メイラード反応は食品の加熱調理のみならず，生体内に存在 する糖質とタンパク質間でも進行し，その後期生成物である AGEsは 老 化 や 老 化 関 連 疾 患 の 発 症 に 関 与 し て い る．以 前 AGEsは 単 な る 老 廃 物 と し て 考 え ら れ て い た が，AGEs化 に よって生体タンパク質が修飾されることにより，骨格タンパ クの変性や，酵素の活性低下，タンパク質発現にも影響を与 えると推察されている．そのため，生体AGEsの正確な測定 は，病態のマーカーや創薬のターゲットという点からも注目 されている．本稿では，生体の代謝・炎症など，さまざまな 経路から生成するAGEsの測定法や，これまで明らかとなっ ている病態との関連性およびAGEs生成抑制物質の探索など について紹介する．
生体とメイラード反応
アミノ酸と還元糖の縮合反応であるメイラード反応 は，1912年にフランス人Louis Camille Maillardによっ て報告された．本反応はアマドリ転位物が生成するまで の前期反応と，酸化，脱水，縮合反応によって進行する 後期反応に分けられ，後期反応においてはさまざまな特
徴を有するAGEs（Advanced Glycation End-products）
が生成する（図1）．本反応は加熱によって促進し，加 熱調理や食品の長期保存に伴って進行する．食品分野で はAGEsは主にメラノイジンと呼ばれており，ロースト チキンなどの加熱調理した食品やビール，味噌，醤油の ような褐変食品の色調変化の原因とされているが，香気 成分や，タンパク質が修飾されることによって消化性が 低下し，その結果，栄養価にも関与する反応として研究 が行われてきた．また，生体にも多くの糖とタンパク質 が存在するため，食品の加熱調理ほど迅速ではないが本 反応は徐々に進行している（図2）．メイラード反応は タンパク質に糖が縮合することから「糖化」とも呼ばれ ているが，タンパク質の立体構造を変化させる修飾・変 性に関与していることから，さまざまな病態や老化に関 連していると考えられている．
メイラード反応産物の測定
生体におけるメイラード反応産物（糖化産物）のう ち，最も一般的に知られているものとしてグリコアルブ ミンやヘモグロビンA1c（HbA1c）が挙げられる．グ
【解説】
The Significance of the Maillard Reaction
Jun-ichi SHIRAKAWA, Ryoji NAGAI, 東海大学農学部バイオサイ エンス
生体におけるメイラード 反応の影響
白河潤一，永井竜児
リコアルブミンは，血清中に最も多く存在するタンパク 質であるアルブミンとグルコースが結合した糖化産物で あり，過去2週間程度の血糖値を反映するマーカーとし て用いられている．また，HbA1cは赤血球のヘモグロ ビンとグルコースによって生成するアマドリ転位生成物 であり，過去1〜2カ月の血糖値を反映するマーカーと して世界的に利用されている．このように糖化反応によ る生成物は糖代謝を知るために広く用いられてきた．特 に過去30年の研究から，生体におけるメイラード反応 が後期まで進行していることが明らかとなり，タンパク 質のAGEs化が生体タンパク質に障害を与え，さらに AGEsの測定は老化や老化関連疾患の発症マーカーとし ての利用が期待されている．AGEsは多くの構造が知ら れており，生体中から検出されている構造体だけでも 40種類以上存在する（図3）．それぞれのAGEs構造体 ごとに生成経路が異なるため，さまざまな生体環境を反 映する可能性が期待されるものの，構造間での安定性や
測定方法が異なるため，HbA1cなどと比較して簡便か つ信頼性の高い測定方法が確立されておらず，これまで HbA1cのような臨床応用があまりなされていない．し かしながら，メタボリックシンドロームをはじめとする 生活習慣病の研究において糖質や脂質異常の重要性が改 めて認識されるなかで，これらのマーカーとして利用で きる可能性のあるAGEsに注目が集まっており，正確な 測定方法の確立が求められている．これまで行われてき たAGEs検出方法としては，一部のAGEsが有する蛍光 性を利用した方法がある．この手法は，簡便であるため 初期のAGEs研究において多用されてきたが(1〜3)，生体 中にはAGEs以外にも蛍光性を示す物質が多く存在する ため，正確にAGEsのみを測定しているとは言い難いも のであった．また，本法では蛍光性を有さない多くの AGEs構造は測定不能であることや，測定している 図1■老化や病態におけるAGEsの蓄積 と糖化によるタンパク質の物理的変化
図2■糖化に伴う食品および生体における褐変化
図3■既知AGEs構造体の例
AGEs構造が不明な場合も多いことも問題点として挙げ られていた．その後，簡便であり，多くの検体を測定す ることが可能であることから抗AGEs抗体を用いた免疫 化学的測定法が広く行われるようになり，生体における AGEs研究が進展する要因となった．しかし，エピトー プの不明な抗AGEs抗体も多いことや類似構造体との交 差反応が問題とされていること(4)，多様な構造をもつ AGEsに対し網羅的な測定を行うことはいまだに困難で あるため，多数のAGEs構造を正確に測定可能な方法の 確立が生体における糖化の影響を解明するうえで課題と なっている．近年，機器分析技術の進歩により，これま で測定が困難とされてきた物質が測定可能となってき た．その結果，AGEs構造についても不安定な構造体を 含め，しだいに測定できるようになってきている．特に 近年，液体クロマトグラフィータンデム質量分析装置
（LC-MS/MS）によって多くのAGEsを同時に測定でき る系が確立されてきており，生体におけるAGEs研究の
発展が期待されている（図4）．さらに，今後臨床の現 場で求められるような簡便さと正確さを兼ね備えた網羅 的な測定系が開発されれば，AGEsと代謝環境との関連 性についての研究がさらに進み，AGEsをマーカーとし た病態の評価・治療法の提案も可能性になってくると考 えられる（図5）．
生体内で生成するAGEs
生体において生成するAGEsに関しては，加齢に伴う 蓄積のほか，さまざまな病態との関連性が報告されてい る．特に，糖尿病とその合併症である腎症(5)，神経障 害(6)の血中や組織中において ε-（carboxymethyl）lysine
（CML）などのAGEs構造が高値に検出されることが知 られている．また，皮膚や骨などのコラーゲンに生成し たAGEsが日光性弾性線維症（solar elastosis）(7)や骨強 度の低下に関与していることが報告されている(8)．さら に，アルツハイマー型認知症(9)，非アルコール性脂肪肝 炎(10)，サルコペニア(11)，歯周病(12)など多くの病態との 関連性が示されている．AGEsが生体おいて悪影響を与 えると考えられている理由としては，（1）タンパク質中 のアミノ酸がAGEs化してしまうことによって，タンパ ク質の荷電変化や架橋形成により骨格タンパク質の構造 変化が起こり，あるいは酵素の活性が低下してしまう こと，（2）生成したAGEsを認識する受容体（RAGE:
receptor for AGEs）を介して炎症反応などを惹起する ことが挙げられている（図6）．これらの変化は生体組 織の変性やタンパク質の発現にも影響を与えると考えら れ，さまざまな生体環境の変化と密接に関連していると 推察される．それぞれのAGEs構造は微量であっても複
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
NOR-C DM-C
mmol / mol Lys.
LC-MS/MSによる血中におけるCML の測定結果
指先から採血した血液等の 少量のサンプル
AGEsの網羅的測定系の確立 質量分析装置による正確なAGEs測定
健常 糖尿病
図4■LC-MS/MSによる生体中AGEsの検出
AGEs 生成抑制物質の探索
個別型の代謝改善・治療法の提案
抗体による検出
AGEs生成メカニズムの解明
病態・生活習慣を評価する マーカーとしての利用
質量分析等による正確なAGEs測定
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
CEL CML MG-H1
mmol / mol Lys. 蛍光性による検出
簡便で正確なAGEs測定系の確立
図5■AGEs測定法の確立と応用
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
NOR-C DM-C
mmol / mol Lys.
LC-MS/MSによる血中におけるCML の測定結果
指先から採血した血液等の 少量のサンプル
AGEsの網羅的測定系の確立 質量分析装置による正確なAGEs測定
健常 糖尿病
AGEs 生成抑制物質の探索
個別型の代謝改善・治療法の提案
抗体による検出
AGEs生成メカニズムの解明
病態・生活習慣を評価する マーカーとしての利用
質量分析等による正確なAGEs測定
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
CEL CML MG-H1
mmol / mol Lys. 蛍光性による検出
簡便で正確なAGEs測定系の確立
数のAGEsが関与することによって多くの生体タンパク 質を修飾している可能性が高い．また，以前は生体に存 在するAGEs構造体の種類についてはあまり議論がなさ れてこなかったが，生体にはさまざまなAGEs生成経路 が存在することや，組織や病態によって蓄積するAGEs 構造体が異なることが明らかになるにつれ，まずは「ど のような組織にいかなるAGEs構造体が蓄積するか？」
を明確にすることがすべてのAGEs研究において重要と なってきている．そのため，構造の明らかなAGEsを正 確かつ網羅的に測定できることが必要であり，得られた 情報と詳細な臨床的情報との比較によって，老化や病態 と糖化の関係性について新たな知見が得られると期待さ れる．
食品中AGEsの生体への影響
生体内で生成されるAGEsのほかに，食品などに含ま れ体内へ摂取されたAGEsに関する研究も積極的に行わ れている．以前より，食品中のメイラード反応生成物の 研究はコーヒーやビール，味噌や醤油などの褐色色素の 形成，香気や味覚成分として研究が行われてきた．しか し近年，AGEs高含量の食品を摂取し続けることで糖尿 病などの疾病の発症率が増加するという報告が多くなさ
れ(13, 14)，味噌や醤油などのAGEsを多く含む食品を多く
摂取するわが国の伝統的な食生活の安全性にも疑問が投 げかけられている．食品中に存在する最も一般的な AGEsとしてCML(15)やピラリン，ペントシジン(16)など が報告されているが，食事によるこれらAGEs構造の摂 取が生体へマイナスの影響を及ぼすと考えられている．
その理由として，摂取されたAGEsの一部が生体内に取
り込まれ，AGEs受容体であるRAGEに認識されること により，酸化ストレスや炎症反応を惹起するという経路 が示唆されている(17)．しかし，一方でメイラード反応 生成物が，構造の変化により消化ができなくなったこと によって食物繊維と同様の働きをし，ビフィズス菌など の腸内善玉菌の炭素源となることが報告されている(18)． 以上のように食品中のAGEsに関しては研究者や報告に よって見解が異なっており，統一した見解は得られてい ない．この理由として，AGEsが単一の構造でないこと や食品中AGEsの正確な定量が困難であることなどが挙 げられ，今後もさまざまな視点からの検討が必要であ る．
AGEs生成抑制物質の探索
以上のようにさまざまな生体環境，特に病態に関与し ているとされていることから，糖化関連疾患の予防と治 療にはAGEsの生成抑制が有効と考えられ，世界的に AGEs生 成 抑 制 物 質 の 探 索・開 発 が 行 わ れ て い る．
AGEs生成を抑制するメカニズムとして，（1） AGEsの 生成を抑制する，（2） 生成したAGEsの分解を促進す る，（3） AGE受容体に対する拮抗阻害などが考えられ ている．この中で最も研究の進んでいるAGEs生成抑制 の方法として，カルボニルトラップ型が挙げられる．こ の抑制機構は，メイラード反応の進行や代謝経路から生 成するカルボニル化合物を捕捉することでAGEs生成を 抑制するものであり，代表的な物質としてアミノグアニ ジンが報告されている．アミノグアニジンは最も初期に 報告されたカルボニルトラップ型のAGEs生成抑制物質 であり(19)，糖尿病モデルの動物実験において糖尿病性 腎症，網膜症の発症を抑制することが報告されてい る(20)．さらに，1999年に米国で報告された糖尿病性腎 症患者に対するphase IIIトライアルでは，尿タンパク 質を減少する効果が認められたものの血中クレアチニン 値では有意差が認められなかった．この原因として，ア ミノグアニジンが報告された頃には多くのAGEsの構造 や生成経路が不明であり，生体において効果的なAGEs 生成抑制物質の探索が困難であったことが挙げられる．
さらに，生体に対する毒性を示すことが明らかとなった ためアミノグアニジンは臨床的に実用化されていない．
その後，ビタミン誘導体であるピリドキサミンもアミノ 基によってアルデヒド基を捕捉する作用を有している が，AGEsの生成のみでなく，脂質過酸化反応由来のカ ルボニル化合物もトラップすることが知られている(21)． さらに，ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットに対する
RAGE AGEs
・荷電の変化
・立体構造の変化
マーカーとしての利用
・タンパク変性
・代謝異常
・糖質・脂質の代謝異常
・ミトコンドリアストレス
・炎症反応
・その他
タンパク質
様々なAGEs構造の生成
RAGEへの結合
図6■AGEs化の生体への影響
RAGE AGEs
・荷電の変化
・立体構造の変化
マーカーとしての利用
・タンパク変性
・代謝異常
・糖質・脂質の代謝異常
・ミトコンドリアストレス
・炎症反応
・その他
タンパク質
様々なAGEs構造の生成
RAGEへの結合
ピリドキサミンの投与は血中グルコース濃度に変動は認 められないものの，腎症(22)および網膜症(23)の進行が有 意に遅延されている．また，CML(24)， ε-（carboxyeth- yl） lysine （CEL）(25)などに特異的なモノクローナル抗体 を用いて，ケトン体からAGEsが生成する可能性の検討 を行った研究では，ケトン体分解物であるアセトールか らCELが生成することが確認された．さらに，クエン 酸の経口投与によってケトン体が改善する可能性を提唱 し，実際，クエン酸をストレプトゾトシン誘発糖尿病 ラットに経口投与した結果，ケトン体の生成，腎機能障 害が抑制され，さらに白内障および水晶体における CELの蓄積が有意に低下することが確認されている(26)． ケトン体は1型糖尿病のみならず，妊娠初期のつわり，
過度な運動や急激なダイエットでも血中濃度が上昇す る．クエン酸は多くの果物にも豊富に含まれており，有 効に利用すれば糖尿病合併症のみならず，多くの疾患の 予防にも役立てられる可能性がある．
アンチエイジングを目指した効果的なAGEs生成抑制 剤を開発するには，まず標的となるAGEs構造体および その生成経路を確認する必要があろう．近年では生薬や 茶葉などの植物を由来とする天然物においてもAGEs生 成抑制物質の探索が積極的に行われているなど(27)， AGEsの生成経路と病態との関連性の解明などとともに 今後さらなる研究が期待されている．
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プロフィル
白河 潤一（Jun-ichi SHIRAKAWA）
＜略歴＞2007年九州東海大学農学部応用 植物科学科卒業／2009年東海大学大学院 農学研究科農学専攻修士課程修了／2012 年同大学大学院生物科学研究科生物科学専 攻博士課程修了／同年同大学農学部バイオ サイエンス学科博士研究員，現在に至る
＜研究テーマと抱負＞質量分析装置を用い たAGEsの正確な測定によるAGEsと生体 環境との関連性の解明，植物由来成分によ るAGEs生成抑制＜趣味＞野山の散策，植 物栽培，サイクリング
永井 竜児（Ryoji NAGAI）
＜略歴＞1993年帝京大学理工学部バイオ サイエンス学科卒業／1995年静岡県立大 学大学院生活健康科学研究科修士課程修 了／1999年熊本大学大学院医学研究科修 了／同年同大学医学部助手／2002年サウ スカロライナ大学客員研究員／2004年同 大学医学部助教／2009年日本女子大学食 物学科講師／2012年東海大学農学部准教 授，現 在 に 至 る＜研 究 テ ー マ と 抱 負＞
AGEsをはじめとする翻訳後修飾を解析 し，その効果的な抑制法を見つけて老化を 抑制する＜趣味＞水泳，ロードバイク，質 量分析装置いじり＜所属研究室ホームペー ジ＞http://www2.aso.u-toksai.ac.jp/
〜rnagai/
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