栄養障害と治療のジャーナル

概要

栄養サミット 2018 食事誘発性インスリン抵抗性 C57BL/6J マウスにおけるグアバ葉エキスのグルコースおよび脂質恒常性に対する効果 - ウェン・ディー・チャン - 東海大学食品科学部教授、農学部長

ウェン・ディー・チャン

メタボリックシンドロームとは、耐糖能障害、脂質異常症、腹部肥満、高血圧などの多くの代謝異常状態が同時に存在する状態を指します。これらの代謝異常は通常、2型糖尿病や高血圧などの心血管疾患など、多くの慢性疾患の兆候です。肥満は主にエネルギーの過剰摂取による不必要な体脂肪の蓄積が原因です。ベイズ氏によると、 糖尿病、高血圧、脂質異常症の患者の それぞれ84%、79%、82%が過体重または肥満の現象を示しており、肥満とメタボリックシンドロームの間に密接な関連があることを示しています。上記に基づくと、体脂肪の不必要な量はインスリン抵抗性の発生につながり、メタボリックシンドロームの予防と改善には肥満の改善が重要であることを示しています。

ペルオキシソーム増殖因子受容体γ（PPAR-γ）は、脂肪細胞で正確に優先的に発現し、インスリン感受性、炎症、細胞分化、インスリン感受性の調節を主に担っています。PPAR-γは脂肪酸、薬物によって調節され、遺伝子発現に関連する脂質およびグルコース代謝に影響を与えます。

グアバの葉は、東洋諸国では糖尿病患者のための伝統的な民間薬草として一般的に使用されてきました。今年、動物のモックアップと人間の臨床研究で、グアバの葉の抽出物の抗高血糖および抗代謝活性が報告されました。本研究では、高果糖、高脂肪の栄養を与えられたインスリン抵抗性C57/BL6Jマウスの白色脂肪、肝臓、骨格筋組織におけるGvExの代謝疾患発症に対するメカニズムを包括的に評価しました。

材料と方法

植物材料とGvExの準備

Plant material and GvEx preparation were was described in our earlier study (Liu et al., 2014). Briefly, Jen Ju Pa leaves were collected at the period between in the initial appearance and the observable opening of the flower buds. The plant materials were taxonomically recognized and the data have been deposited at the Fengshan Tropical Horticultural Experiment Branch, Taiwan Agricultural Research Institute Council of Agriculture, Executive Yuan). Guava leaf extraction was performed with the best extraction conditions which were derived from a response surface of methodology.

Animals

Ten week old male C57BL/6J mice were found from Taiwan NLAC. All mice were housed in a climate controlled room with 20-24°C temperature, 40-60% humidity, 12 hour dark and light cycle, and free access to the normal chow and water at the farming college of Tunghai university.According to the result of our preceding in vitro study, 200 and 400μg/ml GvEx (ED50 in vitro), respectively, showed knowingly increased the rate of the glucose uptake in both normal and insulin resistant cells.

Induction of insulin resistance and GvEx treatment

To induce insulin resistance, the C, P, TL, TM, TH groups were fed with high fat diet and 30% (w/v) fructose was added to the drinking water. These mice were gavage controlled with their relatively treatment at the start of high fructose high fat feeding.

 Biochemical measurement

The concentrations of serum triglycerides (TG), , glutamate oxaloacetate transaminase (GOT), cholesterol (CHOL) and glutamate pyruvate transaminase (GPT) levels were determined by regular biochemistry assays using the corresponding commercial enzyme kit on a Biochemical Analyser. 

Homeostatic model assessment-insulin resistance (HOMA-IR)

The HOMA model is a method used to the quantify insulin resistance and β-cell function from fasting serum glucose and the insulin attentions. The model has been was widely used since it was first published. After 14 h fasting, the blood glucose and insulin in the attentions of the mice were obtained and used to HOMA-IR calculation.

Hematoxylin-eosin (HE) stain

HE stain is the most widely used the method in histology and histopathology analysis. It is a relatively simple method to demonstrate a wide range of cytoplasmic and nuclear, extracellular matrix features on the paraffin or frozen sections. Liver matters were was harvested and fixed in 10% neutral formalin, embedded in paraffin, cut into 6-μm-thick sections on slides, and stained with the hematoxylin and eosin. Before immunostaininz, deparaffinization was performed by the xylene and graded ethanol to distilled water

Results

GvEx の補給により、高果糖高脂肪食を与えられたマウスの体重が有意に減少しました。研究開始時の平均体重は全グループ間で差がありませんでした。治療 10 週間後、平均体重は C (34.4 ± 2.3 g) と比較して TH (30.8 ± 2.2 g) が有意に低く、TM (31.8 ± 2.7 g) と P (32.3 ± 1.9 g) がそれに続き、GvEx の体重減少に対する有益な効果が示唆されました。さらに、高用量 GvEx で保存された高果糖高脂肪食を与えられたマウスの精巣上体脂肪と白色脂肪組織 (腎周囲脂肪、腹部脂肪、精巣上体脂肪の合計) の重量が有意に減少しました。以前の報告では、高脂肪食で誘発された肥満マウスに、異なる用量の Psidium guajava 葉抽出物を投与すると、体重と内臓脂肪蓄積が減少し、その低下作用は用量依存的であったことが示されています。

 GvExによるメタボリックシンドロームの改善効果

いくつかの研究によると、高果糖・高脂肪食はインスリン抵抗性、高インスリン血症、さらには糖尿病や高血糖を引き起こす可能性がある。これらの症状の発生を引き起こす主な理由には、次のものがある。食事による血中トリグリセリド値の上昇は、活性化インスリン受容体の数を減らし、インスリン感受性を低下させる。高果糖・高脂肪食によって引き起こされる慢性炎症と高酸化ストレス状態は、リン酸化インスリン受容体のレベルを低下させ、脂肪組織におけるアディポネクチン発現量を減らし、インスリン感受性を低下させ、グルコースと脂質代謝の恒常性を乱す。

上記の結果から、GvEx は脂肪組織、骨格筋組織、肝臓における脂質およびグルコース代謝関連シグナル伝達を刺激し、高果糖・高脂肪食によって引き起こされるメタボリックシンドローム状態を回復できる可能性が示唆されました。

結論

我々は、インスリン抵抗性 C57BL/6J マウスに高果糖高脂肪食を摂取させた場合のメタボリック シンドロームの発症に対する GvEx の効果を評価しました。その結果、高用量の GvEx の投与には脂質の蓄積を予防し、インスリン抵抗性を改善する効果があることが示されました。この作用のメカニズムは、肝臓、骨格筋組織、脂肪組織におけるグルコースおよび脂質代謝関連シグナルの強化によるものでした。

注:第 21 回世界栄養・食品科学会議、2018 年 7 月 9 日〜10 日、オーストラリア、シドニー。