はじめに
近年，多くの食品由来成分の代謝改善作用が明らかに なり，その作用機構が精力的に解析されている．食品成 分のもつ抗酸化能がその代謝改善作用に寄与することは 広く知られているが，それ以外の作用機構も明らかにな りつつある．本稿ではフラボノイドに分類されるルテオ リンを取り上げ，これまでに知られている代謝改善作用 に加えて，その分子レベルでの作用機構について概説す る．また，われわれが最近報告した，ルテオリンによる 核内受容体HNF4
α
（hepatocyte nuclear factor 4α
）の 活性抑制作用についても紹介する．フラボノイド
疫学的な調査では，植物由来食品の摂取は，動脈硬化 などの慢性疾患発症リスクを低下させることが示されて いる(1)
．この予防作用に，植物に含まれるどの成分が寄
与するかは厳密には不明であるが，その有力な候補とし てフラボノイドを挙げることができる．フラボノイドは ジフェニルプロパン構造（C6‒C3‒C6）を特徴とする化 合物群の総称であり（図1
），野菜や果物に広く含まれ
ている．フラボノイドは植物の二次代謝産物であり，植 物においては紫外線から身を守るために産生されると考 えられているが，ヒトが摂取することによりさまざまな抗生活習慣病作用を発揮する．別の疫学的な調査では，
フラボノイドを多く含む食事は心血管疾患のみならず，
がん発症のリスクを低減させることも示されている．ま た，伝統薬として広範な病気の治療に使用されてきた植 物の研究からも，フラボノイドがこれらの植物に含まれ る生理活性物質であることが示されている(1)
．
ルテオリン
ルテオリンは，多くの植物性食品や伝統薬として使用
図1■代表的なフラボノイドの基本骨格
日本農芸化学会
● 化学 と 生物
セミナー室
食品因子による生活習慣病予防・改善機構の解明をめざして-1フラボノイド「ルテオリン」による生活習慣病予防・
改善作用の分子機構
井上 順，佐藤隆一郎
東京大学大学院農学生命科学研究科
される植物に含まれる代表的なフラボノイドの一つであ る．ルテオリンはフラボンに分類され，これまでにおよ そ300種類の植物に，アグリコンや配糖体として含まれ ていることが報告されている．多くの配糖体は -グリ コシドであり，5,7,3′,4′の水酸基に配位し，Cynaroside
（luteolin 7- -glucoside）やScolymoside （luteolin 7- -ru- tinoside）が代表例である．また，6位や8位のCに配位 する -グリコシドの代表例としては，Orientin （luteolin 8- -glucoside）やIsoorientin （luteolin 6- -glucoside）が ある．それぞれの構造を図
2
に示す．核内受容体とフラボノイド
核内受容体は脂溶性のリガンドが結合することでその 活性が制御される転写因子であり，ヒトでは48種類が 報告されている(2)
．脂肪酸をリガンドとするPPAR α
（peroxisome proliferator-activated receptor
α
）や胆汁 酸をリガンドとするFXR （farnesoid X receptor），さら
にはビタミンDや酸化コレステロールをそれぞれリガ ンドとするVDR （vitamin D receptor）やLXR （liver X receptor）などがある．しかしながら約半数の核内受容 体はリガンドが未知であり，オーファン受容体と呼ばれ ている(3)．
フラボノイドによる転写制御を考えた場合，その標的 として核内受容体は想定しやすい．すなわち脂溶性の食 品成分が生体に取り込まれ，それが核内受容体のリガン ドとして作用することで種々の効果を発揮する可能性が 考えられる．実際に，フラボノイドによる核内受容体の 活性制御に関する研究は広く行われている．イソフラボ ンに分類されるダイゼインやゲニステインおよびフラバ ノンに分類されるナリンゲニンはER （estrogen recep- tor）に結合し活性化する(4, 5)
．一方で，フラボンである
アピゲニンやクリシンおよびフラボノールであるケン フェロールはPPARγ
を活性化する(6, 7)．
図2■ルテオリンと代表的なルテオリン配糖体
日本農芸化学会
● 化学 と 生物
連載開始にあたって：食品因子による生活習慣病予防・改善機構の解明をめざして 食品の機能性研究が多くなされ，機能性を有する食品素
材や成分に関する情報が氾濫している．「化学と生物」で も，これまでに多くの食品の機能性に関する記事が取り上 げられてきた．また，今年開催された2016年度日本農芸 化学会大会のシンポジウム「食品機能研究なう！：食品機 能研究の過去，現在，そして未来」では，会場が満席とな り立ち見も多く出たことから，食品の機能性研究に関心が ある研究者や学生諸子の情報収集と知識を高めることへの 期待が強くうかがわれた．
一方で，従来の特定保健用食品や栄養機能食品に加えて 機能性表示食品制度ができたが，これらの制度では関与成 分を明確にすることが必要である．しかしながら，生活習 慣病の予防・改善に深くかかわる食品成分による生体機能 調節に関しては，化合物レベルで作用機構を明確にする研 究がまだまだ不足している．すなわち，関与成分を明確に するだけではなく，生体利用率・体内動態を考慮して機能 性を評価することや，関与成分が標的とする分子を明確に
することなどについての情報が不足している．
これらの背景を踏まえて，本セミナーの世話人と執筆者 を中心に，昨年，株式会社建帛社から「食品因子による栄 養機能制御」という本を上梓した．この本では，上に述べ た不足している情報の一部を補っているが，もちろん十分 といえるものではない．また，機能性研究も日進月歩で変 貌しつつある．
そこで本セミナーでは，非栄養素，すなわち食品因子に 特化して，化合物レベルでの生活習慣病予防・改善の作用 機構や体内動態に関する研究成果について，上に紹介した 本の著者のうち，若手研究者を中心に最新の情報を「化学 と生物」の読者に情報提供していただくことを企画した．
本セミナー室の情報が，食品の機能性研究に携わっている 研究者やこれから研究を始める学生諸子の参考になれば幸 甚である．
（ 芦田 均，神戸大学大学院農学研究科；立花宏文，九 州大学大学院農学研究院）
核内受容体HNF4
α
HNF4
α
は核内受容体型の転写因子であり，ホモダイ マーとして機能する．その標的遺伝子にはMTP （mi- crosomal triglyceride transfer protein）, ApoB （apolipo- protein B）などのリポプロテイン分泌に関与する遺伝 子や，PEPCK （phosphoenolpyruvate carboxykinase），
G6Pase （glucose-6-phosphatase）などの糖新生に関与す る遺伝子がある．一般的な核内受容体はDNA結合領域 とリガンド結合領域をもち，リガンドが結合することで その活性が制御される．HNF4α
もDNA結合領域とリガ ンド結合領域をもつが，内因性のリガンドの有無につい ては明らかになっていない．脂肪酸CoAがリガンドし て機能するとの報告もあったが(8)，その真偽については
議論が残るところである．近年，大腸菌を用いて発現・精製したHNF4
α
の結晶構造解析により，リガンド結合 領域に脂肪酸（ミリスチン酸やパルミチン酸）が配位す ることが示された(9)．さらに動物細胞に発現させた
HNF4α
にはリノレン酸が結合していることや，マウス 肝臓から精製したHNF4α
にはリノレン酸が結合してい ること，さらにその結合はマウスの摂食状態による影響 を受け，絶食により結合が抑制されることが示されてい る(10)．しかしながら，その結合はHNF4 α
の活性には影 響を与えないことから(10)，脂肪酸はHNF4 α
の内因性リ ガンドとして機能しているとは言い難い．HNF4α
の内 因性リガンドが存在するのか，またリガンドによる活性 調節を受けるのかなど，今後のさらなる解析が待たれ る．ルテオリンは食事誘導性の肥満やインスリン抵抗性 を改善する
ルテオリンを実験動物に摂取させ，その効果を検証す る研究は多く行われている．最近報告された代表的な論 文について紹介する．
1. ルテオリンはマスト細胞への作用を介して，食事誘 導性の肥満やインスリン抵抗性を改善する
Xuらのグループはマウスへのルテオリン混合食
（0.01％ （w/w）, 12週間処理）が高脂肪食負荷によるさま ざまな影響を改善することを示した(11)
．ルテオリンは
マスト細胞やマクロファージの脂肪組織への浸潤を抑制 し，脂肪組織における炎症性サイトカインレベルを低下 させること，さらにマスト細胞由来のIL-6発現を抑制す ることを示した．IL-6はマスト細胞に起因する代謝変動 を担う主要なサイトカインであると考えられており，ルテオリンはマスト細胞スタビライザーとして機能するこ とにより，種々の代謝改善作用を発揮している可能性が 示されている．
2. ルテオリンは肝臓と脂肪組織の臓器間相互作用を介 して，食事誘導性の脂肪肝やインスリン抵抗性を改善す る
Kwonらのグループはマウスへのルテオリン混合食
（0.005％ （w/w）, 16週間処理）が高脂肪食負荷によるさ まざまな影響を改善することを示した(12)
．その効果は
抗肥満・抗脂肪肝・抗インスリン抵抗性など，多岐にわ たる．さまざまな因子について，mRNA・タンパク質 レベルでの発現を検討し，肝臓では脂肪酸合成系の遺伝 子発現が低下していること，脂肪組織ではPPARγ
発現 が上昇しており，脂肪酸取り込みに関与する遺伝子発現 を亢進させることで，血中の遊離脂肪酸量を低下させて いる可能性を示した．さらに脂肪組織では，脂肪酸合成 系の遺伝子発現が上昇していたが，脂肪分解やTCA回 路に関与する遺伝子発現も上昇していた．これらの遺伝 子発現の変動により，脂肪組織ではルテオリン添加食に よって脂肪酸合成は上昇するが，一方で脂肪分解や TCA回路も促進される結果として，脂肪滴の形成は抑 制され，脂肪量の低下（抗肥満）へとつながる可能性が 示されている．以上の結果から，ルテオリンは肝臓と脂 肪組織の臓器間相互作用により食事誘導性の影響を改善 すると報告した．ルテオリンによるHNF4
α
活性抑制を介した抗動脈 硬化・抗肥満作用1. HNF4
α
活性を抑制する食品成分の探索われわれは，HNF4
α
活性を抑制する食品由来成分に ついて，レポーターアッセイを用いた評価系を用いて探 索し，フラボンやフラボノール全般にHNF4α
活性を抑 制する効果を見いだした（抑制活性はフラボン＞フラボ ノール）(13)．フラボノールに存在するC環3位の水酸基
（図1）がHNF4
α
活性抑制効果を阻害していると考えら れる．一方でイソフラボンであるダイゼインやゲニステ インには抑制活性が観察されなかった．イソフラボンは C環3位にB環が配位する形をとっている（図1）．した
がって，C環3位に水酸基が配位するとフラボンに比べ 抑制活性が低下し，C環3位にB環が配位すると抑制活 性そのものが消失する．これらの結果より，フラボン骨 格のC環3位への官能基の配位がHNF4α
活性抑制能に 影響を及ぼすと考えられる．日本農芸化学会
● 化学 と 生物
2. HNF4
α
活性に対するルテオリンの効果フラボンの中でも最も抑制作用の強かったルテオリン に着目し検討を進めた．われわれの検討によって明らか になったルテオリンの作用機序の概要を図
3
に示す．ヒ ト肝がん由来細胞であるHepG2細胞への10μ
Mルテオ リンの12時間処理はHNF4α
標的遺伝子であるMTPお よびApoB遺伝子をはじめPEPCKやG6Paseの遺伝子発 現も同様に低下させた．また，ルテオリン処理は，培地 中へのApoBタンパク質の分泌についても大きく減少さ せた．同様の作用は小腸上皮様細胞へと分化させた Caco-2細胞でも観察された．これらの結果から，ルテ オリン処理はVLDLおよびキロミクロンの分泌を抑制 すると考えられる．一方で，ルテオリン配糖体（図2）には上記のような作用は観察されなかった．ルテオリン 配糖体は細胞内に取り込まれにくいことが知られている ことから(14)
，ルテオリンは細胞内に取り込まれた後に
HNF4α
活性を抑制している可能性が考えられる．3. ルテオリンとHNF4
α
の結合ルテオリンとHNF4
α
の結合の可能性を検証するため，ルテオリンビーズを理化学研究所・ケミカルバイオロ ジー研究基盤施設の協力により作製した．検証の結果，
ルテオリンはHNF4
α
と結合していることが明らかに なった．また，リガンドドッキングツールGOLDを用 いてその結合様式をシミュレーションしたところ，H1, H3, H5で形成されるポケットに結合する可能性が示さ れ，これは脂肪酸が結合するポケットとは異なってい た．HNF4α
のDNA結合に及ぼすルテオリンの効果を ChIPアッセイによって検討したが，ルテオリン処理に よる変化は観察されなかった．一般的に転写因子の活性はDNA結合能の変化に加え，コファクターとの結合の 変化により制御されることから，ルテオリン結合によっ て，HNF4
α
へのコアクチベーターの結合が抑制される ことが推測される．ルテオリンによるHNF4α
活性抑制 の詳細な分子機構については，さらなる解析が必要であ る．4. 実験動物でのルテオリンの効果
次にマウスを用いたルテオリンの効果の検証を行っ た．5週 齢 のC57BL/6マ ウ ス に 高 脂 肪 食（60％脂 肪，
HFD）および0.6％ルテオリン添加食を3日間摂食させ，
肝臓におけるHNF4
α
標的遺伝子の発現量を測定した．その結果，MTP, ApoB, PEPCK, G6Pase遺伝子発現は ルテオリン食群で有意に低下していた．次に，肥満モデ ルマウスでのルテオリンの効果を検証した．5週齢の C57BL/6マウスをHFDで11週間飼育し食事誘導性の肥 満モデルマウスを作製した．マウスを3群に分け（各群
＝8, HFD群，HFD＋0.6％ルテオリン（HFD＋0.6％Lut）
群，HFD＋1.5％ルテオリン（HFD＋1.5％Lut）群）
，実
験食を8週間与えた．群間で摂食量に違いは見られな かった．1日おきに体重を測定したところ，ルテオリン 食摂取16日目から，HFD＋1.5％Lut群において有意な 体重増加の抑制が観察された．ルテオリン添加食を給餌後6週間目に血糖値を測定し たところ，HFD＋0.6％Lut群では低下傾向が，HFD＋
1.5％Lut群では有意な低下が観察された．経口グルコー ス負荷試験を行ったところ，HFD＋1.5％Lut群におい て有意な血糖値の低下が観察されたことから，ルテオリ ン添加食によって肥満モデルマウスの耐糖能が改善され ることが明らかになった．
図3■ルテオリンによる生活習慣病予防・改善作用 の分子機構
日本農芸化学会
● 化学 と 生物
HFD＋1.5％Lut群でキロミクロン-コレステロールは 低下傾向で，VLDL, LDL, HDL-コレステロールはいず れも有意な低下が観察された．遊離脂肪酸および総胆汁 酸は，HFD＋1.5％Lut群で低下傾向が観察された．興 味深いことに，HFD＋1.5％Lut群において肝臓中のト リグリセリドおよびコレステロール量の低下が観察され た．血中のApoBタンパク質量はルテオリン添加食で有 意に低下していたことから， で観察されたルテ オリンのApoB分泌抑制作用は でも作用すると 考えられる．
以上，ルテオリンがHNF4
α
に結合しその活性を抑制 すること，さらには実験動物でのルテオリンの摂取が抗 肥満作用を発揮するとともに血中脂質プロファイルを改 善させ，抗動脈硬化作用へとつながる可能性を示した．おわりに
食品の摂取は栄養素補給に必須であり，これにより生 命を維持することができる．食品由来成分に代謝改善作 用をもつ化合物を見いだし，利用することができれば，
日々摂取する食品を選択することによりさまざまな疾患 の予防につながることが期待される．
ルテオリンは植物性食品に広く分布しており，抗肥 満・抗糖尿病・抗炎症作用のみならず，抗がん作用をも つことが示されている．また，それらの作用機構も明ら かにされつつあり，科学的に根拠のある高機能性食品の 開発が可能になってきたといえるだろう．しかし，その 有効摂取量を考えると食品素材からではなく，サプリメ ントとしての摂取が現段階では現実的である．また，長 い食経験のある食品に含まれる成分であっても，多量・
長期間摂取が生体へ及ぼす影響について，慎重に観察す る必要がある．解決すべき問題は山積しているが，食品 由来成分のもつ機能性とその作用機構を分子レベルで明 らかにすることで，食品による疾患発症の予防・遅延の 実現に貢献できればと考えている．
文献
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プロフィール
井 上 順（Jun INOUE）
＜略歴＞1995年大阪大学薬学部薬学科卒 業／2000年同大学大学院薬学研究科博士 課程修了／同年新潟大学医歯学総合研究科 助 手／2005年 米 国UCSD博 士 研 究 員／
2006年東京大学大学院農学生命科学研究 科助手・助教／2009年同講師／2012年同 准教授，現在に至る＜研究テーマと抱負＞
食品由来成分の機能解析，生体のエネル ギー摂取応答機構の解明＜趣味＞利きビー ル
佐藤 隆一郎（Ryuichiro SATO）
＜略 歴＞1980年 東 京 大 学 農 学 部 卒 業／
1985年同大学大学院博士過程修了／1986 年帝京大学薬学部助手／1990年テキサス 大学サウスウェスタンメディカルセンター 博 士 研 究 員／1994年 帝 京 大 学 薬 学 部 講 師／1995年大阪大学薬学部助教授／1999 年東京大学大学院農学生命科学研究科助教 授／2004年同教授／2009年同大学総括プ ロジェクト機構寄付講座「食と生命」代表
（兼任）＜研究テーマと抱負＞コレステロー ル代謝調節の分子細胞生物学的解析研 究＜所 属 研 究 室 ホ ー ム ペ ー ジ＞http://
webpark1213.sakura.ne.jp/
日本農芸化学会
● 化学 と 生物
芦 田 均（Hitoshi ASHIDA）
＜略歴＞1983年神戸大学農学部農芸化学 科卒業／1985年同大学大学院農学研究科 農芸化学専攻修士課程修了／1988年同大 学大学院自然科学研究科資源生物科学専攻 博士課程修了（学術博士）／同年日本学術 振興会特別研究員／1990年神戸大学農学 部助手／1994〜1995年アメリカ合衆国カ リフォルニア大学デービス校環境毒物学科 研究員／1999年神戸大学農学部助教授／
2004年同大学農学部教授／2007年同大学 大学院農学研究科教授（改組）,現在に至る
＜研究テーマと抱負＞食品成分の機能評価 に関する研究，生活習慣病の予防・改善に 関する基礎的研究，ダイオキシン毒性の抑 制に関する研究＜趣味＞物見遊山，ドライ ブ
立花 宏文（Hirofumi TACHIBANA）
＜略歴＞1987年九州大学農学部食糧化学 工学科卒業／1991年同大学大学院農学研 究科博士課程退学／同年同大学大学院農学 研究科助手／1994年博士（農学）（九州大 学）／同年同講師／1996年同大学農学部助 教授／2007年同大学大学院農学研究院准 教授／2012年同教授／同年同主幹教授,現 在に至る．2015年〜日本学術振興会学術 システム研究センター研究員＜研究テーマ と抱負＞フードケミカルバイオロジー，食 品因子の機能性に関する分子的基盤の確立 と食による疾病予防への応用展開
Copyright © 2016 公益社団法人日本農芸化学会 DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.54.416
日本農芸化学会
