JP5676077B2 - 骨強度改善剤 - Google Patents
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Description
骨粗鬆症とは、骨形成速度よりも骨吸収速度が高いことにより、骨に小さな穴が多発する症状のことである。骨粗鬆症は、中年以降に多く見られ、そのうちの半数以上は女性である。
骨は建築物に用いられる鉄骨などとは異なり、正常時は常に骨芽細胞と破骨細胞によって破壊・形成がバランスよく行われ、破骨細胞が古い骨を壊す一方で、骨芽細胞が常に新しい骨を作り続け、全体の骨量は常に一定の量が保たれている。しかし、特に高齢の女性においては、骨芽細胞の活動を高める作用がある性ホルモンの一種エストロゲンの産出量が閉経後に急速に低下することにより、上記破壊・形成のバランスが崩れるため、骨粗鬆症にかかりやすい。さらに女性は男性に比べてもともと骨量が少ないため、破壊・形成のバランスが崩れた際、症状が表面化しやすい。
皮膚コラーゲンは、皮膚を構成する主要なタンパク質である。コラーゲンタンパク質のペプチド鎖を構成するアミノ酸は、互いに寄り集り、皮膚組織内で強大な線維を形成する。これをコラーゲン線維(膠原線維)という。コラーゲン線維の太さは数μm〜数十μm程度であり、コラーゲン線維の合成は繊維芽細胞が司っている。
加齢によって、繊維芽細胞によるコラーゲン線維の合成量は低減してしまうため、分解されるコラーゲン線維の量が合成される当該繊維の量を上回り、その結果として、しわやしみが発生し、いわゆる皮膚の老化が起こる。
以下、本発明に係る骨強度改善剤及び皮膚コラーゲン量改善剤に共通の事項について述べ、これらのうちいずれか一方にのみ関連する事項については、その都度特記することとする。
また、本発明において皮膚コラーゲン量を「改善」するとは、皮膚コラーゲン量をより増加させることの他、加齢等の事情による皮膚コラーゲン量の低減を抑制することも含む。
一般に市販されている燕窩には、毛や糞等の汚れを取り除いて洗浄しただけのものから、燕窩のクズを集めて漂白と洗浄を繰り返して成形したものまで、様々な種類があるが、本発明で原料として用いる燕窩は、前処理において過度の洗浄や漂白等が行われていない燕窩を用いることが好ましい。
なお、燕窩由来成分が、酵素分解物であることが特に好ましい。
これら4工程(膨潤工程、酵素反応工程、酵素失活工程、不溶物除去工程)は、順序がこの通りであれば必ずしも連続して行う必要はなく、例えば、膨潤工程と酵素反応工程との間に、加熱工程や、攪拌工程を行う等、必要に応じて他の工程を追加してもよい。
なお、上述した効果を発揮できるという観点から、燕窩の酵素分解物が、プロテアーゼによる分解作用を経ていることにより、燕窩が含む有効成分の95%以上を抽出したものを用いることが特に好ましい。
また、本発明の骨強度改善剤は、加齢による骨強度減少抑制効果を発揮する。このような骨強度改善剤は、骨粗鬆症予防に特に効果を発揮する。
以下に示す方法、すなわち、酵素分解(実施例)又は単なる粉砕(比較例)によって、燕窩の酵素分解物(実施例)及び酵素未処理燕窩(比較例)を得た。
市販の無漂白の燕窩を粉砕機で粉砕して、燕窩粉末を得、この燕窩粉末に、約50倍量(質量)の水を加えて5℃で3〜24時間膨潤させた後、121℃、15分間加熱処理した。
この処理液を冷却した後、pHを調整し、燕窩粉末に対して2質量%の量のプロテアーゼ含有酵素(商品名「パンクレアチンF」、天野製薬(株)製)を添加して、45℃で3時間反応させた。
この反応液を90℃で5分間加熱して酵素を失活させた後、濾過して濾液を回収した。この濾液を濃縮後、凍結乾燥して、燕窩の酵素分解物を得た。
市販の無漂白の燕窩を粉砕機で粉砕した。以下、本比較例の粉砕した燕窩を、「酵素未処理燕窩」と呼ぶ。
2−1.飼育方法
6週齢ラット(SD系メスラット(日本クレア(株)製))44頭を25℃に保たれた実験室に導入後、5連ケージで飼育した。7日間施設及び飼料馴化を行った後(基礎飼料は下記に示すとおりである。)、無作為に4群に群分けし(詳細な試験区は下記に示すとおりである。)、3群分のラットはペントバルビタール麻酔下で卵巣を摘出した。残りの1群は、偽手術を行った。手術後、数日間の回復期間を設けた後、10週間飼育した。飼育は、ペアフィーディングで行った。即ち、偽摘出群の前日の平均基礎飼料摂取量(13〜21g程度)を当日の残り3群の給与量とした。ペアフィーディングを8週間実施後、剖検までの残り2週間は、全群に飼料を自由摂取させた。なお、全ての群に下記基礎飼料を給餌し、コロカリア100mg/kg/day投与群には、上述した実施例中で得られた燕窩の酵素分解物及びデキストリンを含むコロカリア(商品名。コンビ株式会社製)を所定量、基礎飼料の上に振り掛けて給与した。コロカリア10mg/kg/day投与群には、上記コロカリアを予め基礎飼料で使用しているデキストリンで10倍希釈して使用した。試験開始時から1週間毎に体重を測定した。試験期間中、水は自由摂取させた。
AIN93G 20% Casein diet
(上記試料1000g中の内訳:カゼイン 200g、デキストリン 649.486g、コーン油 50g、セルロース 50g、AIN‐93G ミネラルミックス 35g、AIN‐93 ビタミンミックス 10g、L‐シスチン 3g、コリン酒石酸水素塩 2.5g、t‐ブチルヒドロキノン 0.014g)
・コロカリア100mg/kg/day投与(燕窩の酵素分解物として20mg/kg/day)群(11頭)
・コロカリア10mg/kg/day投与(燕窩の酵素分解物として2mg/kg/day)群(11頭)
・卵巣摘出対照群(12頭)
・偽摘出群(10頭)
上記10週間の飼育後、剖検を行った。麻酔はペントバルビタールで行った。剖検時に、腹部大動脈から血液を採取した。背部皮膚を3×3cm程採取し、ホルマリン固定した。また、両大腿骨を採取した。
血液検査では、採取した血液から血清を分取し、カルシウムイオン濃度、リン濃度を測定した。
ホルマリン固定した背部皮膚は、固定後常法に基づいて、パラフィン包埋し、3〜4μmで薄切後、HE染色及びマッソントリクローム染色を行った。表皮層、及びコラーゲン線維層を光学顕微鏡下で観察し、厚さを記録した。
左大腿骨を用いて、骨強度の測定を行った。骨強度の測定方法は、3点曲げ試験を、レオメーター(RE−3305 Rheoner(株式会社山電製))を使用して行った。具体的な測定方法としては、試料である左大腿骨中心部1cm部位にプランジャースピード30mm/分で20kgの荷重を加え、大腿骨が折れる最大破壊力(N)を測定し、当該最大破壊力の値を骨強度とした。
右大腿骨を用いて、骨カルシウム、骨リン及び骨コラーゲン濃度の測定を行った。まず初めに、前処理として、右大腿骨を、6mol/Lの濃度の塩酸を用いて、110℃の温度条件で24時間加水分解を行った。当該加水分解後の、0.1mol/Lの濃度の塩酸に溶解したものを、骨加水分解試料溶液とした。
骨カルシウム濃度の測定は、上記骨加水分解試料溶液について、原子吸光光度計(Z−5310(日立製))を用いて、原子吸光法により行った。
骨リン濃度の測定は、上記骨加水分解試料溶液について、モリブデンブルー比色法により行った。
骨コラーゲン濃度は、ヒドロキシプロリン濃度を指標とした。ヒドロキシプロリン濃度の測定は、上記骨加水分解試料溶液について、Bergman and Loxley(1970, Anal Chem.)の方法を用いて、吸光光度法により行った。
各パラメータについて全4群の解析では、バートレット検定を行い、水準間の等分散性を確認した。等分散が確認できた場合には1元配置分散分析を行い、水準間に有意差が認められた場合には群間の検定をパラメトリック型のSheffe’s F検定を行った。等分散が確認できなかった場合には、クラスカルワーリス検定を行い、水準間に有意差が認められた場合には群間の検定をノンパラメトリック型のSheffe’s F検定を行った。
卵巣を摘出した3群間の解析ではF検定を行い、等分散性の有無によってStudent’s t検定もしくはWelch’s t検定を実施した。p<0.05を有意差ありと判断した。
図1〜図5は、それぞれ、各試験区についての背コラーゲン線維層の厚さ、骨カルシウム濃度、骨リン濃度、血中カルシウム濃度、血中リン濃度、骨強度及び骨コラーゲン濃度を、棒グラフで図示したものである。なお、各図について、S群の棒グラフは偽摘出群の結果を、C群の棒グラフは卵巣摘出対照群の結果を、L群の棒グラフはコロカリア10mg/kg/day投与群の結果を、H群の棒グラフはコロカリア100mg/kg/day投与群の結果を、それぞれ表している。また、表中に示す*(アスタリスク1つ)の記号は、2群間に0.05の有意差が認められたことを、**(アスタリスク2つ)の記号は、2群間に0.01の有意差が認められたことを、それぞれ示している。
図からも分かるように、平均骨カルシウム濃度(黒い棒グラフ)は、S群では8.10mmol/g dry femur、C群では6.77mmol/g dry femur、L群では7.59mmol/g dry femur、H群では8.32mmol/g dry femurであった。4群の解析では、C群とH群間に0.05の有意差が認められた。したがって、卵巣を摘出した3群のうち、コロカリアを100mg/kg/day投与した群(H群)は、コロカリアを投与していない群(C群)と比較して、骨カルシウム濃度が高くなることが分かる。
また、図からも分かるように、平均骨リン濃度(白い棒グラフ)は、S群では6.73mmol/g dry femur、C群では6.11mmol/g dry femur、L群では7.90mmol/g dry femur、H群では9.32mmol/g dry femurであった。4群の解析では、C群とH群間に0.01の有意差が認められた。したがって、卵巣を摘出した3群のうち、コロカリアを100mg/kg/day投与した群(H群)は、コロカリアを投与していない群(C群)と比較して、骨リン濃度が高くなることが分かる。
図からも分かるように、平均血中カルシウム濃度(黒い棒グラフ)は、S群では10.6mg/dL、C群では10.2mg/dL、L群では10.3mg/dL、H群では10.4mg/dLであった。4群の解析では有意差は認められなかった。
また、図からも分かるように、平均血中リン濃度(白い棒グラフ)は、S群では4.5mg/dL、C群では4.8mg/dL、L群では5.7mg/dL、H群では6.0mg/dLであった。4群の解析では、C群とH群間に0.01の有意差が認められた。したがって、卵巣を摘出した3群のうち、コロカリアを100mg/kg/day投与した群(H群)は、コロカリアを投与していない群(C群)と比較して、血中リン濃度が高くなることが分かる。
図からも分かるように、平均骨強度は、S群では143.7N、C群では134.3N、L群では145.8N、H群では149.5Nであった。4群の解析では、C群とH群間に0.05の有意差が認められた。したがって、卵巣を摘出した3群のうち、コロカリアを100mg/kg/day投与した群(H群)は、コロカリアを投与していない群(C群)と比較して、骨強度が高くなることが分かる。
図からも分かるように、平均骨コラーゲン濃度は、S群では603.1nmol/g dry femur、C群では570.4nmol/g dry femur、L群では593.6nmol/g dry femur、H群では644.9nmol/g dry femurであった。4群の解析では有意差は認められなかった。
以上より、卵巣摘出ラットに燕窩の酵素分解物を含むコロカリアを投与することで、背コラーゲン線維層の厚さ、骨カルシウム濃度、骨リン濃度、血中リン濃度及び骨強度の各数値について、特にコロカリア100mg/kg/day投与群において、コロカリアを投与していない対照群と比較して、有意差が認められた。この結果から、少なくともコロカリアを100mg/kg B.W./day摂取することで、ヒト更年期障害の代表的な症状である骨強度の低下の抑制、及び皮膚コラーゲン量の低下の抑制に効果があることが分かる。なお、試験期間を通じて、コロカリア投与による副作用は認められなかった。
3−1.飼育方法
6週齢ラット(SD系メスラット(日本クレア(株)製))25頭を25℃に保たれた実験室に導入後、5連ケージで飼育した。7日間施設及び飼料馴化を行った後(基礎飼料は上記2−1にて述べたものを用いた。)、無作為に3群に群分けし(詳細な試験区は下記に示すとおりである。)、2群分のラットはペントバルビタール麻酔下で卵巣を摘出した。残りの1群は、偽手術を行った。手術後、数日間の回復期間を設けた後、10週間飼育した。飼育は、ペアフィーディングで行った。即ち、偽摘出群の前日の平均基礎飼料摂取量(13〜21g程度)を当日の残り2群の給与量とした。ペアフィーディングを8週間実施後、剖検までの残り2週間は、全群に飼料を自由摂取させた。なお、全ての群に前記基礎飼料を給餌し、酵素未処理燕窩23.18mg/kg/day投与群には、上述した比較例中で得られた酵素未処理燕窩を所定量、前記基礎飼料の上に振り掛けて給与した。試験開始時から1週間毎に体重を測定した。試験期間中、水は自由摂取させた。
・酵素未処理燕窩23.18mg/kg/day投与群(10頭)
・卵巣摘出対照群(9頭)
・偽摘出群(6頭)
上記10週間の飼育後、剖検を行った。麻酔はペントバルビタールで行った。剖検時に、腹部大動脈から血液を採取した。背部皮膚を3×3cm程採取し、ホルマリン固定した。また、両大腿骨を採取した。
血液検査では、上記2−2同様に、カルシウムイオン濃度、リン濃度を測定した。
ホルマリン固定した背部皮膚は、上記2−2同様に処理し、表皮層、及びコラーゲン線維層を光学顕微鏡下で観察し、厚さを記録した。
左大腿骨を用いて、上記2−2同様に、骨強度測定を測定した。
右大腿骨を用いて、上記2−2同様に、骨カルシウム、骨リン及び骨コラーゲン濃度を測定した。
各パラメータについて全3群の解析では、バートレット検定を行い、水準間の等分散性を確認した。等分散が確認できた場合には1元配置分散分析を行い、水準間に有意差が認められた場合には群間の検定をパラメトリック型のSheffe’s F検定を行った。等分散が確認できなかった場合には、クラスカルワーリス検定を行い、水準間に有意差が認められた場合には群間の検定をノンパラメトリック型のSheffe’s F検定を行った。
卵巣を摘出した2群間の解析ではF検定を行い、等分散性の有無によってStudent’s t検定もしくはWelch’s t検定を実施した。p<0.05を有意差ありと判断した。
図6〜図10は、それぞれ、各試験区についての背コラーゲン線維層の厚さ、骨カルシウム濃度、骨リン濃度、血中カルシウム濃度、血中リン濃度、骨強度及び骨コラーゲン濃度を、棒グラフで図示したものである。なお、各図について、S群の棒グラフは偽摘出群の結果を、C群の棒グラフは卵巣摘出対照群の結果を、H群の棒グラフは酵素未処理燕窩23.18mg/kg/day投与群の結果を、それぞれ表している。また、表中に示す*(アスタリスク1つ)の記号は、上述した2−4で示したものと同様のものを示している。
図からも分かるように、平均骨カルシウム濃度(黒い棒グラフ)は、S群では6.34mmol/g dry femur、C群では5.40mmol/g dry femur、H群では5.68mmol/g dry femurであった。3群の解析では有意差は認められなかった。したがって、卵巣を摘出した2群のうち、酵素未処理燕窩を23.18mg/kg/day投与した群(H群)は、酵素未処理燕窩を投与していない群(C群)と比較しても、骨カルシウム濃度に変化がないことが分かる。
また、図からも分かるように、平均骨リン濃度(白い棒グラフ)は、S群では3.65mmol/g dry femur、C群では3.37mmol/g dry femur、H群では3.31mmol/g dry femurであった。3群の解析では有意差は認められなかった。したがって、卵巣を摘出した2群のうち、酵素未処理燕窩を23.18mg/kg/day投与した群(H群)は、酵素未処理燕窩を投与していない群(C群)と比較しても、骨リン濃度に変化がないことが分かる。
図からも分かるように、平均血中カルシウム濃度(黒い棒グラフ)は、S群では10.9mg/dL、C群では10.4mg/dL、H群では10.6mg/dLであった。3群の解析ではS群とC群間に有意差が認められたものの、卵巣を摘出した2群の解析では有意差は認められなかった。したがって、卵巣を摘出した2群のうち、酵素未処理燕窩を23.18mg/kg/day投与した群(H群)は、酵素未処理燕窩を投与していない群(C群)と比較しても、血中カルシウム濃度に変化がないことが分かる。
また、図からも分かるように、平均血中リン濃度(白い棒グラフ)は、S群では5.3mg/dL、C群では4.9mg/dL、H群では5.7mg/dLであった。3群の解析では有意差は認められなかった。したがって、卵巣を摘出した2群のうち、酵素未処理燕窩を23.18mg/kg/day投与した群(H群)は、酵素未処理燕窩を投与していない群(C群)と比較しても、血中リン濃度に変化がないことが分かる。
図からも分かるように、平均骨強度は、S群では154.6N、C群では180.5N、H群では179.9Nであった。3群の解析では有意差は認められなかった。したがって、卵巣を摘出した2群のうち、酵素未処理燕窩を23.18mg/kg/day投与した群(H群)は、酵素未処理燕窩を投与していない群(C群)と比較しても、骨強度に変化がないことが分かる。
図からも分かるように、平均骨コラーゲン濃度は、S群では1286.0nmol/g dry femur、C群では1291.3nmol/g dry femur、H群では1306.9nmol/g dry femurであった。3群の解析では有意差は認められなかった。したがって、卵巣を摘出した2群のうち、酵素未処理燕窩を23.18mg/kg/day投与した群(H群)は、酵素未処理燕窩を投与していない群(C群)と比較しても、骨コラーゲン濃度に変化がないことが分かる。
以上より、卵巣摘出ラットに酵素未処理燕窩を投与したとしても、背コラーゲン線維層の厚さ、骨カルシウム濃度、骨リン濃度、血中カルシウム濃度、血中リン濃度、骨強度及び骨コラーゲン濃度の各数値の改善効果は認められなかった。この結果と、上記燕窩の酵素分解物を含むコロカリアの生理効果の実験結果(上記2−5)とから、燕窩を酵素処理することが、背コラーゲン線維層の厚さ、骨カルシウム濃度、骨リン濃度、血中リン濃度及び骨強度を改善するために必要であることが分かる。なお、試験期間を通じて、酵素未処理燕窩投与による副作用は認められなかった。
4−1.燕窩の酵素分解物中に含まれる総アミノ酸組成の検証
上述した実施例中で得られた燕窩の酵素分解物を含むコロカリア(商品名。コンビ株式会社製)中の総アミノ酸組成を、アミノ酸分析装置を用いて、常法によって詳細に分析した。
上述したアミノ酸のうち、100gのコロカリア中には、プロリンが960mgと多量に含まれている。プロリンはコラーゲンの主要成分であるため、本発明で用いた酵素分解物は、皮膚のコラーゲン合成や、骨強度の増加に効果を発揮することが考えられる。
また、上述したアミノ酸のうち、100gのコロカリア中には、セリンが1000mgと多量に含まれている。セリンは体内で美肌・保湿効果を高める働きがあるシステインへと変換されるため、本発明で用いた酵素分解物は、美肌・保湿効果を発揮することが考えられる。
上述したコロカリア中の遊離アミノ酸組成を、上述した総アミノ酸組成の分析法と同様の手法で詳細に分析した。なお、遊離アミノ酸とは、タンパク質を構成しないアミノ酸のことである。
Claims (3)
- 燕窩の酵素分解物を主成分として有し、且つ、
前記燕窩の酵素分解物が、
原料である燕窩を水によって膨潤させる工程、
当該膨潤工程の後、パンクレアチンF(商品名)を添加する酵素反応工程、
当該酵素反応工程の後に前記パンクレアチンFを失活させる工程、
当該酵素失活工程の後、不溶物を除去する工程、
を経て得られたものであることを特徴とする、骨強度改善剤。 - 骨中のカルシウム含有量及びリン含有量の少なくともいずれか一方を改善するものである、請求項1に記載の骨強度改善剤。
- 加齢による骨強度減少抑制効果のある、請求項1又は2に記載の骨強度改善剤。
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