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1 源生林あしたばの食品 畜産 養殖業への有効利用 筑波大学生命環境系 食機能探査科学分野 宮崎均 筑波大学新技術説明会 平成 25 年 7 月 30 日

2 食機能探査科学とは? 8 年前に食機能探査科学と言う分野を立ち上げました これは 食品 畜産 医薬品産業などへの有効利用を視野に 疾病の予防や健康向上に繋がる食の成分を探査し その作用メカニズムを分子レベルで探査する研究分野です

3 食由来機能性化合物を用いた人 家畜 魚介類の健康維持と疾病予防 我々は 2 つのポリシーがあります 第一は 人だけでなく人が摂取する家畜や魚介類も研究対象にしています 第二は 治療が目的ではなく あくまでも健康維持 疾病予防が目的です ヒト メタボリック症候群 動脈硬化の予防 食素材 機能性化合物含有食品 サプリメント ストレス ( 過食 運動不足 睡眠不足 精神的ストレス ) 活性酸素発生 ( 酸化ストレス ) 高血糖症 肥満症 感染症予防と繁殖力向上 ストレス ( 過密飼育 暑熱ストレス 水温変化 水汚染 過剰食餌 ) 活性酸素発生 ( 酸化ストレス ) 家畜 魚介類 食素材 機能性化合物含有飼料 サプリメント 高脂血症 高血圧症 脳血管疾患 心疾患の予防 改善 脳血管疾患心疾患 不健康な家畜 魚介類 感染症のリスク増加繁殖力の低下抗生物質の大量投与 免疫力向上感染症感染リスクの減少繁殖力の維持 向上抗生物質等薬剤投与の軽減

4 どのような化合物を探査するか? 既に食されている既知の生物資源から新規化合物をみつける 既知の食されている化合物で新規生物機能を持つ化合物をみつける スクリーニングのためのバイオアッセイ系の重要性 食文化 ( 食歴 ) 伝承情報の重要性

5 人に関してはメタボリック症候群 それに伴う動脈硬化を研究対象にしています 予防 改善の鍵になるのは酸化ストレスへの対応です 日本人口 :1.25 億人 高脂血症 (1000 万人 ) 肥満 (2500 万人 ) 喫煙 (2500 万人 ) 糖尿病 (900 万人 ) (2200 万人 : 予備軍含む ) 高血圧症 (3000 万人 ) 動脈硬化 ストレス (?) 脳血管疾患心疾患 死 メタボリック症候群から動脈硬化への進行に活性酸素種 (ROS) が密接に関与する 従って 抗酸化化合物がその予防や改善に有効であると考えられる また 適量の一酸化窒素の産生も疾病の予防 改善に重要である

6 酸化ストレスへの対応として以下のことが考えられます 1 スカベンジング効果 ビタミン ポリフェノール etc. 2 抗酸化酵素の発現 活性誘導 スーパーオキシドジスムターゼ (SOD) グルタチオンパーオキシダーゼ (GPx) カタラーゼ ヘムオキシゲナーゼ (HO-1, -2, -3) etc. 3 活性酸素種産生過程の阻害 NADPH オキシダーゼ阻害 etc.

7 国産 源生林あしたば の活用 源生林あしたば は 温暖地域でのみ栽培が可能であった八丈島原産のあしたばに 耐寒性 越冬性が付与された新品種である 成長が極めて速く 結果として二酸化炭素吸収能に優れる 日常的に食されており ( 伊豆諸島では家畜も牧草として摂取 ) 機能性成分である抗酸化化合物カルコンを豊富に含む

8 血管壁細胞に着目した動脈硬化発症 進展の模式図 正常 外膜 動脈硬化 中膜 内膜 脱分化 平滑筋細胞 (VSMC) 酸化ストレスなど 増殖 新生内膜 遊走 内皮細胞 (VEC) 酸化ストレスなどによる内皮細胞の障害 ( 細胞死 接着因子発現増加など ) は 平滑筋細胞の脱分化 遊走 増殖を促し動脈硬化を引き起こす 従って 内皮細胞に酸化ストレス耐性を付与し 内皮細胞の創傷治癒を促進できる化合物は動脈硬化を負に制御できる可能性がある また 平滑筋細胞の増殖 遊走を抑制する化合物も 動脈硬化を負に制御できる潜在性を有する

9 カルコンの血管系に対する作用 XAと4-HDは 血管内皮細胞の創傷治癒を促進する 血管内皮細胞に酸化ストレス耐性を付与する 血管内皮細胞において一酸化窒素産生を誘導する 血管平滑筋細胞の増殖 遊走を抑制する XA: キサントアンゲロール 4-HD: 4 ヒドロキシデリシン

10 肥満からインシュリン抵抗性 2 型糖尿病が発症する仕組み ( 仮説 ) 正常 肥満 肥満 毛細血管 インシュリン IR インシュリン IR あしたば成分レスベラトロールやベニフェリン IRS IRS 間質 Akt 活性化 enos 活性化 Akt 活性化 enos 活性化 Akt 活性化 enos 活性化 インシュリン NO NO NO 骨格筋 血管弛緩 血管弛緩 血管弛緩 インシュリン IR: インシュリン受容体 IRS: インシュリン受容体基質インシュリン受容体 enos: 内皮型一酸化窒素合成酵素 肥満により血管内皮細胞でのインスリン依存的 NO 産生は減少する 従って インスリン非依存的に NO 産生を誘導できる化合物は 肥満による 2 型糖尿病の発症を予防できる可能性がある

11 夏季の暑熱ストレスによる家畜の繁殖力の低下 夏季の暑熱ストレスは 家畜全般の繁殖力の著しい低下 乳牛の乳量や乳質の低下 乳房炎の増加などを起こす 採卵鶏では 卵の小型化や卵殻の脆弱化が起きる これらは畜産農家の経営悪化をもたらし 畜産業の深刻な問題となっている 暑熱ストレスが 体内で酸化ストレスに変換されることを我々は示している

12 暑熱ストレスによる卵胞発育の抑制 暑熱ストレス HOT! ROS ROS: 活性酸素種 卵巣顆粒膜細胞のアポトーシス増加 排卵数の減少 暑熱ストレスは体内で活性酸素を発生させ酸化ストレスに変換される 発生した活性酸素が卵胞顆粒膜細胞のアポトーシスを誘導し 排卵数の減少を引き起こすと考えられる 尚 暑熱ストレスは脳下垂体からの性腺刺激ホルモンの分泌にはそれほど影響を与えない

13 卵巣性周期に伴う卵胞発育 卵胞が排卵するか閉鎖するかの運命決定には 卵胞顆粒膜細胞の生死が鍵を握る 顆粒膜細胞は酸化ストレスによりアポトーシスを起こすことが知られている 前胞状卵胞 一次卵胞 原始卵胞 胞状卵胞 顆粒膜細胞 顆粒膜細胞のアポトーシス 閉鎖卵胞 排卵前卵胞 排卵 白体 黄体

14 暑熱ストレスの実験系 我々は暑熱ストレスが排卵数へ与える影響に関する下記の評価系を持っています Cone oil 対照区 室温 25 相対湿度 50 % Cone oil + 機能性化合物 Cone oil 暑熱区 室温 35 相対湿度 60 % Cone oil + 機能性化合物 Day 1 Day 2 Day3 Day 4 Day 5 Day 6 Day 7 搬入 PMSG PMSG: Pregnant mare s serum gonadotropin ( 妊馬血清由来ゴナドトロピン ) hcg: Human chorionic ganadotropin ( ヒト絨毛性ゴナドトロピン ) hcg 解剖 排卵数測定 暑熱環境下 ( 計 96 時間 ) 経口投与

15 カルコンの卵巣に対する作用 XA と 4-HD は 卵巣顆粒膜細胞に酸化ストレス耐性を付与する 卵巣顆粒膜細胞においてヘムオキシゲナーゼ 1 とカタラーゼの発現を増加させる 暑熱ストレスによる排卵数減少を改善する

16 源生林あしたば含有国産機能性飼料の開発を目指し 下記のプロジェクトが JST 予算で進行中

17 魚病が発生するメカニズム 魚介類 過密飼育などによるストレス 免疫力低下 免疫力の低下不適切な飼育管理により 免疫力が低下 病原体の侵入魚の購入や他業者からの伝播 河川水などから侵入 環境条件病原体の繁殖に適した水温や濁り水などの病気が発生しやすい条件 病原体 消毒の不徹底など 病原体の侵入 発病 水 環境条件の悪化 ( 水温変化 水濁 ) 食物由来の機能性化合物 魚介類の健康維持 向上 疾病予防 福島県内水面水産試験場 HP の図を改変

18 家畜 魚介類の健康維持 疾病予防の考え方 家畜 魚介類に病気発生病気の家畜 魚介類あるいはその産物は出荷できず薬で治療あるいは処分経済的損害病気の発生を事前に防ぐ 抗生物質を予防に用いる 抗生物質耐性菌の出現 安心 安全な食べ物 家畜にストレス抵抗性を持たせる = 健康維持 薬ではなく安全な食の成分を用いる! 安心 安全な食べ物

19 お問い合わせ先 筑波大学技術移転マネージャー 柿本茂八 Phone: Fax:

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