成の抑制など(Kazushi Okazaki et al., Arch Toxicol 2002, 76: 553-559; K. Barry Delclos et al., Reproductive toxicology 2001, 15: 647-663)の発生を予防し、高価なゲニステインの使用を減らすという点で、経済的な面においても重要な結果と言える。
[製造例1]軟カプセル
ゲニステイン80mg、大豆油180mg、パーム油2mg、植物油8mg、黄蝋4mg、レシチン6mgを混合し、それを通常の方法でカプセルに詰めて軟カプセルを製造した。
[製造例2]錠剤
ゲニステイン74mg、L-カルニチン120mg、ガラクトオリゴ糖20mg、乳糖60mg、麦芽糖140mgを混合し、それを流動層乾燥機で顆粒状にした後、シュガーエステル6mgを加えて、パッチングで錠剤に加工した。錠剤の最終重量は600mgにした。
[製造例3]顆粒剤
ゲニステイン80mg、L-カルニチン120mg、無水結晶ブドウ糖250mg、澱粉550mgを混合し、それを流動層造粒機で顆粒状にした後、薬包に詰めた。内容物の最終重量は1gにした。
[製造例4]ドリンク剤
ゲニステイン80mg、L-カルニチン120mg、ブドウ糖10g、クエン酸0.6g、液状オリゴ糖25gを混合したものに精製水300mlを加えて、200mlずつ瓶に詰めた。その後、130℃で4〜5秒間殺菌した。
[製造例5]キャラメル
ゲニステイン80mg、L-カルニチン120mg、コーンシロップ1.8g、脱脂牛乳0.5g、大豆レシチン0.5g、バーター0.6g、植物油0.4g、砂糖1.4g、マーガリン0.58g、食塩20mgを混合してキャラメルに加工した。内容物の最終重量は6gにした。
[製造例6]ダイエットバー
ゲニステイン80mg、L-カルニチン120mg、澱粉20g、小麦粉9g、水あめ11g、麦芽糖11mg、マーガリン6g、食塩30mg、クエン酸30mg、炭酸ナトリウム140mg、シュガーエステル(sugar ester)2gを混合してバーの形に加工した。内容物の最終重量は60gにした。
図1は、SD雄ラットの脂肪細胞におけるゲニステイン及びL-カルニチンの脂肪分解効果を示すグラフである。 図2は、本発明による肥満改善剤を使用することによって、肝臓でのCPT-1の発現が増加することを示すノーザンブロット(Northern blot)である。A:高脂肪食餌B:高脂肪食餌+L-カルニチン(0.2%)C:高脂肪食餌+ゲニステイン(0.2%)D:高脂肪食餌+L-カルニチン(0.2%)+ゲニステイン(0.2%)E:高脂肪食餌+ゲニステイン(0.4%) 図3は、本発明による肥満改善剤を使用することによって、肝臓でのCPT-1の発現が増加することを示す濃度測定(densitometry)グラフである。HFD:高脂肪食餌(High fat diet)CA:L-カルニチンGE:ゲニステイン

Claims (3)

  1. L-カルニチンとゲニステインとが混合された有効成分を全体組成物の総重量に対して20〜50重量%含有することを特徴とする、CPT-1遺伝子の発現を増加させる経口用肥満改善用医薬組成物。
  2. 有効成分としてL-カルニチンとL-カルニチンの含量より少ないゲニステインとが混合されていることを特徴とする、請求項1に記載のCPT-1遺伝子の発現を増加させる経口用肥満改善用医薬組成物。
  3. 組成物の剤型が錠剤、カプセル剤、軟カプセル剤、丸剤、又は顆粒剤であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のCPT-1遺伝子の発現を増加させる経口用肥満改善用医薬組成物。
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