今 日 の 話 題
カ ル シ ウ ム 受 容 蛋 白 の 薬 理
‑ Ca2+制 御 へ の薬 理 学 的 ア プ ロー チ
Ca2+はcAMPな ど と並 ん で最 も重 要 な細 胞 内情 報 伝 達 物 質 と考 え られ て きた が,具 体 的 な機 序 につ い て は不 明 の点 が 多 か った.し か し,近 年,Ca2+受 容 蛋 白cal‑
modulinの 発 見 に よ っ て,こ の領 域 の研 究 は 非 常 に 大 き な 進 歩 を と げ た.分 子 量16,500の 蛋 白 で あ るcalmo‑
dulinは 高 等動 物 か ら下 等 動 物 まで 広 く種 々の 細 胞 組 織 に 分布 す る ことが 確 認 され,Ca2+の 細 胞 内情 報 伝 達 の 少 な く と も一 部 は この蛋 白 を 介 し て行 なわ れ る ので はな い か とい うの が 現在 の考 え方 で あ る.
Calmodulinは 約10年 前,大 阪 大学 垣 内(1),ア メ リカ のCheungら に よ って,環 状 ヌ ク レオ チ ド活 性化 因 子 と し て報 告 され た.垣 内 は この 蛋 白 の 活 性 がCa2+依 存 性 で あ る こ とを す で に 記 載 して い るが,当 時Ca2+依 存 性 に注 目す る人 は 少 な く,ホ ス ホ ジエ ス テ ラー ゼ活 性化 因 子 とし て認 識 され た に す ぎな か った.そ の後,こ の蛋 白 が 種 々の酵 素 をCa2+存 在 下 で 活 性 化 す る こ とが 明 らか とな り,そ のCa2+依 存 性 に 人 々が 注 目す る よ うに な っ た.現 在,こ の蛋 白は1分 子 当 り最 高4個 のCa2+を 結 合す る こ とが で き,結 合Ca2+数 に よ って 異 な った コ ン ホ メー シ ョン を とる こ とで,多 種 類 の酵 素 反 応 に 関 与 す る こ とが で きる の で あ ろ うと考 え られ て い る.こ れ まで に 明 らか に され たcalmodulin関 与 の酵 素 の うち 主 な も の に は,Ca2+依 存 性 ボ ス ホ ジ エ ス テ ラ ーゼ の ほ か,ア デ ニル 酸 シ ク ラー ゼ,ミ オ シ ン軽 鎖 キ ナ ーゼ,ホ スホ リラ ーゼ キナ ーゼ ,グ リコーゲンシン ターゼ キナ ーゼ,Ca2+, Mg2+‑ATPase,ト リプ トフ ァン水 酸化 酵 素 リン 酸 化 酵
素,シ ナ プ トゾー ム膜 蛋 白 リン酸 化 酵 素,シ ナ プ ス膜 蛋 白 リン酸 化 酵 素,ホ ス ホ リパ ー ゼA2な ど が あ り,こ れ までCa2+依 存 性 酵 素 といわ れ て いた も の の 中 に はcal‑
modulinが 酵 素 のCa2+結 合 ユ ニ ッ トに な って い る もの が 含 まれ て い る こ とが 判 明 し,数 多 くのCa2+依 存 性 現 象 の少 な くと も一 部 はcalmodulin依 存 性 で,Ca2+の 効 果 はcalmodulinを 介 し て伝 え られ て い る と考 え られ る よ うに な った.す なわ ち,calmodulinが 細 胞 内Ca2+受 容 体 とし て働 い て い る ので は な いか と の仮 説 が 研 究 者 の 好奇 心 を刺 激 し,多 くの研 究 者 がcalmodulinの 生 理 的 役 割 に深 い関 心 を持 つ よ うに な った わ け で あ る.
現 在,calmodulinの 関与 が 推定 され る生 理 現 象 とし て は,血 管 平 滑 筋 の収 縮,血 小板 の凝 集 な らび に放 出反 応,赤 血 球膜 お よび 心 筋 筋 小 胞 体膜 の カル シ ウム輸 送, 微 小 管 の脱 重 合,神 経 伝 達 物 質 の 合 成 と放 出,イ ンス リ ン分 泌 な どが あ るが,生 体 に お い てcalmodulinの 関 与 が 直 接 証 明 され た もの は 少 な い.そ こで,薬 理 学 的 ア プ ロー チ に 目が 向け られ る よ うに な った わ け で あ る.つ ぎ に,筆 者 ら の試 み て きた 薬 理 学 的 ア プ ロ ーチ の 一 つ を 紹 介 し,今 後 の研 究 へ の展 望 を 述 べ る こ と とす る.
N一(6‑aminohexyl)‑5‑chloro‑naphthalenesulfonam‑
ide (W‑7)の 血 管 弛 緩 作 用 を し らべ て い る うち に,筆 者 らは,こ の 薬物 の平 滑 筋 弛 緩 作 用 が 種 々 のagonistの 収 縮 に 対 して特 異 性 を持 たず,ま た 種 々 のblockerに ょ っ て も影 響 され な い こ とに 注 目し,こ の 薬物 の作 用 が 膜 と か レセ プ タ ーの 関 与 し な い 細胞 内反 応 に よ る も の で あ ろ うと考 え,ア ク ト ミオ シ ン系 へ の作 用 を想 定 した.薬 物 は血 管 平 滑 筋 か ら調 製 した ア ク ト ミオ シ ンの超 沈 殿 現象 を 抑 制 し,血 管 弛 緩 作 用 が ア ク ト ミオ シ ンの 反応 性 を 抑 制 す る こ とに よ る(2)ことを 証 明 す る一 方,酵 素 系 に対 す る作 用 を 検 討 し,Ca2+‑calmodulin依 存 性 ホ スホ ジエ ス テ ラー ゼ の特 異 的 阻 害 剤 で あ る こ とを 明 らか に した.2 つ の系 の実 験 事 実 か らCalmodulinの ア ク ト ミオシ ン系 へ の 関 与 を確 信 し,こ れ を1977年 日米 合 同 サ イエ ン ス プ ロ グ ラ ムセ ミナ ー に お い て発 表 し た.筋 収 縮 のCa2+
調 節 は トロポ ニンCに よ る と い う説 が 有 力 で あ った 当 時, 平 滑 筋 ア ク ト ミオ シ ン反 応 へ のcalmodulin関 与 を 提 示 した この 報告 は画 期 的 な も の で あ り,重 要 な意 味 を 持 っ て い た.し か し 当時,calmodulinはCa2+‑calmodulin 依 存 性 ボ スポ ジ ニ ス テ ラー ゼ活 性 化 因子 と し て しか 認 識
され て い なか った た め,ど の よ うなか た ち で ア ク ト ミオ シ ン反応 に 関 与 す るか は ま った くわ か らな か った こ と も あ って,多 くの 人 に 注 月 され る こ とは な か った.
半 年 後,Dabrowskaら が 平 滑 筋 ア ク ト ミオ シ ンATP‑
ase活 性 のCa2+依 存 性 が ミオ シ ン軽 鎖 の リン酸 化 に よ る(3)ことを 報 告 し,つ づ い て ミオ シ ン軽 鎖 リン酸 化 酵 素 がCa2+結 合 ユ ニ ッ トと し てcalmodulinを 持 つ こ とに よ る(4)ことを 証 明 した.平 滑 筋 ア ク ト ミオ シ ン系 に 関 与 す るcalmodulinの 役 割 が 明 らか に さ れ た こ と に よ っ て,W‑7はcalmodulin機 能 を 抑 え る こ と に よっ て ミ オ シ ン軽 鎖 リン酸 化 反 応 を 抑 制 し,そ の 結果 ア ク ト ミオ シ ン の収 縮 性 が減 少 す るた め に血 管 弛 緩 が お こる と推 論 す る こ とが で き,実 験 的 に も これ を証 明す る こ とが で き た(5,6).す なわ ち,分 子 レベ ル で の研 究 に よ っ て得 られ た 阻 害 剤 の 作 用 機 序 と阻 害 剤 の生 体 に与 え る影 響 を し ら べ た 結 果 か ら,Ca2+あ るい はCa2+受 容 体 の 役 割 を 明 ら か に した わ け で あ る.ま た,血 小 板 の 放 出 反応 は 血 小板 凝 集 現 象 に お け る中 心 的 役 割 を 果 た して い る こ とが 知 ら れ て い るが,W‑7は 同様 の作 用 機 序 を 介 し て放 出 反 応 を 抑 制す る こ とで,血 小 板 凝 集 阻 害 作用 を 発 現す る こ と を 証 明 し た(7).
生 体 内 の特 種 な 構 成 成 分(酵 素 な ど)の 特 異 的 阻 害 剤 が 生 理 機 能 に及 ぼす 影 響 を し らべ る こ とに よ り,生 体 の 機 能 を詳 し く理 解 す る方 法 は 薬理 学 の 常 套 手 段 で あ る が,calmodulinに つ い て も この よ うな方 法 が 有 効 な こ とが 立 証 され た.同 様 の方 法 は他 の生 命 現 象 に 対 して も 有 効 だ ろ う.こ の よ うな薬 理 学 的 ア プ ロ ーチ に とっ て 最
も重 要 な こ とは,手 段 と し て用 い る 薬 物 のcalmodulin に 対 す る特 異 性 で あ る.こ れ は 簡 単 な よ うで実 は む ず か
しい 問 題 を 含 ん で い て,あ る薬 物 が 生 体 内 で た だ 一 つ の 作 用 機 序 を 持 つ こ とは む し ろ稀 で,α‑blockerが 同時 に 抗 セ ロ トニ ン作 用 を もつ こ とや β‑blokerで 有 名 な プ ロ プ ラ ノロ ー ル の 局所 麻 酔 作用 な ど は よ く知 られ て い る.
した が っ て,薬 物 の 特 異 性 も程 度 の 問題 で あ る こ とを 知 るべ き で あ ろ う.つ ま り,calmodulinに 作 用 す る薬 物 の場 合 も,calmodulinに 対 し て よ り高 い 特 異 性 を 持 った 薬 物 を 探 す こ とが 必 要 で あ るば か りで な く,他 の 作 用 が よ り少 な い 薬 物 を 探 す こ と も 重 要 で あ る.calmo‑
dulinの 機 能 を 知 る手 段 と して 現 在 利 用 し う る薬 物 を 表 に示 した.こ れ らの 薬 物 の うち 最 初 に 発 見 され た のが
Calmodulin特 異 的 阻 害 剤
phenothiazine誘 導 体 で あ る.calmodulin発 見 の2年 前 に,日 本 人 研 究 者 本 多 に よ って この もの の ホ ス ホ ジ エ ス テ ラ ーゼ 阻 害 作 用 が 報 告 され,10年 後 に な っ てWeiss ら に よ っ てcalmodulin阻 害 作 用 が 確 認 され た.彼 ら はcalmodulin阻 害 作 用 を 薬 物 の 向精 神 作 用 の 根 拠 と して い るが,こ れ に は 若 干 の 問 題 が あ り,向 精 神 作 用 は calmodulin阻 害 作用 よ りも は るか に 低 い 濃 度 で 発 現 す
るた め,他 の作 用 機 序 に よ る と考 え るべ きで あ ろ う.
今 後,calmodulinへ の特 異 性 が 高 く,他 の 作用 を で き るだ け除 くこ とので き る薬 物 を 開 発 す る こ とが で きれ ば, 種 々の生 理 現 象 に お け るcalmodulinの 役 割 を さ らに 明
らか にす る こ とが で き,生 体 機 能 に お け るCa2+制 御 の 実 態 は よ り明確 に 描 き出 され るで あ ろ う.
1) S. Kakiuchi, R. Yamazaki & H. Nakajima: Proc. Jap.
Acad., 46, 587 (1970).
2) H. Hidaka, M. Asano, S. Iwadare, I. Matsumoto, T.
Totsuka & N. Aoki: J. Pharmacol. Exp. Ther., 207, 8 (1980).
3) R. Dabrowska, D. Aromatorio, J.M.F. Sherry & D.J.
Hartshone: Biochem. Biophys. Res. Commun., 78, 1263 (1977).
4) R. Dabrowska, D. Aromatorio, J.M.F. Sherry & D.J.
Hartshorne: Biochemistry, 17, 253 (1978).
5) H. Hidaka, M. Naka & T. Yamaki: Biochem. Biophys.
Res. Commun., 90, 694 (1979).
6) H. Hidaka, T. Yamaki, M. Naka, T. Tanaka, H. Ha- yashi & T. Kobayashi: Mol. Pharmacol., 17, 66 (1980).
7) 西川政勝,佐 々木泰治,生 川早智子,日 高弘義:血 液 と脈 管,印 刷中.
(日 高 弘 義,三 重 大 学 医 学 部薬 理 学教 室) 540
今 日 の 話 題
小 腸 粘 膜sucrase活 性 の
摂 取栄 養 素 に よ る変 動
‑消化吸収機能 と食餌成分 との相関解明に手がか り‑
摂 取 した 多 糖 類,蛋 白質 が 消 化 管 で 消 化 さ れ,最 終 的 に単 糖,ア ミ ノ酸 と し て血 中 に 入 る こ とは 古 くか ら知 ら れ て いた が,小 腸 管 腔 内の これ らの 消 化過 程 の最 終 段 階 は不 明確 で あ った.近 年,こ れ ら摂 取栄 養 素 の終 末 消化 は 膜 消 化,小 腸 上 皮 細 胞 表 層 で あ る刷 子縁 に局 在 す る酵 素 に よ って 行 なわ れ る こ とが 明 らか に され て きた.小 腸 上 皮 細 胞 表 層 が 摂取 栄 養素 と生 体 組 織 の具 体 的 接 点 で あ る こ とか ら,生 体 の 恒 常 性 維持 のた め に も外 部 環 境 要 因 で あ る摂 取 栄 養 素組 成 の変 動 に この膜 消 化 の機 作 が 積 極 的 に 対応 す る可能 性 が示 唆 され る.事 実,こ れ まで に 刷 子縁 に 局在 す る数 種 の水 解 酵 素 活 性 が,基 質 と して の 栄 養 素摂 取 に よ り適 応 的 に変 動 す る こ とが 知 られ て い る.
と くに,刷 子 縁 に大 部 分 が 局 在 す るsucrase活 性 は蔗 糖 摂 取 に よ り上 昇 し,そ の活 性 と蔗 糖 の 吸 収 速 度 との 間 に
は 高 い相 関 の あ る こ とが 認 め られ て い る.
この よ うな小 腸 粘 膜,と くに 刷 子 縁 に限 定 的 に局 在 す る酵 素 活 性 の生 理 的 意 義 を示 唆 す る知 見 は,当 然 の推 移 と し て栄 養 研 究 に と り入 れ られ た.そ れ は,人 間 にお け る摂 取 熱 量 の不 足 を 伴 わ な い 低 蛋 白 質 栄 養 状 態 で あ る Kwashiorkorに お け る 消 化管 機 能 低 下 の一 因 と し て小 腸 粘 膜 二 糖 類 水解 酵 素(maltase, sucrase)活 性 の 低 下 が 臨 床 的 に 報告 さ れ た こ とに端 を発 し,こ れ らの 酵 素 活 性 へ の 蛋 白 質栄 養 の影 響 に関 す る研 究 が ラ ッ トを用 い て 1970年 前後 に欧 米 で多 数 行 な わ れ た.し か し,こ れ らの 研究 に 共通 した 結 論 は,蛋 白質 栄 養 と これ らの 酵 素活 性 との 関連 は見 いだ され ず,前 述 の人 間 で の 現 象 は蛋 白質 以 外 の栄 養 素 の欠 乏 あ る いは 衛 生 状態 に 起 因す る も の と され て い る こ とで あ る.
当 時,筆 者 らは1種 類 の 必 須 ア ミノ酸 を 欠 除 させ た 不 均 衡 ア ミ ノ酸 混 合 飼料 お よび 無蛋 白質 ・無 ア ミ ノ酸 飼 料 を ラ ッ トに 摂取 さ せ,体 内 代謝 の変 動 を 検 討 して い た.
この 種 の 実 験 で の 問題 は,完 全 ア ミ ノ酸 混 合 飼 料 の 摂 取
量 に 比べ,こ れ ら試 験 飼 料 の摂 取 量 が 極 端 に 少 ない こ と で,食 餌 ア ミ ノ酸 以 外 に 摂 取 熱 量 の低 下 を 考 慮 す る必 要 が あ った.そ こで,蔗 糖 を 炭 水 化 物 源 とす る完 全 ア ミ ノ 酸 混 合 飼 料 を 液 状 と し,胃 管 に よ る飼 料 の 強 制 投 与 条 件
に ラ ッ トを 充 分 慣 ら した のち に,そ の 飼 料 で 成 長 し う る 投 与 量 と等 量 の不 均 衡 ア ミノ酸 混 合 飼 料 あ るい は 無 蛋 白 質 ・無 ア ミ ノ酸 飼 料 を 数 日投 与 した と ころ,こ れ らの 飼 料 の 自 由摂 取 条 件 で は み られ な か った 下 痢 を 伴 う消 化 管 の異 常 を 発 現 した(1).そ の 異 常 は投 与 栄養 素 の小 腸 で の 吸 収 不 全 で あ り,機 能 の異 常 とし て 小 腸二 糖 類水 解 酵 素 活 性 の顕 著 な 低 下 を 観 察 し た が,飼 料 を完 全 ア ミ ノ酸 混 合 飼 料 に 変 え た と ころ,1日 後 に は下 痢 お よ び吸 収 不 全 が 消 失 し,前 記 酵 素活 性 も 明 らか に上 昇 した(2).こ れ ら の 現 象 は,ラ ッ トも人 間 と同様 に これ ら の酵 素 活 性 が 蛋 白 質 栄養 の 直接 的 影 響 を受 け る こ とを 示 し て い る.
以 上 の こ とか ら,ラ ッ トを 用 いた 従 来 の 研 究 の結 論 は, 本来 人 間 のKwashiorkorで 提 起 され た 事 象 に つ いて 単 純 に蛋 白質 のみ を 問 題 に し,摂 取 熱 量 を ま った く考 慮 し な い基 本的 な実 験 条 件 の 不 充 分 な 設 定 の も とで 導 か れ た も の と考 え られ る.ま た,前 述 の 筆 者 らの 実 験 で は,各 試 験飼 料 の投 与 量 を 変 え る と,小 腸 単 位 長 さ当 りの 小 腸 お よび 粘 膜 重 量 は 正 の 関連 を,一 方sucraseの 粘膜 あ る い はそ の 蛋 白 質 重 量 当 りの 活 性(比 活 性)は 負 の関 連 を 示 す が,小 腸 単 位長 さ 当 りの 活性 は飼 料 投 与 量 に左 右 さ れ ず 一 定 値 を示 し,飼 料組 成 だ け を反 映 す る こ とが 明 ら か に な った(3).こ の事 実 は,ラ ッ トのsucrase活 性 を 比 活 性 で示 し て 考察 し た従 来 の研 究 に再 検 討 を 求 め る も の で あ り,sucrase活 性を 小 腸 単 位 長 さ当 りで 表 わ す こ と は,1)そ の活 性 の局 在 性,2)各 種 栄 養 条 件 に よ る小 腸 重 量 の著 変 に対 して,そ の長 さの 不 変,3)そ の 比 活 性 と粘 膜 重 量 の経 時 変 化 で の異 相,な どの 理 由 か ら,よ り本 質 的 で あ る と考 え られ る.こ の よ うな 活 性表 現 に よれ ば, 従 来 か ら の実 験 条 件 で あ る ラ ッ トの 飼 料 自由摂 取 条 件 に
お い て も,小 腸 粘 膜sucrase活 性 が 飼 料蛋 白質 の量 お よ び質(4),さ らに ア ミノ酸補 足(5)に よ り積 極 的 な影 響 を 受 け る こ と,ま た 前 述 の 飼 料摂 取 量 に対 す る この酵 素 活 性 の特 性 も この 実 験 条 件 で 当 て は ま る こ とが 明 らか に な っ て い る(3,5).
と ころ で,こ の よ うな 飼料 摂 取 量 の多 寡 に 支 配 され な い 小 腸 単 位長 さ 当 りのsucrase活 性 の特 性 は,い か な る
機 序 に よ る も ので あ ろ うか.蔗 糖 摂 取 に よ る小 腸 粘膜 sucrase活 性 の上 昇 につ い て,RosensweigとHerman(6) は,人 間 で は 小 腸 上 皮 細 胞 の増 殖 期 に 蔗 糖 の 影 響 を 受 け,そ の 細 胞 の 成 熟 期 にsucrase活 性 の 上 昇 が 発 現 す る
と の仮 説 を 提 案 し,他 方,ラ ッ トを 用 い たGrandら(7) の 研 究 で は,actinomycin D投 与 に よ る小 腸 上 皮 細 胞
のmigration阻 害 に よ って もsucraseの 比 活 性 の 蔗 糖 摂 取 に よ る上 昇 が 影 響 を ま った く受 け な い こ とか ら, 蔗 糖 の影 響 は 成 熟 細 胞 が 受 け る と され た.絶 食 ラ ッ トヘ の15時 間 あ るい は5gの 高 蔗 糖 飼 料 再 摂 取 に よ る小 腸, 粘 膜 重 量,お よび 小 腸 刷子 縁 に 活 性 の ほ とん どが 局 在 す るalkaline phosphatase, leucine aminopeptidase, maltaseお よびsucrase活 性 の飼 料 再 摂 取 開 始 以 後 の 経 時 変 化 を 調 べ た 筆者 らの 結 果 に よ る と,maltaseと sucrase活 性 以外 は飼 料 摂 取 とと もに 上 昇 し,摂 取 完 了 直 後 に最 高 に達 し た の ち急 激 に低 下 す る.こ れ に 対 し, maltaseとsucrase活 性 は 飼料 再 摂 取 開 始20時 間 後 ま
で ま った く変 動 が な く,20〜24時 間 後 に急 激 に 上 昇 す る.
小 腸上 皮細 胞 の増 殖,成 熟,剥 離 の 全所 要 時 間 は40〜
48時 間 で あ り,増 殖期 が そ の うち の15〜20時 間 で あ る の で,こ の よ うなsucrase活 性 上 昇 の た め の影 響 を成 熟 細 胞 が 受 け る こ とは 時 間 的 に 成 立 し え な い(8).ま た, Grandら の知 見 を再 検 討 し た と ころ,彼 らの示 した よ う にactinomycin D投 与 に よ りsucraseの 比 活 性 の 上 昇 は ま った く影 響 を 受 け なか った が,本 質 的 活 性 で あ る小 腸 単 位 長 さ当 りの活 性 の上 昇 は朋 らか に 阻 害 を 受 け て い た.さ らに,増 殖 細 胞 核 破 壊 剤 で あ るhydroxyurea投 与,界 面 活 性 剤 に よ る成 熟 細 胞 表 層 損 傷 に よ る解 析 か ら も,蔗 糖 のsucrase活 性 上 昇 の影 響 は増 殖 細 胞 を 経 る こ とが 支 持 され,極 く最 近,Grand自 身,以 前 の報 告 に 触 れ ず に この 機 序 を 認 め る証 拠 を報 告 し た(9).
この よ うな 小 腸 粘 膜sucrase活 性 上 昇 の機 序 の特 殊 性 が,同 様 に 刷 子 縁 に 局 在 す るalkaline phosphatase, leucine aminopeptidase活 性 と異 な っ て 飼 料 摂 取量 に 対 して 特 性 を 示 す 素 因 と考 え られ,そ の 詳 細 な機 序,た
と えば 媒 介 す る刺 激 物 質 の存 在,酵 素 蛋 白 質 形 成 と活 性 発 現 過 程,局 在 化 な ど につ い て生 理 生 化 学 分 野 で の 検 討 を 提 案 した い.一 方,栄 養 学 的 研 究 にお け る各 種 食 餌 成 分 と消 化 吸 収 機 能 の相 互 性 の解 析 に,こ のsucrase活 性
の特 性 は 有 力 な手 がか り とな る で あ ろ う.
1) T. Kimura & M. Tahara: J. Nutr., 101, 1646 (1971).
2) T. Kimura, S. Suzuki & A. Yoshida: J. Nutr., 105, 257 (1976).
3) T. Kimura, S. Shiosaka, A. Sakakibara, A. Matsuoka
& A. Yoshida: Nutr. Reports Inter., 14, 657 (1976).
4) T. Kimura, A. Seto, T. Kato & A. Yoshida: Nutr.
Reports Inter., 16, 621 (1977).
5) T. Kimura, T. Kato, K. Tsukazaki & A. Yoshida: J.
Nutr. Sci. Vitaminol., 25, 195 (1979).
6) N.S. Rosensweig & R.H. Herman: Gastroenterology, 56, 500 (1969).
7) R.J. Grand, D.A. Chong & K.J. Isselbacher: Biochim.
Biophys. Acta, 261, 341 (1972).
8) T. Kimura, A. Seto & A. Yoshida: J. Nutr ., 108, 1087 (1978).
9) M.H. Ulshen & R.J. Grand: J. Clin. Invest., 64, 1097 (1979).
(木村 利三,名 古屋大学農学部栄養化学教室)
種 子 な しブ ドウ の形 成 と ジ ベ レ リ ン
‑外生GAの 挙動の化学的側面 からの解析 が課題‑
ジベ レ リン(GA)処 理 に よ る種 子 な し(無 核)ブ ドウ の形 成 につ い て は,1958年 に 村 西,井 上 ら,大 畑 らに よ り最 初 に報 告 され,そ れ ぞ れ 別 個 に デ ラ ウエ アを用 い て, 開 花前 の花 房 処 理 に よ っ て種 子 な し果 が 容 易 に 形 成 され る こ とを示 した.以 後,数 年 に わ た って 全 国 的 に 種 々の ブ ドウ品 種 につ い て応 用 試 験 が 行 なわ れ た 結 果,デ ラ ウ エ アで は 無核 化 ばか りで な く,熟 期 が2〜3週 間 も早 ま り,経 済 的実 用 性 が認 め られ(1,2),農 業 技 術 と して 急 速 に 普 及 し た.処 理 技 術 の検 討 はそ の 後 も続 け られ,現 在 行 な わ れ て い る よ うに満 開 日の約2週 間 前 お よび 満 開 日 の10〜15日 後 の2回,GA 100ppmを 花 房 に 浸 漬 処 理 す る方 法 が 確 立 され,デ ラ ウエ アの 栽 培 面 積 の90%以 上 で 種 子 な しデ ラが 生 産 され る よ うに な った.
GAに 対 す る反 応 は,品 種 に よっ て か な りの相 違 が あ る(1,2,5).現在 で はデ ラ ウエ アば か り で な く,マ ス カ ッ
ト ・ベ リーAや 巨 峰,フ レ ドニ アな どの 品 種 で も種 子 な し ブ ドウの生 産 が 可 能 と な り,一 部 の 農 家 で は 実 際 に 行 な わ れ て い る一 方 で,ナ イヤガ ラ の よ うに 高 濃 度 のGA を処 理 して も無 核 化 が 困 難 な 品 種 や,キ ャ ンベ ル ・ア
ー リー の よ うに 無核 化 は容 易で あ るが 肥 大 す る果 実 の 割
今 日 の 話 題 合 が低 く,果 実 も小 さ い品 種 な ど,実 用 化 さ れ な い 品種
も多 い.実 用 化 の可 能 性 の有 望 な巨 峰 で は 無核 化 も果 実 の肥 大 も良 好 で あ る が,果 軸 の硬 化 が ひ ど いた め 脱 粒 が は げ しい な ど,未 解 決 の問 題 が 残 され て い る.
デ ラ ウエ アの場 合,開 花 前処 理 で無 核 化 す る と と もに 無 核 果 の 肥 大 を 誘 起 す る.開 花 後 処 理 は肥 大 を促 進 し, 商 品 性 の あ る果 房 を 生 産 す るの に 役立 っ て い る.開 花 前 処 理 に は 適 期 が あ り,そ の 重 要 性 が 指 摘 さ れ て い る.
処 理 時 期 が 適 期 よ りもか な り早 い と無 核 化 が 充 分 で は な く,無 核 に な った も のの うち肥 大す る もの の割 合(無 核 肥 大 果 率)が 低 く,そ の 肥 大 も不 充 分 で あ る.ま た,無 核 果 は有 核 果 よ りも着 色 が2〜3週 間 早 い の で,着 色 し
た無 核 果 に緑 色 の有 核 果 が 多 数 混 入 した い わ ゆ る ゴマ シ オ果 房 とな る.適 期 よ りもや や 早 い 時 期 の 処 理 で は,無 核 化 は充 分 に行 なわ れ るが 無 核 肥 大 果 率 が 低 く,無 核果
の肥 大 も不 充 分 で,果 軸 の伸 長 が 著 しい た め バ ラ房 とな る.一 方,処 理 時期 が遅 れ る と無 核 化 が 困 難 と な り,有 核 果 が 多 数 混 在す る果 房 とな る(5).
種 子 な し ブ ドウが 作 られ る に は,(1) 確 実 に 無 核 化 され る こ と,(2) 無 核 化 され た もの の うち肥 大 す る果 実 の割 合 が 高 い こ と,(3) 無 核 果 が 充 分 に肥 大す る こ と,(4) 果 軸 の 異 常 化(硬 化 や 伸 長 な ど)が 少 な い こ と,な ど の条 件 を 満 た す 必 要 が あ る.収 穫期 に お い て 最 も良 好 な果 房 が 確 実 に得 られ る よ うな 処 理 時期(適 期)は,満 開 日の2週 間 前 を 中心 と して3〜4日 程 度 の 幅 しか な い と言わ れ て い る が,近 年GAにBA (6‑benzyl adenine)を 加 用 す る こ とに よ っ て適 期 幅 を さ らに2〜3日 広 げ る方 法が 実 用 化 され た.
この よ うに,無 核 果 の 形 成 と肥 大 の み につ い てみ て も,処 理 時期 や 年 に よ っ て天 候 や 樹 の 状 態 に よ り,GA に対 す る反 応 に差 異 が 生 ず る のは,花 房 の 発 育 段 階 とそ れ に 伴 うGAに 対 す る生 理 的 感 受 性 に差 異 が あ る た め と 考 え られ る.
無核 化 の機 構 に つ い て は,ま ず 開 花 前 のGA処 理 に よ って花 粉 の 呼 吸活 性 や 発 芽 率 が 著 し く低 下 し,胚 珠 の 機 能 も低 下 す る ことが 明 らか に され,花 粉 と胚 珠 の 両方 が 機 能 的 に 障害 を受 け る こ とや,GA処 理 に よ って 開 花 が 4〜5日 早 め られ 開花 時 に花 粉 は成 熟 段 階 に 達 して い る の に,胚 の うの発 育 は早 め られ ず 開 花 の4〜5日 後 に 成 熟 に 達 す るた め,開 花 時 の両 者 の発 育 段 階 の相 違 に よ っ
て授 精 が うま くゆ か な い こ とな どが 原 因 と考 え られ て い る(1〜4).
GAに よ る種 子 な し ブ ドウの 形 成 に お い て は,開 花 前 に施 与 し たGAが 無 核 化 ば か りで な く,無 核 肥 大 果 率 に も 大 きな 影響 を及 ぼ す こ と か ら,開 花 前 処 理 が 重 要 な 役 割 を 果 た して い る.開 花 前 の果 房 に施 与 し たGAの 生 理 活 性 は,施 与 直 後 か ら急 速 に低 下 す るが,低 下 の度 合 は 品 種 や 処 理 後 の 温度 条件 な ど で異 な っ て い る.無 核 化 も 果 実 の肥 大 も と もに 良 好 な デ ラ ウエ アに お け る よ りも, 無 核 化 は 良 好 で あ る が 果 実 の 肥 大 が 不 充 分 な キ ャン ベ ル ・ア ー リーの ほ うが,活 性 の低 下 が早 く,無 核 化 の 困 難 な ナ イヤガ ラ で は さ ら に 早 い.ま た,処 理 後 の 高温 (30℃ 以 上)はGA活 性 の低 下 を 早 め,無 核 果 率,無 核 肥 大 果 率 は と もに 低 くな り,GAへ のBAやcAMP (cyclic AMP)の 加用 はGA活 性 の低 下 を 遅 らせ る効 果 が あ る こ
とが見 いだ され て い る.こ れ ら の事 実 か ら,処 理 か ら開 花 終 了期 頃 ま で のGA活 性 の持 続 性 が 高 い ほ ど,収 穫 時 の 果 房 に お け る無 核 果 率 お よび 無 核 肥 大 果 率 が 高 く な る
こ とが 明 らか に され て い る(5),
施 与 したGAの 生 理 活 性 の低 下 につ いて,そ の 内容 を 検 討 す るた め,3H‑GA3や14C‑GA3を 用 いた 実 験 で は, 施 与 した 花 房 に お い て も放 射 活 性が 低 下 し て ゆ くこ とが 報 告 され て い る(6)が,こ の 活 性 の低 下 が ジ バ ン骨 格 そ の も のに 関 わ る もの な の か,側 鎖 の み に関 わ る も の な のか は まだ 明 らか に さ れ て い な い.GA活 性 の 失活 の過 程 と
して,(1) 処 理 花 房 に お い て 分解 され て気 体 とし て放 出 さ れ る(処 理 後13日 目に は処 理 時 の26%),(2) 結 果 枝 の茎 葉 へ 移 行 す る(同6%),(2) 結果 枝 の茎 葉 へ移 行 し た後 分 解,放 出 され る,(4) 結 果 枝 以 外 の 旧 枝 ・幹 ・根 な ど へ 移 行 す る,な どが 考 え られ て い る.ま た,処 理 した 花房 に 留 ま って い る も の(同18%)の 中 に は 施 与 した ま ま の形 で存 在 す る も の の 他 に,結 合 型(た とえ ばglucoside) とな っ て存 在 す る可 能 性 も考 え られ る.し か し,そ れ ら を合 計 し て も処 理 後13日 目に は 処 理 時 の60%程 度 しか 検 出 され て い な い.今 後,方 法 論 も含 め て 検 討 す る必 要
が あ る と思 わ れ る.
次 に,果 実 の肥 大 につ いて み る と,一 般 に 種 子 のあ る 果 実 で は種 子 で生 産 され る生 長 促 進 物 質 が 果 実 の肥 大 に 役 立 つ とされ て い る.し た が っ て,種 子 が 形 成 され な い 場 合 に は果 実 が 肥 大 し な い こ とが 多 い.
無 核 果 の肥 大 に お け るGAの 作 用 につ い て は,施 与 し たGAが 種 子 で 生 産 され る生 長 物 質 の 代 りと して,果 肉 細 胞 の 分 裂 と肥 大 に 関 与 す る こ とに よ って 果 実 の 初 期 発 育 を 誘起 し,開 花 後 処 理 のGAと と もに,葉 で生 産 され た 同化 産 物 のsinkと し て の 力 に影 響 し て い る と考 え ら れ,よ り大 きな果 実 を 得 る た め に は 開花 後 の処 理 が 必 要 で あ る.
GAに よ って 種 子 な し ブ ドウを 作 る技 術 は,日 本 に お い て 発 達 した 技 術 で あ り,実 際 栽 培 に 広 く利 用 さ れ て い るに もか か わ らず,花 房 に 施 与 したGAの 動 向 や そ の作 用 につ い て,化 学 的 側面 か ら解 析 を行 な った 報 告 は非 常 に少 な い の は不 思 議 な こ とで あ り,ブ ドウにお け る外 生 GAの 植 物 体 内に お け る代 謝 の過 程 を 明 らか に す る こ と は,今 後 の 研 究 の 興 味 あ る課 題 で あ ろ う.
1) 岸 光夫:果 樹試安芸津報, p. 1 (1973).
2) 村西三郎:九 大農 ・学芸雑誌, 23 (4), 225 (1968).
3) 杉浦 明ら:園 学雑, 35 (3), 233 (1966).
4) 園芸学会編: 園芸学全編 ,養賢堂, p. 102 (1973).
5) 元村佳恵 ら:Tohoku J. Agr. Res., 23〜28 (1972〜1978).
6) 元村佳恵 ら:園 芸学会 発表要 旨,昭53秋, p. 38 (1978).
(元 村 佳 恵,東 北 大 学 農 学 部)
食 品 添 加 物 と して の過 酸 化 水素 の 規 制 変 更 を め ぐ っ て
側 面に横たわる問題へ の 配 慮 が 必 要
厚生 省 で は か ね て よ り食 品 添 加 物 な どの 安 全 性 の再 評 価 の 作 業 を 実 施 して お り,発 が ん 性 を は じめ,催 奇形 性, 変 異 原 性 な ど に つ い て 検 討 を進 め て きて い る.標 題 の過 酸 化 水 素 につ い て は,昭 和52年 よ りマ ウス(広 島 大 学 原 爆 放 射 能 医 学 研 究 所 の伊 藤 弘 教 授 ら担 当)お よび ラ ッ ト 〔(財)癌 研 究 会 付 属 研 究 所 の高 山昭 三 副 所 長 ら担 当 〕 を 用 い た 発 が ん 性 の 試 験 が 開 始 され た.
ラ ッ トに つ い て は 昭 和55年1月 現 在,な お 試 験 を続 行 中 で あ るが,マ ウ スに つ い て は2年 間 の投 与実 験 を終 了 し,病 理 組 織 標 本 の精 密 検 索 を進 め た 結果,本 品 に発 が ん 性 の認 め られ た こ とが 昭 和55年1月11日 に厚 生 省 よ り発 表 され た.そ の 内 容 につ い て は新 聞 な どに ほぼ 誤 りの な い形 で 伝 え られ て い る の です で に 御 承 知 か と思 う
が,正 確 を期 す るた め にそ の内 容 を 記 述 す る と次 の 通 り で あ る.す なわ ち,伊 藤 らはC57 BL/6 J系 の1群 約100 匹 の マ ウス3群 に対 し,そ れ ぞ れ0.1%お よび0.4%の 過 酸 化 水 素 水 な らび に 対 照 の 無 添 加 の水 を生 後2ヵ 月 か
ら26ヵ 月 まで の期 間 自由給 水 し て検 討 し た 結 果,死 亡 率,血 清 化 学 的検 査 に お い て は対 照 群 と投 与 群 と の間 に 差 を 認 め な か った が,剖 検 に よ る全 身 諸 臓 器 の 肉 眼 的 な らび に病 理 学 的 所 見 の観 察 にお い て は,24ヵ 月 の 投 与期 間 中,投 与 群 に腺 胃 で の び ら ん と潰 瘍 性病 変 な らび に十 二 指 腸 で の 隆 起 性 病 変 の 高 頻 度 の発 現 が認 め られ た.す なわ ち,胃 の び らん と潰 瘍 性 病 変 は0.4%投 与 群 で41
%, 0.1%投 与群 で20%の 動 物 に発 現 し,い ず れ も対 照 群 の 発現 率4%に くらべ て統 計 学 上 有 意 の 差 を示 した.
一 方,十 二 指 腸 で の過 形 成(隆 起 性 病 変 の一 種)は,0.4
%投 与 群 で62%, 0.1%投 与群 で40%の 動 物 に発 現 し, いず れ も対 照 群 の発 現 率9%に く らべ て統 計学 上 有 意 の 差 を 示 した.ま た,十 二 指 腸 の腺 が ん は,0.4%投 与 群 で5%, 0.1%投 与 群 で1%の 動物 に 発 現 し,対 照 の発 現 率0%に く らべ て,0.4%投 与 群 で は統 計 学 上 有 意 の 差 を示 し た.
以上 の結 果 を 受 け て,厚 生 省 は 国 立 が ん セ ン タ ー研 究 所 の杉 村 隆 所 長 ら のが ん研 究 の 専 門 家 に よ る検 討 会 を 開催 し,あ らゆ る角 度 か ら討 議 した 結果,強 い も の で は な いが 本 品 の 発 が ん 性 は 明 白 で あ ると の結 論 に達 し,前 述 の 通 り,55年1月11日 に厚 生 省環 境 衛 生 局 長 よ り,本 品 が 食 品 中 に 残 留 す る こ とは好 ま し くな い ので,食 品 加 工 上 可能 な限 り使 用 し な い よ う関 係 省 庁 の 協 力 を 得 て 食 品 加工 業 者 に と りあえ ず 要 望 す る こ と と致 し た い との 談 話 が 発 表 され た.こ の 内 容 に つ い て は,同 日付 で厚 生 省
よ り都 道 府 県,政 令 市 な どに 通知 され た.
一 方 ,食 品衛 生調査 会は,昭 和55年1月30日 に開 か れ た 会 合 で この 問 題 につ い て討 議 した 結 果,厚 生 省 が1月 11日 に とった 措 置 は,と りあ えず の 措 置 と して これ を 妥 当 な も の で あ る と認 め た 上 で,さ らに 本 品 の使 用 が 食 品 の殺 菌 方 法 と し て果 た して きた 食 品 衛 生 上 の 有用 性 に つ い て も十 分 に 評 価 した 結果,過 酸 化水 素 を食 品 添 加物 と し て使 用 す る場 合,最 終食 品 に残 留す る形 で 使 用 す る こ とは 適 当 で な い との 意見 具 申 を厚 生 大 臣 に 対 し て 行 な った.
これ を受 け て,厚 生 省 は 「食 品,添 加 物 等 の 規 格 基
今 日 の 話 題 準 」 の一 部 を 昭 和55年3月20日 厚 生 省告 示 第24号 を 以
て改 正 し,従 来 「過 酸 化 水素 及 び これ を含 む 製 剤 は食 品 中 に過 酸 化 水 素 と して,う どん,か ま ぼ こ及 び ち くわ に あ っ て は そ の1kgに つ き0.1g以 上,そ の他 の食 品 にあ っ て は そ の1kgに つ き0.039以 上残 存 し な い よ うに使 用 し なけ れ ば な らな い」 と定 め られ て い た の を,「 最 終 食 品 の完 成 前 に 過 酸 化 水 素 を 分 解 し,又 は 除去 し なけ れ ば な らな い」 と改 め た.な お,こ の 改 正 は55年10月1
日よ り適 用 す る こ とに な って い る(他 の 食 品添 加物 で分 解 除 去 を 義 務 づ け て い る もの とし て は 亜塩 素 酸 ナ ト リウ ム の例 が あ る).
と こ ろで,食 品 中 の 過 酸 化 水 素 の 分析 法 とし て は,昭 和51年3月9日 環 食 化 第65号(1)で 通 知 した 硫 酸 チ タ ン 法 に よ る定 性 試 験 お よび よ う素 法 に よる定 量 試 験 が 一 般 に用 い られ て い る と ころ で あ るが,こ の方 法 で は普 通5
〜10ppmま で が定 量可 能 と され て お り,ま た 他 の方法 も種 々報 告 され て い るが,い ず れ も1〜3ppmぐ ら いを 定 量 限 界 と して い る.そ れ で は,新 し い使 用 基 準 は,最 終 製 品 に この よ うな 方 法 を 適用 し て過 酸 化 水 素 が 検 出 さ れ な い よ うな 条件 で な らば過 酸 化 水 素 を 引続 き食 品 加 工 な どに 使 用 し て も よい と解 釈 で き る の で あ ろ う か.い や,改 正 の 骨 子 は 単 に現 在 あ る分 析 技 術 に よ って 過 酸 化 水 素 が 検 出 され な い こ と の み で は な く,食 品 の 製 造 技 術,加 工技 術,工 程 管 理 を も包 含 し て評 価 して,最 終 食 品 中 に過 酸 化 水素 の残 留 がな い こ とが 確 実 で な け れ ば な らな い こ とを 意 味す る も の で あ る(2).し た が って,分 析 方 法 の 位 置 づ け は,あ くまで も便 宜 的 な チ ェ ッ ク方 法 と して 用 い る もの で あ るが,こ の分 析 法 に つ い て も,環 境 試 験 法 で はppbレ ベ ル の過 酸 化 水 素 の 分 析 法 が 開 発 さ れ て い るの で,食 品分 析 にお い て も さ らに 高 い 感 度 の 分 析 法 の確 立 を はか るべ く努 力 中で あ る.
こ こま で 説 明す る と,「 そ れ で は 実 際 問 題 と して過 酸 化 水 素 は事 実 上使 用 禁 止 で はな いか 」 との 質 問 が は ね 返 って こ よ うが,こ れ に対 し ては 筆 者 は,「現 状 で は,そ の 通 りで あ る」 と答 え る こ とに して い る.そ れ な らば,一 層 の こ と,食 品 添 加 物 の ポ ジ テ ィブ リス トか ら削 除 し て
し ま った ほ うが す っ き りす るで は な い か と,読 者 は考 え られ るか も知 れ な いが,こ の 点 に つ い て は慎 重 な対 処 が 必 要 で あ る と考 え る.ア メ リカの連 邦食 品薬 品 法 に は, 1958年 の改 正 の 際 に が ん 条 項 とも呼 ばれ る Delaney
(デ ラ ニー)条 項 が新 設 され,い か な る添 加 物 も,そ の 籾 質 が い か な る使 用 量 で使 用 され た 場 合 で あ っ て も,人 間 ま た は 実験 動 物 に対 し て が んを 形 成 し うる場 合 に は, また は 他 の 適 当 な試 験 で発 が ん性 の あ る こ とが 示 され た 場 合 に は,食 品 に 対 す る使 用 を許 可 され な い こと に な っ て い る.こ の 観 点 に 立つ と,添 加 物 は意 図的 に 食 品 に 加 え られ る もの で あ るか ら,発 が ん性 の あ る も の は一 切 排 除 す べ き で あ る とい う考 え方 も正 論 と し て理 解 され よ
う.
しか し,発 が ん物 質 とい え ど も無 作 用 量 は 明 らか に 存 在 す るの で あ るか ら,今 後 は食 品 中 の発 が ん物 質 に も閾 値 とい う概 念 を 取 り入れ る べ きで あ ろ う.成 人 が うど ん 換 算 で1日1t摂 取 し た場 合 と想 定 され る苛 酷 な条 件 下 で の発 が ん 性 で も,実 質 的 に は使 用 禁 止 と見 な され る処 置 を と ら ざ るを 得 な い の が現 状 で あ るが,食 品添 加 物 の 安 全 性 に つ い て の洗 い直 しで,今 後 も微 弱 な 発 が ん性 が 認 め られ る物 質 の 出 て くる こと も予 想 され る ので,代 替 品 の 有 無,禁 止 し た場 合 の 消費 者 に与 え るデ メ リ ッ トな ど も考 慮 し て,発 が ん性 も定 量 的 に 評 価 す べ き時 代 が 遠 くな い 将来 に 必ず 来 る と筆 者 は確 信 す る.し た が って, 今 こ こで過 酸 化 水素 を 食 品 添 加 物 の リス トか ら削 除 して し ま うと,永 久に 抹 殺 され て し ま うこ とに な るの で,し ば ら く凍 結 し てお こ うで は な い か とい う こ とで あ る.
な お,こ れ は食 品 添 加 物 と して の 過 酸 化 水 素 と直 接 の 関 係 は な いが,本 品 は食 品 の 器 具(運 搬 容 器,食 品 製 造 機 械,ち ゅ う房 具,割 ぼ う具 な ど)お よび 容 器 包 装 の 殺 菌 剤 とし て も 広 く使 用 され て い る.現 在,食 品 衛 生 監 視 に 当 っ て は,器 具 ・容 器 包 装 の 殺 菌 に も食 添 規 格 に あ っ た過 酸 化 水 素 を 使 用 す る よ うに 指 導 して い る(食 添 規 格 で は,安 定 剤 と し て の りん酸 塩 は約55.3ppm以 下,蒸 発 残 留 物 は 約265.5ppm以 下 と定 め られ て い る).し た が っ て,食 品 添 加 物 公 定 書 の過 酸 化 水 素 の 規 格 が 削 除 さ れ て し ま って,工 業 薬 品 の 未 知 の 安 定 剤 を含 ん だ製 品 が 器 具 な どの 殺 菌 に 用 い られ る こ とに なれ ば,食 品衛 生 上 大 きな マ イナ スに な るの で,そ の た め に も公 定 書 の過 酸 化 水 素 の規 格 ば よ りど ころ とし て残 し て お か な け れ ば な らな い わ け で あ る.
1) 厚生省食品化学課:食 品衛生研究, 26, 593 (1976).
2) 入村和子:食 品衛 生研 究, 30, 357 (1980).
(慶 田 雅 洋,国 立 衛 生 試 験 所 大 阪 支 所)
