JP6051167B2 - ヒドロキシメチルフルフラール誘導体 - Google Patents

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Description

本発明は、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体、医薬品、熱ショックタンパク質誘導剤、抗ストレス剤、自律神経調節剤、飲食品、及びヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法に関する。
長時間の労働、様々な肉体的及び精神的ストレス環境等に曝される現代人において、多くの人が、健康診断等の検査を行っても異常が認められないにもかかわらず、食欲不振、不眠、めまい、冷や汗等の身体的症状、又は人間不信、情緒不安定、イライラ、抑うつ気分等の精神的症状を訴えている。このような不定愁訴を伴う症状は、自律神経失調症と診断されることが多い。このような自律神経失調症に対しては通常、抗不安薬、ホルモン剤等の薬物療法、食事療法、運動等による生活習慣の改善等により対処しているのが現状である。
過度のストレス負荷により、上述のような自律神経失調症をはじめとした自律神経障害が誘発されることが知られている。自律神経障害においては、交感神経と副交感神経との均衡(自律神経のバランス)の乱れ、自律神経の活動度の低下等がみられる。自律神経のバランスの乱れとは、交感神経が優位である状態、又は副交感神経が優位である状態を意味する。また、自律神経の活動度の低下により、ストレス対処能力が低下することが知られている。例えば、消化管の働きは主に副交感神経に支配されているため、ストレス負荷により交感神経の緊張が持続すると、消化管の働きが抑制され、食欲不振、便秘等の胃腸障害が引き起こされる。また、ストレス負荷により副交感神経がうまく機能せずに交感神経の活動が亢進され続けると、不眠が引き起こされると考えられている。
上述のように、ストレスと自律神経障害との間には密接な関連性が存在する一方で、ストレス負荷によらない自律神経障害もまた存在する。また、ストレス負荷は必ずしも自律神経障害を引き起こすわけではなく、他の身体的症状を誘発する場合もある。
ストレスタンパク質と呼ばれるタンパク質のひとつに、熱ショックタンパク質(以下、HSP)がある。HSPは、分子量が数万〜15万程度のタンパク質であり、分子量によりいくつかのファミリーに分類されている(HSP10、HSP27、HSP40、HSP60、HSP70、HSP90、HSP110等)。HSPは、生体が物理的、化学的、生理的又は精神的ストレスを受けた場合に、細胞内に誘導されるタンパク質の一群である。HSPは具体的には、生体が、熱、細菌感染、炎症、活性酸素、紫外線、飢餓、低酸素状態等の様々なストレス条件に曝された際に発現が亢進されて、細胞を保護する役割を有する。また、タンパク質の折りたたみ(フォールディング)の制御、異常タンパク質の凝集抑制といった分子シャペロンとしての機能をも有する。
HSPの中でも特にHSP70については、盛んに研究がなされており、消化管や皮膚等の多くの臓器に恒常的に発現していること等が報告されている。近年、HSP70の抗細胞死作用及び抗炎症作用が認められ、多様なストレスに対する細胞保護効果が報告されている(非特許文献1〜4)。このため、HSP70誘導活性物質を医薬品、化粧品等に応用しようとする研究が行われるようになった。天然物由来のHSP70誘導活性物質に関しては、芍薬の主成分であるペオニフロリンが報告されている(非特許文献5)。
アスパラガスは、日本においては北海道をはじめ各地で栽培及び収穫される野菜である。アスパラガスは、種々の生理活性を有することが見出されている。特許文献1には、アスパラガス茎抽出物が、各種の疲労(肉体的疲労、精神的ストレスによる疲労等)に対する予防及び回復効果を有することが記載されている。また、特許文献2には、アスパラガス茎抽出物が脳機能改善効果を有することが記載されている。さらに、特許文献3には、アスパラガス擬葉抽出物が自律神経調整効果を有することが記載されている。
特開2007−45750号公報 特開2007−230870号公報 特開2011−153125号公報
Xiao−Rong Chang et al,World J Gastroenterol;13(32):4355−4359(2007) Sarah M.et al,FASEB J.22,3836−3845(2008) Hirata I et al,Digestion;79(4):243−50(2009) Tadashi Nishida et al,Journal of clinical biochemistry and nutrition;46(1):43−51(2010) Dai Yan et al,Cell Stress&Chaperones;9(4),378−389(2004)
しかしながら、抗ストレス効果、及び自律神経調節効果に関与するアスパラガス抽出物又はアスパラガス処理物中の成分については、今まで報告がなされていなかった。
本発明者らは、アスパラガス熱水加熱処理物由来の新規のヒドロキシメチルフルフラール誘導体を見出し、並びに該ヒドロキシメチルフルフラール誘導体が優れたHSP誘導活性、抗ストレス効果及び自律神経調節効果を有することを見出し、本発明を完成した。本発明は、新規のヒドロキシメチルフルフラール誘導体、優れた効果を有する医薬品、HSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を提供することを目的とする。また、優れたHSP誘導活性、抗ストレス効果及び自律神経調節効果を有する飲食品を提供することを目的とする。さらに、低コスト化が可能でありかつ簡便なヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るヒドロキシメチルフルフラール誘導体は、
一般式
(式中、Rは下記式(I)、
(II)HOOCCHCOCO−、(III)HOOCCHCHCOCO−、及び(IV)水素原子からなる群より選択される)で表される。
前記ヒドロキシメチルフルフラール誘導体は、アスパラガス茎を熱水加熱処理することにより得られてもよい。
本発明の第2の観点に係る医薬品は、前記ヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする。
本発明の第3の観点に係る熱ショックタンパク質誘導剤は、前記ヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする。
本発明の第4の観点に係る抗ストレス剤は、前記ヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする。
本発明の第5の観点に係る自律神経調節剤は、前記ヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする。
本発明の第6の観点に係る飲食品は、前記熱ショックタンパク質誘導剤、前記抗ストレス剤、又は前記自律神経調節剤を含有する、ことを特徴とする。
本発明の第7の観点に係るヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法は、アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程を含む、ことを特徴とする。
前記製造方法は、酵素処理する工程をさらに含んでいてもよい。
本発明の第8の観点に係る熱ショックタンパク質誘導剤は、アスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分とする。
本発明の第9の観点に係る抗ストレス剤は、アスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分とする。
本発明の第10の観点に係る自律神経調節剤は、アスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分とする。
本発明によれば、新規のヒドロキシメチルフルフラール誘導体、優れた効果を有する医薬品、HSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を提供することができる。また、優れたHSP誘導活性、抗ストレス効果及び自律神経調節効果を有する飲食品を提供することができる。さらに、低コスト化が可能でありかつ簡便なヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法を提供することができる。
ヒドロキシメチルフルフラール誘導体によるHSP70 mRNA発現誘導活性を示す図である。 ヒドロキシメチルフルフラール、アスパラガス茎熱水加熱処理物、及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物によるHSP70 mRNA発現誘導活性を示す図である。 ヒドロキシメチルフルフラール、アスパラガス茎熱水加熱処理物、及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物によるHSP70タンパク質発現誘導活性を示す図である。 マウス断眠モデルにおける、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による血清中過酸化脂質量の変化を示す図である。 マウス断眠モデルにおける、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による血中コルチコステロン濃度の変化を示す図である。 マウス断眠モデルにおける、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による脱毛発現率の変化を示す図である。 マウス断眠モデルの胃における、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与によるHSP70タンパク質発現量の変化を示す図である。 マウス断眠モデルの肝臓における、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与によるHSP70タンパク質発現量の変化を示す図である。 マウス断眠モデルの腎臓における、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与によるHSP70タンパク質発現量の変化を示す図である。 ヒトにおける、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与によるHSP70 mRNA発現量の変化を示す図である。 ヒトにおける、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による自律神経バランスの変化を示す図である。 ヒトにおける、アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による自律神経活動度の変化を示す図である。 ヒトにおける、酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物投与によるHSP70 mRNA発現量の変化を示す図である。 ヒトにおける、酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による自律神経バランスの変化を示す図である。 ヒトにおける、酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物投与による自律神経活動度の変化を示す図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(1.ヒドロキシメチルフルフラール誘導体)
本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体は、下記一般式で表される。
上記一般式中、Rは、下記式(I)
、(II)HOOCCHCOCO−、及び(III)HOOCCHCHCOCO−、及び(IV)水素原子からなる群より選択される。
Rが上記式(I)である場合、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体は下記構造式で表される。
Rが上記式(I)である場合、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体は下記の2つの立体異性体を含む(R体及びS体)。
Rが上記(IV)水素原子である場合、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体は下記構造式で表される(化合物名:ヒドロキシメチルフルフラール)。
本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体は、以下に示すように、アスパラガス茎を熱水加熱処理することにより得られてもよい。
本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体は、以下に示すように、優れた熱ショックタンパク質誘導活性、抗ストレス効果及び自律神経調節効果を有する。
(2.ヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法)
本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法は、アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程を含む。
本明細書において、「熱水加熱処理する」とは、熱水中で加熱処理することを意味する。本発明で用いられるアスパラガス茎としては、例えば、グリーンアスパラガス、ホワイトアスパラガス、ムラサキアスパラガス等の茎部を用いることができる。また、アスパラガスの産地は特に限定されず、国産品のアスパラガスを用いてもよく、又は輸入品のアスパラガスを用いてもよい。本発明の効果を奏するアスパラガスであれば、適宜選択され得る。
アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程は、例えば、アスパラガス茎に1〜50倍量の水を加え、20〜180分間、熱水中で加熱することにより行われる。この際の温度は、例えば、50〜300℃が好ましい。大気圧下で熱水加熱処理を行う場合には、例えば、100℃以上の温度が好ましい。なお、加圧下で熱水加熱処理を行ってもよく、例えば、0.1〜0.2MPaの圧力(オートクレーブを用いる場合には、例えば、0.12MPa)が好ましい。
上述のようにアスパラガス茎を熱水加熱処理することにより、本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体が得られる。このように、本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法は、アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程を含む。該製造方法においては、野菜として広く流通しているアスパラガスの茎部を用いるため、安価にヒドロキシメチルフルフラール誘導体を製造することができる。また、高度な技術、特別な装置等を用いることなく、アスパラガスを熱水加熱処理することで、簡便にヒドロキシメチルフルフラール誘導体を製造することができる。さらに、食材であるアスパラガスを熱水加熱処理するため、該製造方法により得られたヒドロキシメチルフルフラール誘導体は安全性が高いといえ、熱水加熱によりアスパラガス茎を滅菌することもできる。なお、本発明の効果を奏する熱水加熱処理方法であれば、適宜選択され得る。
本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法は、熱水加熱処理する工程の効率を高め、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体を効率的に製造する目的で、下記に例示される付加的な工程をさらに含んでいてもよい。
上記付加的な工程として、例えば、熱水加熱処理前における、アスパラガス茎を細断する工程が挙げられ得る。アスパラガス茎を、例えば、0.5〜10cm程度の大きさに細断することができる。細断においては、例えば、ナイフ、カッター等を用いて手作業で行ってもよいし、細断機、ミル等の機械を用いてもよい。本発明の効果を奏する細断方法であれば、適宜選択され得る。
上記付加的な工程として、例えば、熱水加熱処理前における、アスパラガス茎を圧搾する工程が挙げられ得る。アスパラガス茎を、例えば、圧搾機を用いて圧搾することができる。本発明の効果を奏する圧搾方法であれば、適宜選択され得る。
上記付加的な工程として、例えば、植物組織を崩壊させる等の目的のために、熱水加熱処理する工程の前又は後に、酵素処理する工程が挙げられる。酵素処理することで、熱水加熱処理する工程の効率をより高め、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体をより効率的に製造することができる。例えば、アスパラガス茎中の繊維質、ペクチン等を効率的に分解させる目的で、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、アミラーゼ、プルラナーゼ等の酵素、又はこれらの酵素の2若しくは3以上の組み合わせが好適に用いられる。本発明の効果を奏する酵素であれば、適宜選択され得る。酵素処理する工程においては、用いる酵素に対して最も適する添加量、温度及び反応時間が選択され得る。セルラーゼを用いる場合、例えば、0.1〜5%(w/w)のセルラーゼ添加量にて、30〜60℃の温度で、1〜72時間、酵素処理を行うことができる。酵素処理する工程は、熱水加熱処理する工程の前に行ってもよいし、熱水加熱処理する工程の後に行ってもよい。なお、アスパラガス茎中のセルロースをより効率的に分解させて、ヒドロキシメチルフルフラール誘導体をより効率的に製造する観点から、熱水加熱処理する工程の後にセルラーゼにより酵素処理することが好ましい。本発明の効果を奏する酵素処理方法であれば、適宜選択され得る。
上記付加的な工程として、例えば、熱水加熱処理後における、残渣を機械的に粉砕する工程が挙げられる。粉砕においては、例えば、ミル、ミキサー等の機械を用いてもよい。本発明の効果を奏する粉砕方法であれば、適宜選択され得る。
上記付加的な工程として、例えば、熱水加熱処理後における、遠心分離又は濾過する工程が挙げられる。これらの工程をさらに含むことで、効率的に残渣を除去して加熱処理液を得ることができる。遠心分離は、例えば、回転数3,000〜7,000rpm、4〜50℃で行われ得る。濾過においては、例えば、市販の濾紙、濾布等が用いられ得る。本発明の効果を奏する遠心分離方法又は濾過方法であれば、適宜選択され得る。
上記付加的な工程として、例えば、熱水加熱処理後における、得られた加熱処理液を減圧下で濃縮する工程が挙げられる。濃縮は、例えば、エバポレーター等を用いて行うことができる。本発明の効果を奏する濃縮方法であれば、適宜選択され得る。
上記付加的な工程として、例えば、熱水加熱処理後における、加熱処理液を噴霧乾燥又は凍結乾燥させる工程が挙げられる。噴霧乾燥は、例えば、排風温度70〜90℃、チャンバー温度80〜100℃で行われ得る。本発明の効果を奏する噴霧乾燥方法又は凍結乾燥方法であれば、適宜選択され得る。
アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程に、上記に例示された付加的な工程をさらに含むことで、より効率的にヒドロキシメチルフルフラール誘導体を製造することができる。本発明の効果を奏する付加的な工程であれば、適宜選択され得る。
アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程について、以下に例示する。アスパラガス茎を0.5〜10cm程度に細断し、水を1〜50倍量加える。50〜100℃で、又は121℃の加圧下で、20〜180分間熱水加熱処理を行う。放冷後、0.1〜5%(w/w)のセルラーゼを添加し、30〜60℃で、1〜72時間、酵素処理を行う。その後、残渣を機械的に粉砕し、回転数3,000〜7,000rpm、4〜50℃で遠心分離を行うことで上清を得る。その後、該上清を排風温度70〜90℃、チャンバー温度80〜100℃で噴霧乾燥する。
本明細書において「アスパラガス茎熱水加熱処理物」とは、アスパラガス茎を熱水中で加熱処理し、その後、遠心分離、濾過等により残渣を除去し、濃縮したものをいう。また、本明細書において「酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物」とは、熱水加熱処理する工程の前又は後に、前述の通り酵素処理する工程を経て得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物を意味する。アスパラガス茎熱水加熱処理物及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物には、有効成分として、前述のヒドロキシメチルフルフラール誘導体が、例えば、少なくとも0.05%以上含有される。
本発明による製造方法により得られたヒドロキシメチルフルフラール誘導体については、例えば、アスパラガス茎熱水加熱処理物を水又は有機溶媒(メタノール等)に溶解させ、逆相用担体(例えば、DIAION HP−20(製品名)(三菱化学社製)等)のオープンカラムクロマトグラフィーに付することができる。また、例えば、ゲル濾過用担体(例えば、Sephadex LH−20(製品名)(ファルマシアファインケミカル社製)等)によって分画することもできる。さらに、上述の方法で溶出された所定の画分を、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって単離することにより、精製することができる。
特定の理論に縛られることを望むものではないが、上述のようにアスパラガス茎を熱水加熱処理することにより、アスパラガス茎由来の有機酸と糖類とが高温下で反応し、本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体が得られると考えられる。有機酸としては、例えば、ピログルタミン酸、α−ケトグルタル酸、オキザロ酢酸等が例示される。一方、糖類としては、例えば、フルクトース、グルコース、スクロース、マンノース等が例示される。
例えば、アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程において、アスパラガス茎由来のピログルタミン酸とフルクトースとが、高温下で反応し、以下の化合物が得られると考えられる。
本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法においては、上述に例示されるような有機酸と糖類とを含有するアスパラガス以外の植物を適宜用いることができる。例えば、ピログルタミン酸とフルクトースとを含有する野菜を好適に用いることができる。例えば、キャベツ、ブロッコリー、カボチャ、タマネギ、ニンニク、ニンジン等の野菜が好適に用いられ得る。本発明の効果を奏する植物であれば、適宜選択され得る。
(3.HSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤)
本発明により、有効成分として本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有するHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤が提供される。
本発明によるHSP誘導剤は、生体内又は生体外に存在するHSPを誘導するために用いられ得る。ここでいうHSPとは、例えば、HSP70、HSP10、HSP27、HSP40、HSP60、HSP90、HSP110等であり、好ましくはHSP70である。HSP誘導活性については、例えば、細胞に該HSP誘導剤を添加して培養し、既知の方法により、HSP mRNAの発現誘導活性、HSPタンパク質の発現誘導活性等を測定することにより評価することができる。本発明の効果を奏する評価方法であれば、適宜選択され得る。
本発明による抗ストレス剤は、生体に投与することにより、抗ストレス効果を得ることができる。抗ストレス効果は、例えば、哺乳動物に該抗ストレス剤を投与し、投与前後の酸化ストレス指標、血中ストレスホルモン濃度等を測定することにより評価することができる。本発明の効果を奏する評価方法であれば、適宜選択され得る。
本発明による自律神経調節剤は、生体に投与することにより、自律神経調節効果を得ることができる。自律神経調節効果は、例えば、哺乳動物に該自律神経調節剤を投与し、投与前後の自律神経バランス、自律神経活動度等を測定することにより評価することができる。本発明の効果を奏する評価方法であれば、適宜選択され得る。
また本発明により、アスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分として含有するHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤もまた提供される。該アスパラガス茎熱水加熱処理物は、前述の通り、アスパラガス茎を熱水加熱処理することにより得られる。したがって、該アスパラガス茎熱水加熱処理物中には、本発明によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体が含有される。
(4.飲食品及び医薬品)
本発明により、本発明によるHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を含有する飲食品が提供される。該飲食品は、常法により、例えば、顆粒状、粒状、錠剤、カプセル、ゲル状、クリーム状、ペースト状、懸濁液状、水溶液状、乳液状、粉末状等の飲食用に適した形態に加工することができる。また、飲食品中に通常用いられる賦形剤、結合剤、滑沢剤、着色剤、崩壊剤、増粘剤、保存剤、安定化剤、pH調整剤等を添加することができる。さらに、味質の改善のために、本発明の効果を損なわない範囲で、糖類、糖アルコール類、塩類、油脂類、アミノ酸類、有機酸類、グリセリン等を添加することができる。なお、既存の飲食品に、本発明によるHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を含有させて用いる場合、ベースとなる飲食品としては、本発明の効果を奏することのできる飲食品であれば、適宜選択され得る。
本発明によるHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を飲食品として用いる場合、例えば、アスパラガス茎熱水加熱処理物(又は酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物)換算で50mg〜2000mg/日、好ましくは100mg〜1000mg/日摂取することにより、所望のHSP誘導活性、抗ストレス効果、及び自律神経調節効果を得ることができる。摂取量については、摂取の目的、飲食品の形態等に基づき適宜選択され得る。
本発明による飲食品は、抗ストレス効果、及び自律神経調節効果の両方を有する。したがって、ストレス負荷による自律神経障害に対して、抗ストレス効果及び自律神経調節効果の相乗作用により、より高い効果を奏することが期待される。また、ストレス負荷によらない自律神経障害に対しても、自律神経調節効果を奏することが期待される。
本発明によるHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤は、医薬品として用いることができる。本発明による医薬品は、有効成分として前述のヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有する。この場合、常法により、例えば、錠剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤、シロップ剤、注射剤等の剤型に調製することができる。また、医薬品中に通常用いられる賦形剤、結合剤、滑沢剤、着色剤、崩壊剤、増粘剤、保存剤、安定化剤、pH調整剤等を添加することができる。投与方法については、経口投与、静脈内投与、腹腔内投与、皮内投与、舌下投与等、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され得る。
本発明によるHSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を医薬品として用いる場合、例えば、アスパラガス茎熱水加熱処理物(又は酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物)換算で50mg〜2000mg/日、好ましくは100mg〜1000mg/日で投与することにより、所望のHSP誘導活性、抗ストレス効果、及び自律神経調節効果を得ることができる。投与量については、投与の目的、剤型、患者の年齢、体重等に基づき適宜選択され得る。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
(アスパラガス茎熱水加熱処理によるヒドロキシメチルフルフラールの製造)
グリーンアスパラガス茎(新鮮重1.5kg)に水1.5Lを加え、熱水加熱処理する目的で、オートクレーブを用いて加圧滅菌し(121℃、20分間)、その後、濾布で濾過し、得られた液をエバポレーターにて減圧下で濃縮して加熱処理物を得た。得られた加熱処理物をカラムクロマトグラフィー(製品名:DIAION HP−20、三菱化学社製;500mL、溶出;HO、50%メタノール、100%メタノール)により分画し1.7gを得た。次に、得られた分画物を分取用HPLC(製品名:Hitachi L−7100、日立社製)により精製し、化合物(X)(5.0mg)を得た。カラムは製品名:CAPCELL PAK C18 UG 120、20φ×250mm(資生堂社製)を使用し、移動相は、表1の通りであった(A:HO、B:メタノール)。分取用HPLCの流速は、8mL/分であり、紫外吸光度検出器により検出波長280nmで検出した。
上述により得られた化合物(X)のNMRデータを以下に示す。
H−NMR(400MHz、DMSO−d
δ 4.49 (1H,dd,J=5.2Hz)
5.59 (1H,dt,J=5.6Hz)
6.55 (1H,d,J=3.6Hz)
7.48 (1H,d,J=3.6Hz)
9.52 (1H,s)
13C−NMR(100MHz、DMSO−d
δ 55.9
109.7
124.5
151.7
162.1
178.0
上述で得られた化合物(X)の構造を確定するため、市販品のヒドロキシメチルフルフラール(製品名:5−Hydroxymethyl−2−furaldehyde、東京化成販売株式会社)のNMRデータと化合物(X)のそれとを比較した。以下に市販品のヒドロキシメチルフルフラールのNMRデータを示す。
H−NMR(400MHz、DMSO−d
δ 4.51 (1H,dd,J=5.2Hz)
5.59 (1H,dt,J=5.6Hz)
6.60 (1H,d,J=3.6Hz)
7.49 (1H,d,J=3.6Hz)
9.56 (1H,s)
13C−NMR(100MHz、DMSO−d
δ 55.9
109.7
124.4
151.7
162.1
177.9
上述で得られた化合物(X)のNMRデータと市販品のそれが一致したため、化合物(X)は、ヒドロキシメチルフルフラール(下記構造式)であることがわかった。以上より、アスパラガス茎熱水加熱処理物中に、ヒドロキシメチルフルフラールが含まれることが明らかとなった。
(実施例2)
(アスパラガス茎熱水加熱処理による新規のヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造)
グリーンアスパラガス茎(新鮮重1.0kg)に水1Lを加え、熱水加熱処理する目的で、オートクレーブを用いて加圧滅菌し(121℃、20分間)、その後、濾布で濾過し、得られた液をエバポレーターにて減圧下で濃縮してアスパラガス茎熱水加熱処理物を得た。得られた加熱処理物をカラムクロマトグラフィー(製品名:DIAION HP−20、三菱化学社製;500mL、溶出;HO、30%メタノール、100%メタノール)により分画した。次に、得られた分画物723.8mgをカラムクロマトグラフィー(製品名:Sephadex LH−20、ファルマシアファインケミカル社製;250mL、溶出;HO)により精製した。さらに、得られた分画物12.6mgを分取用HPLC(製品名:Hitachi L−7100、日立社製)により精製し、化合物(Y)(2.0mg)を得た。分取用HPLCの条件は、実施例1と同様であった。
上述により得られた化合物(Y)をHPLC分析(製品名:Hitachi L−7100、日立社製)した結果、リテンションタイムは22.99分であった。この分析用HPLCにおいて、カラムは製品名:CAPCELL PAK C18 UG 120、4.6φ×250mm(資生堂社製)を使用し、移動相は、表2の通りであった(C:20mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH2.3)、D:アセトニトリル)。分析用HPLCの流速は、1mL/分であり、紫外吸光度検出器により検出波長280nmで検出した。
上述により得られた化合物(Y)のLC/Tof MS分析データを以下に示す。
実測値 m/z 238.0710([M+H]+);C1112NO
理論値 m/z 238.0715([M+H]+);C1112NO
以上から、上述により得られた化合物(Y)はC1111NOの分子式を有することが明らかとなった。
上述により得られた化合物(Y)のH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(400MHz、CDOD)
δ 2.00 (4H,m)
4.20 (1H,dd,J=3.9,9.2Hz)
5.20 (2H,s)
6.55 (1H,d,J=3.6Hz)
7.37 (1H,d,J=3.6Hz)
9.45 (1H,s)
(実施例3)
(新規のヒドロキシメチルフルフラール誘導体の合成)
実施例2において得られた化合物(Y)(C1111NO)は、アスパラガス茎由来のピログルタミン酸(CNO)とフルクトース(C12)とが加熱下で反応したことにより生成したと予想された。このことを検証するために、ピログルタミン酸及びフルクトースを用いて以下の方法で化合物を合成した。なお、化合物(Y)は下記の通り立体異性体の存在が考えられるため、L−ピログルタミン酸を出発物質としたS(L)体、及びD−ピログルタミン酸を出発物質としたR(D)体をそれぞれ合成した。
L−ピログルタミン酸(製品名:L−ピログルタミン酸、東京化成販売株式会社)3.0gとD−フルクトース(製品名:D(−)−フルクトース、純正化学株式会社)1.5gとを三角フラスコ内で混合し、オートクレーブを用いて加圧加熱処理(121℃、20分間)した。得られた反応物を、カラムクロマトグラフィー(製品名:DIAION HP−20、三菱化学社製;150mL、溶出;HO、30%メタノール、100%メタノール)により分画した。さらに、100%メタノール画分をカラム(製品名:CAPCELL PAK C18 UG 120、20φ×250mm、資生堂社製)を用いた分取用HPLCにより精製し、S体の化合物(Z)(24.4mg)を得た。分取用HPLCの条件は、実施例1と同様であった。
D−ピログルタミン酸(製品名:D−ピログルタミン酸、東京化成販売株式会社)2.0gとD−フルクトース(製品名:D(−)−フルクトース、純正化学株式会社)1.0gとを三角フラスコ内で混合し、オートクレーブを用いて加圧加熱処理(121℃、20分間)した。得られた反応物を、カラムクロマトグラフィー(製品名:DIAION HP−20、三菱化学社製;100mL、溶出;HO、30%メタノール、60%メタノール)により分画した。60%メタノール画分をエバポレーターにて減圧下で約50mLまで濃縮し、その後、酢酸エチル(50mL×5)で分液した。酢酸エチル層をエバポレーターにて減圧下で濃縮し、カラムクロマトグラフィー(製品名:DIAION HP−20、三菱化学社製;10mL、溶出;HO、30%メタノール、60%メタノール)により分画した。60%メタノール画分をエバポレーターにて減圧下で濃縮し、R体の化合物(Z)(24.6mg)を得た。
上述により得られたS体、R体の化合物(Z)をHPLC分析(製品名:Hitachi L−7100、日立社製)した結果、リテンションタイムはそれぞれ22.89分であった。分析用HPLCの条件は、実施例2と同様であった。
上述により得られたS体、R体の化合物(Z)について、MS、NMR分析データを以下に示す。
EI−MS:m/z 237
EI−HR−MS:m/z 237.0612;C1111NO
H−NMR(400MHz、CDOD):S体
δ 2.33 (4H,m)
4.34 (1H,dd,J=3.9,9.0Hz)
5.51 (2H,s)
6.73 (1H,d,J=3.4Hz)
7.38 (1H,d,J=3.4Hz)
9.57 (1H,s)
13C−NMR(100MHz、CDOD):S体
δ 25.8
30.2
57.0
59.6
114.0
124.0
154.5
156.7
173.4
179.6
181.1
H−NMR(400MHz、CDOD):R体
δ 2.33 (4H,m)
4.34 (1H,dd,J=3.9,9.0Hz)
5.27 (2H,s)
6.73 (1H,d,J=3.6Hz)
7.38 (1H,d,J=3.6Hz)
9.57 (1H,s)
13C−NMR(100MHz、CDOD):R体
δ 25.8
30.3
57.0
59.6
113.7
124.0
154.5
156.8
173.4
179.6
181.1
実施例2で得られた化合物(Y)の絶対構造を決定するため、実施例2で得られた化合物(Y)と、上述により得られたS体の化合物(Z)、R体の化合物(Z)をキラルカラム(製品名:CHIRAL PAK IA、4.6φ×150mm、ダイセル社製)を用いてHPLC分析(製品名:Hitachi L−7100、日立社製)を行った。カラム以外の分析用HPLC条件は、実施例2と同様であった。その結果、S体の化合物(Z)のリテンションタイムは18.92分、R体の化合物(Z)のリテンションタイムは20.57分であった。実施例2で得られた化合物(Y)のリテンションタイムは19.06分であったことから、実施例2で得られた化合物(Y)はS体であることが明らかとなった。
実施例2におけるHPLC分析データ、LC/Tof MS分析データ及びH−NMRデータと、本実施例における上述の分析データと、を比較すると、実施例2により得られた化合物(Y)と本実施例により得られた化合物(Z)とは、同一の化合物であることが示された。したがって、実施例2で得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物中に、少なくとも、以下の構造式を有するヒドロキシメチルフルフラール誘導体のS体が含まれることが明らかとなった。
(実施例4)
(HSP70 mRNA発現誘導活性の評価)
市販品のヒドロキシメチルフルフラール(実施例1と同様)(以下、サンプル1という)、実施例3で合成されたヒドロキシメチルフルフラール誘導体のS体(以下、サンプル2−Sという)及び同ヒドロキシメチルフルフラール誘導体のR体(以下、サンプル2−Rという)、並びに以下の方法で製造されたアスパラガス茎熱水加熱処理物(以下、サンプル3という)、及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物(以下、サンプル4という)のHSP70誘導活性を、HSP70のmRNA発現レベルを測定することにより評価した。
以下に、サンプル3の製造方法を示す。グリーンアスパラガス茎(新鮮重6.63kg)に水28.5Lを加え、熱水加熱処理する目的で、加圧滅菌(121℃、20分)を行った。冷却後、濾紙(製品名:東洋濾紙5A、東洋濾紙社製)で濾過し、エバポレーターにて濃縮を行った。濃縮液約10Lに賦形剤(製品名:パインデックス、松谷化学工業社製)275.4gを添加し、凍結乾燥してアスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末542.4g(このうち、アスパラガス茎固形分由来のアスパラガス茎熱水加熱処理物267.0g、賦形剤275.4g)を得た。
以下に、サンプル4の製造方法を示す。グリーンアスパラガス茎(新鮮重12kg)に水24Lを加え、熱水加熱処理する目的で、加圧滅菌(121℃、20分)を行った。45℃まで放冷後、スクラーゼC(製品名)(三菱化学フーズ社製)20g及びマセロチームA(製品名)(ヤクルト薬品工業社製)20gを添加し、45℃で3日間酵素処理を行った。その後、加圧滅菌(121℃、20分)し、濾布で濾過し、濾液35Lを回収した。エバポレーターにより9Lの容量となるまで濃縮した。この濃縮液に賦形剤(製品名:パインデックス、松谷化学工業社製)1.20kgを添加し、再度、加圧滅菌(121℃、20分)した。その後、凍結乾燥して酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末2.12kg(このうち、アスパラガス茎固形分由来の酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物0.92kg、賦形剤1.20kg)を得た。
まず、サンプル1、サンプル2−S、及びサンプル2−Rについて、ヒト前骨髄性白血病細胞(HL−60細胞)を用いてHSP70 mRNA発現レベルを評価した。
以下に、ヒト前骨髄性白血病細胞(HL−60細胞)を用いたHSP70 mRNA発現レベルの評価法を示す。HL−60(提供元:大日本製薬)を、10%のウシ胎児血清(FBS)(製品名:MultiSer、Thermo Trace社製)を添加したRPMI1640培地(製品名:RPMI1640培地「ニッスイ」(2)粉末、日水製薬株式会社製)に懸濁し、1.5mLサンプリングチューブ内に移した(50万個/1mL/チューブ)。同時に終濃度1mg/mLとなるように、イオン交換水で調製した各サンプル(サンプル1、サンプル2−S、及びサンプル2−R)を0.1mL添加した。コントロールには、イオン交換水0.1mLを添加した。37℃、5%CO存在下で4時間培養後、細胞を3,000rpmで回収し、mRNA検出用に供した。これから、TRIzol reagent(ライフテクノロジーズ社製)を使用してトータルRNAを抽出し、Nanodrop(サーモサイエンティフィック社製)で濃度を測定した。cDNA合成キット(製品名:ReverTra Ace qPCR RT Master Mix with gDNA Remover、東洋紡ライフサイエンス社製)を用いて、cDNAを合成した。逆転写後の反応液を3ng/μLになるようにNuclease−free水で希釈し、real−time PCRの鋳型とした。
PCRにおいては、プライマーとして、HSP70 forward primer(配列番号1)、及びHSP70 reverse primer(配列番号2)を使用した。HSP70遺伝子の発現を補正する内部標準遺伝子としてbeta 2 microglobulin遺伝子を用い、そのプライマーとして、beta 2 microglobulin forward primer(配列番号3)、及びbeta 2 microglobulin reverse primer(配列番号4)を使用した。Real−time PCRは反応キット(製品名:SsoAdvanced SYBR Green Supermix、バイオラッドラボラトリーズ社製)でリアルタイムPCR解析システム(製品名:CFX Connect、バイオラッドラボラトリーズ社製)により行った。トータル10μLのPCR反応液を95℃で3分間インキュベート(初期変性)し、その後95℃で1秒の変性、59℃で10秒のアニーリングを40サイクル繰り返した。
上記のリアルタイムPCR解析システムにより得られたCq値を用い、以下の計算式に基づいてHSP70遺伝子の発現量比を算出した(ΔΔCt法)。なお、Cq値は、遺伝子の増幅反応において、増幅された遺伝子がある一定量に達した時の反応サイクル数を表す。
コントロールのHSP70のCq値:A
コントロールのB2MのCq値:B
サンプルのHSP70のCq値:C
サンプルのB2MのCq値:D
ΔCq(コントロール)=A−B
ΔCq(サンプル)=C−D
Δ(ΔCq)=ΔCq(サンプル)−ΔCq(コントロール)
発現量比=2−Δ(ΔCq)
結果を図1に示す。図1においては、サンプル1、サンプル2−S、及びサンプル2−RのHSP70 mRNA発現誘導活性を、コントロールのそれに対する割合(%)として表す。サンプル1、2−S及び2−Rでは、コントロールに比べ、HSP70 mRNA発現が約3〜9倍増強された(サンプル2−S,2−R、**p<0.01 vs コントロール、サンプル1、p=0.069 vs コントロール)。このことから、ヒドロキシメチルフルフラール、並びに以下の構造式を有するヒドロキシメチルフルフラール誘導体のS体及びR体は、HSP70誘導活性を有することがmRNA発現レベルで明らかとなった。
次に、サンプル1、サンプル3、及びサンプル4について、ヒト子宮頸がん細胞(HeLa細胞)を用いてHSP70 mRNA発現レベルを評価した。
ヒト子宮頸がん細胞(HeLa細胞)(提供元:独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンター)を、10%のウシ胎児血清(FBS)(製品名:MultiSer、Thermo Trace社製)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)(製品名:ダルベッコ変法イーグル培地「ニッスイ」2粉末、日本製薬社製)に懸濁し、6穴プレートに播種した(20万個/2mL/well)。翌日、フレッシュなDMEM(1.8mL)に交換し、各々終濃度1mg/mL(サンプル3及び4については、アスパラガス茎固形分由来のアスパラガス茎熱水加熱処理物及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物の終濃度として1mg/mL)となるように、イオン交換水で調製した各サンプルを0.2mL添加した。コントロールには、イオン交換水0.2mLを添加した。22時間培養後、細胞をセルスクレーバーで剥がし、mRNA検出用に供した。これから、RNA抽出キット(製品名:Fast Pure RNA kit、タカラバイオ社製)を使用してトータルRNAを抽出し、DEPC処理水で100倍に希釈後、分光光度計で吸光度(波長260nm)を測定した。RNA濃度は、吸光度(波長260nm)×40×希釈倍率=RNA濃度(ng/μL)の計算式を用いて算出した。RNA溶液をTE緩衝液で任意の濃度に希釈し、cDNA合成キット(製品名:Prime Script 1st Strand cDNA synthesis kit、タカラバイオ社製)を用いて、cDNAを合成した。プライマーにはOligo dT primer(製品名)(タカラバイオ社製)を使用した。逆転写後の反応液を10ng/μLになるようにTE緩衝液で希釈し、PCRの鋳型とした。
PCRにおいては、プライマーとして、HSP70 forward primer(配列番号5)、及びHSP70 reverse primer(配列番号6)を使用した。HSP70遺伝子の発現を補正する内部標準遺伝子としてbeta 2 microglobulin遺伝子を用い、そのプライマーとして、beta 2 microglobulin forward primer(配列番号3)、及びbeta 2 microglobulin reverse primer(配列番号4)を使用した。PCRにはPCR酵素(製品名:TaKaRa Ex Taq、タカラバイオ社製)を使用した。トータル20μLのPCR反応液を94℃で1分間インキュベート(初期変性)し、その後94℃で30秒の変性、57℃(HSP70)又は59℃(beta 2 microglobulin)で30秒のアニーリング、及び72℃で30秒の伸長を32サイクル(HSP70)又は24サイクル(beta 2 microglobulin)繰り返した。最後に72℃で30秒の伸長反応を行い、すべてのPCRを終了した。PCR反応液は常法により電気泳動した後、エチジウムブロマイドにより染色した。
AlphaView(製品名)(Alpha Innotech社製)にて紫外線照射下の蛍光強度を測定することで、HSP70遺伝子の発現量を測定した。この際、内部標準遺伝子の発現量により補正した値をHSP70遺伝子の発現量とした。
結果を図2に示す。図2においては、サンプル1、3及び4のHSP70 mRNA発現誘導活性を、コントロールのそれに対する割合(%)として表す。サンプル1、3及び4では、コントロールに比べ、HSP70 mRNA発現が約1.2〜1.5倍増強された(サンプル1,4、**p<0.01 vs コントロール、サンプル3、p<0.05 vs コントロール)。このことから、ヒドロキシメチルフルフラール、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物、及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物は、HSP70誘導活性を有することがmRNA発現レベルで明らかとなった。
(実施例5)
(HSP70タンパク質発現誘導活性の評価)
実施例4と同様のサンプル1、3及び4のHSP70誘導活性を、HSP70タンパク質発現レベルを測定することにより評価した。
実施例4と同様にDMEM(10%FBS添加)に懸濁させたHeLa細胞を、12穴プレートに播種した(10万個/mL/well)。翌日、フレッシュなDMEM(0.9mL)に交換し、各々終濃度1mg/mL(サンプル3及び4については、アスパラガス茎固形分由来のアスパラガス茎熱水加熱処理物及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物の終濃度として1mg/mL)となるように、イオン交換水で調製した各サンプルを0.1mL添加した。コントロールには、イオン交換水0.1mLを添加した。24時間培養後、培養上清を除去し、PBS(−)(リン酸緩衝生理食塩水、pH7.2)で洗浄した。その後、一部の細胞をセルスクレーバーで剥がし、1.5mLサンプルチューブに回収して、HSP70タンパク質定量及びトータルタンパク質定量用に供した。
HSP70タンパク質の定量についてはHSP70 ELISAキット(製品名)(Enzo社製)、トータルタンパク質の定量についてはMicro BCA Protein Assay Reagentキット(製品名)(PIERCE Biotechnology社製)を用いて行った。残りの細胞に関しては、3−(4,5−dimethyl thial−2−yl)−2, 5−diphenyltetrazalium bromide(MTT)法により細胞増殖に与える影響を評価した。その後、トータルタンパク質量及び生細胞数で補正した値をHSP70タンパク質量とした。
結果を図3に示す。図3においては、サンプル1、3及び4のHSP70タンパク質発現誘導活性を、コントロールのそれに対する割合(%)として表す。サンプル1、3及び4では、コントロールに比べ、HSP70タンパク質発現が約1.3倍増強された(p<0.05 vs コントロール)。このことから、ヒドロキシメチルフルフラール、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物、及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物は、HSP70誘導活性を有することがタンパク質発現レベルで明らかとなった。
以上より、ヒドロキシメチルフルフラール、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物、及び酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物は、優れたHSP70誘導活性を有することが示された。
(実施例6)
(マウス断眠モデルにおける抗ストレス効果の評価)
マウス断眠モデルを使用して、実施例4で得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物(実施例4における“サンプル3”)の抗ストレス効果を評価した。
6週齢の雄性Slc:ddYマウス(日本クレア社製)32匹を4群に分けた(各群8匹)。各々、ノーマル群、コントロール群、低用量アスパラガス茎熱水加熱処理物群(以下、低用量群という)、及び高用量アスパラガス茎熱水加熱処理物群(以下、高用量群という)とした。断眠ストレスを負荷する7日前から、低用量群のマウスには200mg/kg(アスパラガス茎固形分由来のアスパラガス茎熱水加熱処理物換算)の用量で、高用量群のマウスには1000mg/kg(同換算)の用量で、アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末を通常粉末餌(製品名:CE−2、日本クレア社製)に添加して毎日給餌した。ノーマル群、コントロール群には通常粉末餌を与えた。コントロール群、低用量群、及び高用量群には、3日間にわたって、1日12時間(8:00〜20:00)マウスを水浸させることにより、断眠ストレスを負荷した。ノーマル群には、断眠ストレスを負荷しなかった。
抗ストレス効果について、最後の断眠ストレス負荷日の翌日のマウスにおいて、(1)酸化ストレス指標としての血清中過酸化脂質量(血清トリグリセライド(TG)量に対する過酸化脂質(LPO)量比(LPO/TG))の測定、(2)ストレスホルモンとして知られている血中コルチコステロン濃度の測定、及び(3)脱毛マウスの発現率の評価を行うことで検討した。
図4に、血清中過酸化脂質量の測定結果を示す。図中、LPO/TGの値が高いほど、血中酸化ストレスが高い状態であることを示す。コントロール群ではLPO/TGの値が高かったが、低用量群及び高用量群ではノーマル群と同程度までLPO/TGの値が低くなった(p<0.05 vs コントロール)。このことから、断眠ストレス負荷により血中酸化ストレスが高い状態にあるマウスに、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物を摂取させることにより、血中酸化ストレスが、断眠ストレス負荷の無いレベルにまで低減されることが示された。
図5に、血中コルチコステロン濃度の測定結果を示す。図中、コルチコステロン濃度の値が高いほど、高ストレス状態にあることを示す。コントロール群ではコルチコステロン濃度の値が高かったが、低用量群ではノーマル群と同程度までコルチコステロン濃度の値が低くなり、さらに高用量群ではノーマル群よりもコルチコステロン濃度の値が低くなった(**p<0.01 vs コントロール、p<0.05 vs コントロール)。このことから、断眠ストレス負荷により高ストレス状態にあるマウスに、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物を摂取させることにより、高ストレス状態が、断眠ストレス負荷の無いレベルにまで、さらに高用量群では該レベル以下に低減されることが示された。
図6に、脱毛マウスの発現率を示す。図中、脱毛発現率が高いほど、高ストレス状態にあることを示す。ノーマル群、コントロール群、低用量群、及び高用量群での脱毛発現率は各々、0%、75.0%、37.5%、及び12.5%であり、低用量群及び高用量群ではコントロール群に比して脱毛発現率が低かった。このことから、断眠ストレス負荷により高ストレス状態にあるマウスに、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物を摂取させることにより、高ストレス状態が低減されることが示された。
以上より、本実施例によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有するアスパラガス茎熱水加熱処理物は、優れた抗ストレス効果を有することが示された。
(実施例7)
(マウス断眠モデルにおけるHSP70タンパク質発現誘導活性の評価)
実施例6で使用したマウスを用いて、実施例4で得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物(実施例4における“サンプル3”)のHSP70誘導活性を、胃、肝臓、及び腎臓におけるHSP70タンパク質発現レベルを測定することにより評価した。
実施例6における試験最終日に、各群のマウスを屠殺し、胃、肝臓、及び腎臓を各々摘出した。各臓器(50mg)を1.5mLのサンプルチューブに入れ、プロテアーゼインヒビターカクテル(製品名)(シグマ社製)を0.2%(v/v)添加したHSP70 ELISAキット(製品名)(Enzo社製)の抽出試薬500μLを加えた。その後、氷上ですりこぎ棒を用いて各臓器をすりつぶし、4℃、1,500rpmで30分間遠心分離した後、上清を回収した。この上清をHSP70タンパク質の定量及びトータルタンパク質の定量に供した。
実施例5と同様に、HSP70タンパク質の定量についてはHSP70 ELISAキット(製品名)(Enzo社製)、トータルタンパク質の定量についてはMicro BCA Protein Assay Reagentキット(製品名)(PIERCE Biotechnology社製)を用いて行った。トータルタンパク質量で補正した値をHSP70タンパク質量とした。
図7〜9に胃、肝臓、及び腎臓におけるHSP70タンパク質発現量を示す。図7〜9においては、コントロール群、低用量群、及び高用量群のHSP70タンパク質発現誘導活性を、ノーマル群のそれに対する割合(%)として表す。胃(図7)及び肝臓(図8)では、コントロール群ではノーマル群に比してHSP70タンパク質発現量が低下していたが、低用量群及び高用量群ではノーマル群と同程度又はそれ以上にHSP70タンパク質発現が増強された(p<0.05 vs コントロール)。腎臓(図9)においても、低用量群及び高用量群ではコントロール群に比してHSP70タンパク質発現が増強された(**p<0.01 vs コントロール)。
以上より、本実施例によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有するアスパラガス茎熱水加熱処理物は、動物に投与された場合においても、優れたHSP70誘導活性を有することがタンパク質発現レベルで明らかとなった。また、実施例6において示された抗ストレス効果の作用機序のひとつが、本実施例によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有するアスパラガス茎熱水加熱処理物のHSP70発現誘導活性であることが示唆された。
(実施例8)
(ヒトにおけるHSP70 mRNA発現誘導活性の評価)
実施例4で得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物(実施例4における“サンプル3”)を用いて、ヒト白血球中のHSP70誘導活性を、HSP70 mRNA発現レベルを測定することにより評価した。
自主的に参加を表明したボランティア3名を被験者とした(以下、被験者1、被験者2、及び被験者3という)。アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末を、被験者1は200mg/日、被験者2は400mg/日、及び被験者3は800mg/日の用量で、1日2回(朝及び夕)に分けて、3日間摂取した(該アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末200mg(被験者1)、400mg(被験者2)、及び800mg(被験者3)中に、アスパラガス茎固形分由来のアスパラガス茎熱水加熱処理物を各々98mg、197mg、及び394mg含んでいた)。
摂取開始前及び摂取終了日に採血を行い、白血球中のHSP70 mRNA発現量を測定した。血液1mLを37℃のACK緩衝溶液(0.15M 塩化アンモニウム、1.0mM 炭酸水素カリウム、0.1mM EDTA−2Na、pH7.2)10mLに混和し、37℃で10分間保温した。その後、3,000rpmで5分間遠心分離し、上清を除去した。沈殿した白血球に再度ACK緩衝溶液10mLを加え、懸濁させた。同様の操作を3回繰り返した後、沈降した白血球にTrizol reagent(製品名)(ライフテクノロジーズ社)1.5mLを加え、トータルRNAを抽出した。PCR反応を含む、この後の操作は実施例4(HeLa細胞での評価)と同様に行い、HSP70 mRNAの発現量を評価した。
結果を図10に示す。図10においては、摂取開始前の白血球中のHSP70 mRNA発現量に対する、摂取終了後のそれの割合(%)を表す。摂取終了後の白血球中のHSP70 mRNA発現は、摂取開始前に比べて、アスパラガス茎熱水加熱処理物の用量依存的に2.5〜3.5倍程度増強された。
以上より、本実施例によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有するアスパラガス茎熱水加熱処理物は、ヒトに投与された場合においても、優れたHSP70誘導活性を有することがmRNA発現レベルで明らかとなった。
(実施例9)
(アスパラガス茎熱水加熱処理物の自律神経調節効果の臨床的評価)
実施例4で得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物(実施例4における“サンプル3”)を用いてヒトにおける自律神経調節効果を評価した。
自主的に参加を表明したボランティア30名を被験者として、無作為化プラセボコントロール・ダブルブラインド試験を行った。被験者はくじ引きにて、プラセボ群(以下、P群という)15名、又はアスパラガス茎熱水加熱処理物群(以下、A群という)15名に割付けられた。試験期間中4週間にわたって毎日、P群の被験者は賦形剤(製品名:パインデックス、松谷化学工業社製)(400mg/日)を、一方、A群の被験者はアスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末(400mg/日)を1日2回(朝及び夕)に分けて服用した(該アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末400mg中、197mgがアスパラガス茎固形分由来のアスパラガス茎熱水加熱処理物、残り203mgが賦形剤(同上)であった)。
試験開始前と試験終了日に、加速度脈波検査システム(製品名;パルスアナライザープラスTAS−9、YKC社製)を用いて、自律神経バランス及び自律神経活動度を評価した。該システムは、指尖部から加速度脈波を測定することで、心拍微細変化(Heart Rate Variability:HRV)を検知し、自律神経機能を評価するシステムである。HRVは、自律神経が心拍にもたらす様々な影響に対する臨床的帰結として表される。自律神経バランスについては、該システムによって与えられる交感神経活動に対する指標(Low Frequency:LF)をX軸に、副交感神経活動に対する指標(High Frequency:HF)をY軸にプロットした二次元グラフにおいて、該グラフ上の最も自律神経バランスが良好である点と、実測値における点と、の間の距離を用いて評価した。一方、自律神経活動度については、該システムによって与えられる自律神経の活動度を示す数値(LF及びHF等を用いて該システムにより算出される)を用いた。
図11に、自律神経バランスの変化を示す。図中、数値がゼロに近いほど、自律神経のバランスが良好であることを示す。P群(プラセボ群)においては、試験開始前に比して試験終了日では自律神経のバランスが悪化していた。一方、A群(アスパラガス茎熱水加熱処理物群)においては、試験開始前に比して試験終了日では自律神経のバランスが有意に改善されていた(p<0.05 vs 試験開始前、p<0.01 vs プラセボ群)。このことから、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物を服用することにより、自律神経のバランスが改善されることが示された。
図12に、自律神経活動度の変化を示す。図中、数値が高いほど、自律神経活動度が高いことを示す。P群(プラセボ群)においては、試験開始前に比して試験終了日では自律神経活動度の低下がみられた。一方、A群(アスパラガス茎熱水加熱処理物群)においては、試験開始前に比して試験終了日では自律神経活動度の上昇がみられた。このことから、本実施例によるアスパラガス茎熱水加熱処理物を服用することにより、自律神経活動が改善されることが示された。
以上より、本実施例によるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を含有するアスパラガス茎熱水加熱処理物は、優れた自律神経調節効果を有することが示された。
(実施例10)
(酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物のヒトにおけるHSP70 mRNA発現誘導活性評価、及び自律神経調節効果の臨床的評価)
以下の通り得られた酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物充填カプセルを用いて、ヒトにおけるHSP70 mRNA発現誘導活性評価、及び自律神経調節効果の臨床的評価を行った。
(酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物充填カプセルの製造法)
以下に、ヒト摂取用の酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物充填カプセルの製造法を示す。グリーンアスパラガス茎(新鮮重130kg)に水170Lを加え、熱水加熱処理する目的で、加熱殺菌(100℃、45分)を行った。45℃まで放冷後、酵素(スミチームC、及びスミチームMC;ヤクルト薬品工業社製)3.0kgを添加し、45℃で24時間攪拌を行った。その後、酵素を失活(100℃、20分)させ、遠心分離を行った。エバポレーターにより濃縮し、賦形剤(製品名:パインデックス、松谷化学工業社製)9.0kgを添加し、加圧滅菌(121℃、45分)した。その後、スプレードライにより酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末16.0kg(このうち、アスパラガス茎固形分由来の酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物7.0kg、賦形剤9.0kg)を得た。この酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物含有粉末8.50kgと固結防止剤(製品名:ステアリン酸カルシウム、サンエース社製)1.86kg、セルロース(製品名:セオラス、旭化成社製)8.20kgを混合し、アスパラガス茎固形分由来の酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物を20%含むカプセル用粉末を調製した。このカプセル用粉末を1号カプセルに1カプセルあたり280mg充填したものを酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物充填カプセルとした。
(評価方法)
自主的に参加を表明したボランティア20名を被験者として、低用量で短期間の無作為化プラセボコントロール・ダブルブラインド試験を行った。被験者は無作為にプラセボ群(以下、P群という)10名、又は酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物群(以下、E群という)10名に割付けられた。試験期間中1週間にわたって、毎日、P群の被験者は偽薬カプセル(製品名:パインデックス(松谷化学工業社製)699.9mg、及び製品名:マルツエキス(オリエンタル工業社製)140.1mgの混合物、計840mg(3カプセル)/日)を、一方、E群の被験者は酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物充填カプセル(840mg(3カプセル)/日)を毎日、夕食後に服用した(該酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物充填カプセル840mg中、168mgがアスパラガス茎固形分由来の酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物、残り672mgがパインデックス、ステアリン酸カルシウム、及びセオラスであった)。評価項目を、白血球中のHSP70 mRNAの発現量、自律神経バランス、及び自律神経活動度とした。
(HSP70 mRNA発現誘導活性評価)
はじめに、ヒト白血球中のHSP70 mRNA発現レベルを測定した。試験開始前、及び試験終了日に採血を行い、血液400μLからRNA抽出キット(製品名:Nucleo Spin RNA Blood、タカラバイオ社製)を用いてトータルRNAを抽出した。cDNAの合成、及びPCRの方法は、実施例8に記載した方法に準じた。
結果を図13に示す。図13においては、摂取開始前の白血球中のHSP70 mRNA発現量に対する、摂取終了後のそれの割合(%)を表す。P群(プラセボ群)のHSP70 mRNA発現量は摂取開始前に比べ、平均値で175%であった。一方、E群(酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物群)のHSP70 mRNA発現量は摂取開始前に比べ、平均値で278%であり、発現が増強されていた(p=0.098 vs P群)。このことから、本実施例による酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物を服用することにより、HSP70 mRNAの発現量が著しく増強されることが示された。
(自律神経調節効果に関する臨床的評価)
次に、試験開始前と試験終了日に、加速度脈波検査システム(製品名;パルスアナライザープラスTAS−9、YKC社製)を用いて、自律神経バランス、及び自律神経活動度を評価した。測定の詳細は、実施例9に記載した通りである。
図14に自律神経バランスの変化を示す。P群(プラセボ群)においては、試験開始前に比較して試験終了日では自律神経バランスが有意に悪化していた(p<0.05 vs 試験開始前)。一方、E群(酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物群)においては、試験開始前に比較して試験終了日では自律神経のバランスが改善されていた。このことから、本実施例による酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物を服用することにより、自律神経のバランスを改善することが示された。
図15に自律神経活動度の変化を示す。P群(プラセボ群)においては、試験開始前に比較して試験終了日では自律神経活動度が有意に悪化していた(**p<0.01 vs 試験開始前)。一方、E群(酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物群)においては、試験開始前に比較して試験終了日では自律神経活動度が改善されていた。このことから、本実施例による酵素処理アスパラガス茎熱水加熱処理物を服用することにより、自律神経活動度の悪化を防ぐことが示された。
以上説明したように、本発明によれば、新規のヒドロキシメチルフルフラール誘導体、優れた効果を有する医薬品、HSP誘導剤、抗ストレス剤、及び自律神経調節剤を提供することができる。また、優れたHSP誘導活性、抗ストレス効果及び自律神経調節効果を有する飲食品を提供することができる。さらに、低コスト化が可能であり簡便なヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法を提供することができる。
なお、本発明は、本発明の広義の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
本発明は、2011年12月20日に出願された日本国特許出願2011−277926号に基づく。本明細書中に日本国特許出願2011−277926号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

Claims (12)

  1. 一般式
    (式中、Rは下記式(I)である
    で表されるヒドロキシメチルフルフラール誘導体。
  2. 請求項1に記載のヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする医薬品。
  3. 一般式
    (式中、Rは下記式(I)、
    又は(IV)水素原子である)で表されるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする熱ショックタンパク質誘導剤。
  4. 一般式
    (式中、Rは下記式(I)、
    又は(IV)水素原子である)で表されるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする抗ストレス剤。
  5. 一般式
    (式中、Rは下記式(I)、
    又は(IV)水素原子である)で表されるヒドロキシメチルフルフラール誘導体を有効成分とする自律神経調節剤。
  6. アスパラガス茎を熱水加熱処理する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載のヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法。
  7. アスパラガス茎に水を1〜50倍量加え、50〜300℃で、大気圧下又は加圧下で、20〜180分間熱水加熱処理することでアスパラガス茎を熱水加熱処理する工程を含む、
    ことを特徴とする一般式
    (式中、Rは(IV)水素原子である)で表されるヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法。
  8. 酵素処理する工程をさらに含む、請求項6又は7に記載のヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法。
  9. 30〜60℃の温度で、1〜72時間、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、アミラーゼ及びプルラナーゼからなる群より選択される少なくとも1つの酵素を用いて酵素処理する、
    ことを特徴とする請求項8に記載のヒドロキシメチルフルフラール誘導体の製造方法。
  10. アスパラガス茎に水を1〜50倍量加え、50〜300℃で、大気圧下又は加圧下で、20〜180分間熱水加熱処理することで得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分とする熱ショックタンパク質誘導剤。
  11. アスパラガス茎に水を1〜50倍量加え、50〜300℃で、大気圧下又は加圧下で、20〜180分間熱水加熱処理することで得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分とする抗ストレス剤。
  12. アスパラガス茎に水を1〜50倍量加え、50〜300℃で、大気圧下又は加圧下で、20〜180分間熱水加熱処理することで得られたアスパラガス茎熱水加熱処理物を有効成分とする自律神経調節剤。
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