発表者
髙島 優季(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 修士2年)
石川 和樹(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 修士;当時)
宮脇 里奈(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 修士;当時)
小川 真奈(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 修士;当時)
石井 剛志(神戸学院大学栄養学部栄養学科 准教授)
三坂 巧(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 准教授)
小林彰子(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 特任准教授)

発表概要

 高コレステロール血症は動脈硬化、ひいては心疾患や脳血管疾患等の原因となることから、その予防はとても重要です。腸管における胆汁酸の再吸収阻害は、肝臓でのコレステロールからの胆汁酸への変換(異化)を促進し、血中コレステロール濃度を低下させるため、高コレステロール血症予防のターゲットとして注目されています。
 東京大学大学院農学生命科学研究科食の健康科学(ニップン)寄付講座の大学院生髙島優季と小林彰子特任准教授らのグループは、腸管から胆汁酸を再吸収するトランスポーター(Apical sodium-dependent bile acid transporter, ASBT)の吸収特性を明らかにし、これを阻害するポリフェノールとして、紅茶に含まれるテアフラビンを見出しました。テアフラビンの中でもteaflavin-3-gallate (TF2A) およびtheaflavin-3'-gallate (TF2B)が高い阻害活性を示し、これらは中性緩衝液中で酸化構造に変化し、速やかにASBTに作用し効果を発揮することが考えられました。本研究で示された紅茶テアフラビンのASBT阻害機構は、食品ポリフェノール摂取が高コレステロール血症を予防する可能性を示す新たな知見といえます。
 本成果は、米国化学会誌Journal of Agricultural and Food Chemistryの表紙を飾りました(図1)。

発表内容

図1 Journal of Agricultural and Food Chemistry誌の表紙
イラストは紅茶に含まれるテアフラビンがASBTを阻害し、胆汁酸の腸肝循環を阻害する様子を表している。


図2 左:ASBTの役割と胆汁酸の腸肝循環
   右:ASBTおよび阻害活性を示した紅茶テアフラビンの構造


図3 EGCgの酸化構造とCys残基におけるチオール基との結合様式(Lambert et al., 2008)
タンパク質Cys残基のモデルとしてN-acetylcysteineを用いた

 胆汁酸は肝臓でコレステロールから合成され腸管に分泌された後、小腸下部に発現するApical sodium-dependent bile acid transporter (ASBT) により再吸収され、肝臓で再利用されます(胆汁酸の腸肝循環, 図2左)。腸管における胆汁酸の再吸収機構の阻害は、肝臓でのコレステロールから胆汁酸への変換を促進し、血中コレステロール濃度を低下させます。そのため、腸管ASBTは高コレステロール血症予防・治療のターゲットとして注目されています。本研究は、食品成分による血中コレステロール濃度の低下を目指し、腸管における胆汁酸の再吸収を阻害するポリフェノールの探索とそのメカニズムの解明を目的としました。
 小腸上皮のモデル細胞を用いたスクリーニングにより、紅茶に含まれるポリフェノールの一種であるテアフラビン2種(TF2AおよびTF2B)が高い活性を示すことを見出しました(図2右)。これらテアフラビンはASBTを強制的に発現させた細胞においても阻害活性を示したことから、腸管側のASBTを阻害していることが考えられました。これらのテアフラビンの濃度を一定にし、基質の濃度を変化させた濃度依存阻害試験をHanes-Woolf plotにより解析した結果、これらのテアフラビンはASBTに対し、基質と同じ部位に結合する競合阻害である可能性が示されました。テアフラビンはカテキン類の重合体(注2)です。カテキンの一種であるEGCgは中性緩衝液中で酸化構造をとり、タンパク質のCys残基のチオール基と共有結合することが知られています(図3)。チオール基を有するN-acetylcysteine をモデルとして、先にテアフラビンに処理すると、テアフラビンの取り込み阻害活性は消失しました。またこれらテアフラビンを中性緩衝液中に溶かし、試験管内で事前によく酸化させた後に胆汁酸取り込み試験を行うと、添加後10分という短い時間で阻害活性を示しました。従ってこれらテアフラビンは、中性緩衝液内で酸化構造をとり速やかにASBTの基質結合部位に作用し、胆汁酸取り込みを阻害する機構が考えられました。
 ポリフェノールの作用として「フレンチパラドックス」が有名ですが、その機構は完全には解明されていません。またポリフェノールは、腸管吸収性が著しく低い食品成分です。特にカカオのプロシアニジンや紅茶のテアフラビンなどの重合ポリフェノールは、腸管からほとんど吸収されませんが、生体での様々な生理機能が報告されています。本研究で行った細胞を用いた検討でもTF2AおよびTF2Bの腸管吸収量は測定可能な下限値未満でした。
 腸管上皮でのテアフラビンの作用は、吸収されずとも生理活性を有するポリフェノールの重要なメカニズムの1つであると同時に、食品に含まれるポリフェノールを日常的に摂取する意義を、改めて示すことができた成果ということができます。

発表雑誌

雑誌名
Journal of Agricultural and Food Chemistry
2021, 69, 33, 9585–9596.
論文タイトル
The modulatory effect of theaflavins on apical sodium-dependent bile acid transporter (ASBT) activity
著者
Yuki Takashima, Kazuki Ishikawa, Rina Miyawaki, Mana Ogawa, Takeshi Ishii, Takumi Misaka, Shoko Kobayashi*
DOI番号
10.1021/acs.jafc.1c03483.
論文URL
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34346218/

問い合わせ先

東京大学大学院農学生命科学研究科 食の健康科学(ニップン寄付講座)
特任准教授 小林 彰子(こばやし しょうこ)
Tel:03-5841-5378
E-mail:ashoko<アット>mail.ecc.u-tokyo.ac.jp  <アット>を@に変えてください。
研究室URL:http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/foodfunctional/

用語解説

  • 注1 フレンチパラドックス
     フランス人はコレステロールや飽和脂肪酸の摂取量が多いにも関わらず、心疾患や脳血管疾患による死亡率が他の西欧諸国に比べて少ない、という矛盾のこと。その理由は、フランス人が赤ワインから多くポリフェノールを摂取しているためだと考えられ、ポリフェノールの健康に対する効果が知られるきっかけとなった。
  • 注2 重合体
     有機化合物の単量体が複数個重合することによってできた高分子化合物のこと。