インビボの血糖反応に対するカルボヒドラーゼ阻害ポリフェノールの影響

世界保健機関は、世界中で 2 億 2,000 万人以上が糖尿病に苦しんでおり、この数は 2030 年までに 2 倍になると報告しています。 WHO はまた、2004 年に約 340 万人が高血糖により死亡したと報告しています (WHO ファクトシート番号 312、2011 年 1 月)。 すべての糖尿病症例の約 90% は II 型糖尿病によるものです。 2 型糖尿病は主に過体重と、高血糖値 (高血糖) を特徴とする身体活動の欠如が原因です。

人間の食事では、血糖源は炭水化物です。 食事性炭水化物は血糖恒常性を維持するために重要であり、ほとんどの人の食事においてほとんどのエネルギーを供給します。 血糖の制御はホルモンのプロセスであり、人間の生理機能にとって非常に重要です。 ホルモンプロセスには、膵臓細胞のβ細胞からのインスリンの放出が含まれ、食後のグルコースの他の組織への取り込みが刺激され、利用されるか（解糖）、またはグリコーゲンとして肝臓に貯蔵されます（糖生成）。 血糖値が正常値を下回ると、膵臓のα細胞からグルカゴンが分泌され、アミノ酸や脂肪酸などの非炭水化物基質からのグルコースの生成（糖新生）とグリコーゲンからのグルコースの生成（グリコーゲン分解）を誘導することにより、肝グルコースの生成を促進します。 ）。 インスリンとグルカゴンに加えて、体内の血漿グルコース濃度の制御にも役割を果たす腸ホルモンがあります。 2 つの重要なペプチド ホルモンは、グルカゴン様ペプチド-1 (GLP-1) と胃抑制ポリペプチド (GIP) と呼ばれます。 インクレチン活性（ブドウ糖依存性インスリン分泌促進）があるといわれています。 GIP は K 細胞によって小腸上部から分泌され、その主な機能は膵島に作用してグルコース依存性のインスリン分泌を刺激することです。 また、グルカゴンも刺激し、栄養素の存在に反応するといわれています (seino et al., 2010)。 GLP-1 は、摂取された栄養素にさらされた後、L 細胞によって腸下部および結腸から分泌されます。 また、インスリン分泌と生合成を刺激しますが、グルカゴンを阻害します。 GLP-1 には、その他の健康および病気に関連する機能があると言われています (Marathe et al., 2013)。

グルコース恒常性のホルモン制御が失敗すると、血糖値が高くなり（食後高血糖）、肥満、耐糖能異常（IGT）、高血圧、脂質異常症などのメタボリックシンドロームを引き起こす可能性があります。 グルコース恒常性の障害は、糖尿病だけでなく、全身レベルでの炎症や酸化ストレス、いくつかの臓器の機能障害などの他の症状も引き起こす可能性があります(Hanhineva et al)。 したがって、炭水化物は主要なエネルギー源として人体に必要ですが、食事中の炭水化物が多すぎると、特に高血糖効果による健康への悪影響が生じる可能性があります。

炭水化物が人間の健康にどのような影響を与えるかについて（Aston、2006）から適応された提案されたメカニズムは、食事中に高血糖指数の食品が継続的に存在すると、食後の血糖値の上昇と、血糖値の上昇に作用するための高いインスリン需要を引き起こすというものです。血液中の血糖値が高いこと。 これは、栄養素の存在を感知したときにインスリンの放出を刺激するホルモン GIP と GLP-1 の作用によるものです。 食後の血糖値の上昇と高いインスリン需要は、メタボリックシンドロームの主な要素であるインスリン抵抗性を引き起こす可能性があります。 高いインスリン需要はβ細胞不全を引き起こす可能性があり、これもインスリン抵抗性の原因となる高血糖を引き起こす可能性があります。 インスリン抵抗性と高血糖は、メタボリックシンドロームと 2 型糖尿病の危険因子です。

科学的証拠は、ヒトの食後高血糖が、2 型糖尿病や血糖コントロールなどの健康上の優先事項において重要な役割を果たしているということを示唆しています。 すべての糖尿病症例の約 90% が 2 型糖尿病であると報告されています。 I 型および 2 型糖尿病とは別に、前糖尿病 (耐糖能異常 (IGT) および空腹時血糖異常 (IFG) 、ならびにメタボリック シンドローム (肥満、高血圧、インスリン抵抗性) などの関連疾患があります。 前糖尿病およびメタボリックシンドロームは心血管疾患および糖尿病を発症するリスクを高めることが報告されている(Coutinho et al., 1999)。 血糖指数はもともと糖尿病の管理を目的として提案されました。 しかし、最近の研究では、消化管にはメタボリックシンドロームの治療だけでなく、2型糖尿病の予防にも潜在的な可能性があることが示されています。 研究により、高GI食は2型糖尿病の発症リスク増加と関連していることが示されている(Hodge et al., 2004)および(Steven et al., 2002)。 (Mckeown et al., 2004) および (Scaglioni et al., 2004) によるさらなる研究では、高 GI 食がメタボリックシンドロームやインスリン抵抗性の増加などの多くの異常と関連していることが示されています。 同様に、低GI食はインスリン感受性を改善するといわれていますが、これを裏付けるにはさらなる研究が必要です。 (Frost et al., 1996) のようないくつかの研究は、これが事実であることを示しています。 しかし、これがインスリン感受性の改善によるものなのか、インスリン分泌の改善によるものなのか、あるいはグルコース吸収速度の低下によるものなのかを知るのは難しいことが観察されました。

炭水化物の消化と吸収を遅らせるものを食事に取り入れると、リスクを軽減できます (Barclay et al., 2008)。 とりわけ、考えられる解決策は 2 つあり、それは、血糖指数の低い食品を摂取すること、または食品の血糖指数と食後血糖値を下げることができる成分を食事に取り入れることです。 食後血糖値を低下させる阻害成分が食事中に存在することも、リスクを軽減する解決策となる可能性があります。 現在、一部の国では炭水化物の消化酵素を阻害することで作用する 2 型糖尿病の管理にカルボースのような薬剤が使用されています。 ただし、アカルボースの使用には、吐き気、鼓腸、下痢などの副作用があります。 ポリフェノールには、グルコースの急速な吸収を妨げることによって血糖値の上昇を抑制する可能性があることも報告されています (Hanhineva et al., Williamson, 2013)。

(Hanhineva et al.) によるレビューでは、動物モデルを使用した研究と限られた数の人間の研究で、ポリフェノールおよびポリフェノールが豊富な食品または飲料が、食後血糖反応および空腹時血糖に影響を与える可能性があることが示されたと報告されています。急性インスリン分泌と感受性の改善。 (Hanhineva et al.) による総説で報告されている他の可能なメカニズムには、インスリンを分泌する膵臓 β 細胞の刺激、インスリン受容体の活性化、肝臓からのグルコース放出および細胞内シグナル伝達経路の調節、およびインスリン受容体の活性化が含まれます。遺伝子発現。

最近の総説 (Williamson、2013) では、食事中のポリフェノールの効果が、人間の食後の血糖値反応だけでなく食品の血糖指数にも影響を与える可能性が非常に高いと結論付けています。 これを達成するために強調されている 2 つのメカニズムは、糖代謝酵素とトランスポーターの阻害です。 したがって、ポリフェノールのこの潜在的な作用は、同じメカニズムによって作用するアカルボースの作用と比較することができ、慢性介入研究の研究では、ポリフェノールが糖尿病のリスクを軽減することが示されています（Chiasson J. et al.、2002）。 Williamson による 2013 年のレビューでは、異なるメカニズムを同時に阻害することで最も有望な効果が得られる可能性についても言及しています。 したがって、提案された経路の 2 つ以上が阻害された場合に最大の効果が観察されます。

この研究では、実施されたインビトロ研究に関する文献から入手可能な情報を利用し、さまざまな段階で炭水化物の消化と吸収に対して最も高い阻害を示すポリフェノールを含む食品ポリフェノール豊富混合物（PRM）を考案しました。 試験食品として使用されるポリフェノールが豊富な朝食食品は、緑茶と 4 種類の果実エキスの組み合わせで構成されます。 試験では、PRM を有効炭水化物 50g を含むパンと一緒に摂取し、コントロールの食事はパン、果実抽出物に含まれる糖類 (フルクトース、スクロース、グルコース) と水で構成されます。 ポリフェノールが豊富な混合物成分は、ポリフェノールの総含有量、特定のポリフェノール、およびヒトで使用する前に試験サンプルが in vitro で阻害する能力があることを確認するための阻害能について当社の研究室で分析されています。 得られた結果は良好であり、人体研究での使用が正当化されます。

この研究は、リーズ大学数理物理科学（MAP）倫理委員会によって申請番号MEEC12-037で承認されました。 合計16人のボランティアが研究を完了する必要があり、健康で空腹時血糖値が4.3〜5.9mmol/Lの健康な範囲内にある必要があります。

ボランティアは、週に 1 回、4 週間にわたって 4 回の訪問に参加する予定です。 4 回の訪問のたびに、ボランティアは朝絶食して来院し、訓練を受けた看護師によって空腹時血糖値が収集されます。 次いで、ボランティアに試験食を与え、試験食の最初の一口から15、30、45、60、90、120、150および180分後に血液サンプルを採取する。 最初と最後の訪問時には、フルーツエキスに含まれる成分を補うためにパン、水、砂糖で構成される基準食を与えてもらいます。 3日目と4日目には、パンに加えて、低用量または高用量の緑茶とフルーツエキスを含む試験食を摂取します。 血液サンプルはそれに応じて処理されて血漿が得られ、-80°C で保存されます。 血漿サンプルは、グルコース、インスリン、グルカゴン、GIP、GLP-1 の濃度について分析されます。 結果は曲線の下の面積をプロットするために使用され、試験食の摂取後に得られた結果が対照食の摂取後に得られた結果と比較されます。

ノート：

1. 健康な参加者のみがこの研究に参加した（したがって、メタボリックシンドロームの参加者は研究の一部ではない）
2. 血漿中のグルコースとインスリンのみが分析されました（したがって、GIP、GLP-1、およびグルカゴンはエンドポイントの一部ではありません）