第10回CLA懇話会

CLA研究の新展開：抗メタボリックシンドローム作用

2008年10月4日

如水会館、東京

佐賀大学農学部生命機能科学科

柳田晃良、

永尾晃冶、井上奈穂、王玉明柳田ら2008 1

Evaluation of lipid metabolism using in vitro and in vivo systems

in vitro in vivo

2

LETO

LETO ; Long Evans Tokushima Otsuka(Wild type of OLETF rat)

OLETF ; Otsuka Long Evans Tokushima Fatty

OLETF

柳田ら2008

OLETF rat：Because of appetite hormone receptor mutation, they become obese and reveal hyper lipidemia.

HepG2 cell：A model of hepatocyte which retains many normal hepatic matabolic functions, including these of lipid metablism.

rERrERsERsER

MTPMTP apoB100,apoB100,

Golgi

apparatus

Golgi apparatus

TAGTAG

PL,PL, FCFCCECE

VLDL secretionVLDL secretion

nascent VLDLnascent VLDL

cell

membrane

cell membrane

VLDLVLDL

apolipoprotein B100apolipoprotein B100

FCFC

PLPL

CECE

TAGTAG

肝臓のアポB含有リポタンパク質（VLDL）合成

apoB100apoB100分泌分泌

脂質の代謝

アポB100増加は動脈硬化の危険因子

maturemature VLDLVLDL

MTPは小胞体膜に存在する２量体の蛋白。Microsomal TG Transfer Protein の略 3柳田ら2008

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

Effect of CLA isomers on apoB100secretion in HepG2 cell

(Relative %

to LA)

*

a a

b

LA 9c, 11t 10t, 12cCLA

10t.12c-CLA reduces VLDL from human liver. 4柳田ら2008

CLA inhibits apoB100 secretion and hepatic MTP activity

• Yotsumoto H et al., Food Res. International、31,403 (1999) 10t,12c-CLA reduces apoB secretiion in HepG2 cells.

• Wang YM, et. al., J. Oleo Science 52,129 (2003)CLA inhibits hepatic microsomal TG transfer protein (MTP) in OLETF rats.

柳田ら2008 5

共役リノール酸のメタボリックシンドローム予防改善作用（肥満／糖尿病モデル動物）

• OLETFラット, Zucker ラット

• 共役リノール酸異性体の新しい機能:高血圧症の抑制作用

脂肪肝の予防作用

インスリン抵抗性の改善

柳田ら2008 6

Energy productionEnergy production

Lipidsyntesis & catabolism

Lipoprotein Lipoprotein secretionsecretion (MTP)(MTP)

Adipose tissues

Muscles

EnzymesEnzymes

Gene expressionGene expression

Nuclear element factorsNuclear element factors

Serum lipid

Liver lipid mass

7柳田ら2008

CLACLAははOLETFOLETFラットの内臓性肥満を改善し、ラットの内臓性肥満を改善し、TGTG濃度を低下させる濃度を低下させる

0

4

2

6

Control CLA

*

WAT weightg/100g BW

0

40

80

120

Serum TGmg/dl

Control CLA

*

0

10

20

30

Control CLA

*

Liver TGmg/g liver

*Significantly different at p<0.05.

Nutrition, 17, 385-390 (2001), Nutrition, 19, 652-656 (2003), Food Res Inter. (1999)柳田ら2008 8

共役リノール酸は肥満ラットの内臓脂肪組織重量を減少させる

Abdominal white adipose tissues

(g/100g BW)8

Control

CLA

**

*

6

4

2

0

Perirenal Epididymal Omental

* Significant difference at p<0.05.柳田ら2008 9

CLA CLA 異性体の異性体のWAT WAT 重量への影響重量への影響

0

2

4

6

WAT weight

Con 9ct 10tc

aa

b

(g/100g B.W.)

30%⇩

OMENTAL PERIRENAL EPIDIDYMAL

abab

aa

ba a

cont 9ct 10tc

b

cont 9ct 10tc cont 9ct 10tc

3

2

1

10柳田ら20080

CLA CLA は脂肪酸合成を低下させ、は脂肪酸合成を低下させ、

脂肪酸脂肪酸 ββ--酸化を亢進する酸化を亢進する（（ OLETF ratsOLETF rats））

5

0

10

15

0

50

100

150

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

G6PDHnmol/min/mg protein

Control CLA*Significantly different at p<0.05.

*

Control CLA Control CLA

* *

CPTFAS

FAS: fatty acid synthase, G6PDH: glucose 6-phosphate dehydrogenase, CPT:carnitine palmitoyl transferase

11柳田ら2008

CLAによる肝臓TG濃度低下の機序Diet

Glycerol-3-phosphate

Phosphatidic acid

Diacylglycerol

Lipoprotein secretion

Acetyl-CoA

Fatty acid pool⇩

TriacylglycerolBeta-oxidation

Malic enzymeG6PDH

PAP

DGAT

G3PAT

CLA

Fatty acid synthase⇩

CPT⇧

CLAによる肝臓TG濃度低下には脂肪酸の合成低下及び分解亢進が一因になっている。 12柳田ら2008

CLA異性体の肝臓脂質合成系mRNA発現に及ぼす影響（OLETF肥満ラット）

0

40

80

120

FAS mRNA

Con 9ct 10tc

aab

b

0

40

80

120

SREBP1 mRNA

Con 9ct 10tc

b

a a

柳田ら2008 13

脂質代謝酵素遺伝子発現の制御

SRE

PUFA-RE

N

N

Mature SREBPN

ER

SREBP precursor

SRE

PUFA-RE

PUFA-BPPPARs

RXR

PPRE

CLACholesterol

Carnitine palmitoyl transferase (CPT) Lipoprotein lipase (LPL) Uncoupling protein (UCP) Leptin, etc.

Stearoyl-CoA desaturase (SCD) Fatty acid synthase (FAS) Glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) Malic enzyme (ME), etc.

14柳田ら2008

The Comparison of the effect of TG-CLA and FFA – CLA

: lipid, leptin, glucose and insulin

Rahman SM., et.al., Nutrition 17: 385 (2001)

Wang YM., et al, J Oleo Sci., 52, 121 (2003)

柳田ら2008 15

0

2

4

6

8

1 0

1 2a

bb

C o n t ro l T G - C L A F A -C L A

Le p t inn g /m l

0 . 0

0 . 6

1 . 2

1 . 8

2 . 4

P e r i- r e n a l

0 .0 0

0 .2 5

0 .5 0

0 .7 5

1 .0 0

O m e n t a l

0 . 0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

2 . 0

E p id i d y m a l

C o n t r o l T G - C L A F A -C L A C o n t r o l T G - C L A F A -C L A C o n t r o l T G - C L A F A -C L A

a a a

bbbb

ba b

g /1 0 0 g B W

0

5

1 0

1 5B A T

0

2

4

6W A T

0

3

6

9

C o n t r o l T G - C L A F A - C L A C o n t r o l T G - C L A F A - C L A

n m o l/ m i n / m g p r o t e i n

M u s c l e

0

2

4

6

8L i v e r

C o n t r o l T G - C L A F A - C L A C o n t r o l T G - C L A F A - C L A

a

b

a b

a

bb

0

5

1 0

1 5B A T

0

2

4

6W A T

0

3

6

9

C o n tr o l TG -CL A F A -C LA C o ntr o l TG -C L A F A -C LA

n m o l/m in /m g p ro te in

M u sc le

0

2

4

6

8L iv e r

C o n tro l T G -CL A FA -C LA C ont r ol TG -CL A FA -C LA

a

b

a b

a

bb

Carnitine palmitoyl transferase activity

16柳田ら2008

Effect of CLA on energy expenditure

in obese animals

柳田ら2008 17

CLAがエネルギー代謝に及ぼす影響

6CO6CO22 ++ 6H6H22OO

16CO16CO22 ++ 16H16H22OO

6O6O22

23O23O22

CC66HH1212OO66CarbohydrateCarbohydrate ++

++LipidLipidCHCH33(CH(CH22))1414COOHCOOH

Energy production (KJ)Energy production (KJ)= (2.96 x VCO= (2.96 x VCO22 / VO/ VO22 + 2.49)+ 2.49)

x VOx VO22 x 4.1897x 4.1897 18柳田ら2008

CLA は肥満モデル動物のエネルギー代謝を亢進させる

酸素消費量 エネルギー消費量

1.0

1.5

2.0

2.5

対照 CLA40

45

50

55

対照 CLA

L/day/100g BW KJ/day/100g BW

* *

*S ig n if ic a n tly d if fe re n t a t p < 0 .0 5.柳田ら2008 19

Conjugated Linoleic Acid Reduces Body Fat in Healthy Exercising Humans

E Thom, J Wadstein and O GudmundsenThe Journal of International Medical Research 2001; 29: 392-396

26

24

22

20

18

16

0 2 4 6 8 10 12

*

*

*

* 有意差あり

CLA (1.8g/day)Placebo

体脂肪（％）

投与期間（週）

柳田ら2008 20

THE 10trans,12cis- CONJUGATED LINOLEIC ACID PROMOTES ENERGY METABOLISM AND

IMPROVES OBESITY AND LIPID METABOLISMIN OBESE OLETF RATS

Nagao et. al., Nutrition, 2003

柳田ら2008 21

CLACLAは脂肪肝とメタボリックシンドロームは脂肪肝とメタボリックシンドロームを改善する（を改善する（ Zucker ratsZucker rats））

J. Nutrition （2005） 135：9and unpublished results

柳田ら2008 22

アディポネクチン量は肥満や糖尿病に伴い減少する

アディポネクチン

脂肪細胞脂質代謝改善抗動脈硬化作用

正常

糖尿病

糖尿病+動脈疾患

Biochem Biophys Res Commun.1999: 257, 79-83

Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2000: 20, 1595-9.柳田ら2008 23

共役リノール酸は血漿アディポネクチン濃度共役リノール酸は血漿アディポネクチン濃度上昇を介して高インスリン血症を改善する上昇を介して高インスリン血症を改善する

Plasma Adiponectin

(nmol/L)

Control CLA Control CLA0

50

100

150

200

Adiponectin mRNA in WAT

(arbitrary unit)

*

0

125

250

375

500

Control CLA

Plasma Insulin(nmol/L)

0

10

20

30

*

*

柳田ら2008 24

共役リノール酸はZDFラットの

高インスリン血症と脂肪肝を改善する

TG: triacylglycerol, * p < 0.05

0

40

80

120

160

*

Control CLA

Plasma Insulinng/ml

0

2

4

6

8

*

Control CLA

g/whole liverHepatic TG

柳田ら2008 25

CLA CLA はは 骨格筋の骨格筋のTNFTNF--αα とと TG TG 濃度濃度を低下するを低下する （（Zucker (fa/fa) ratsZucker (fa/fa) rats））

Muscle TriglycerideMuscle TNF-α(ng/g tissue) (mg/g tissue)

6

4

2

0Control CLA

30

20*

*10

0Control CLA

*Significantly different at p<0.05柳田ら2008 26

CLA CLA は肝障害マーカーの血中濃度をは肝障害マーカーの血中濃度を

減少させる減少させる（（Zucker (fa/fa) Zucker (fa/fa) ））

(IU/L) (IU/L)90 700

AST: aspartate aminotransferase (GOT), ALT: alanine aminotransferase (GPT), LDH: lactose dehydorgenase, ALP: alkaline phoshatase, * p < 0.05

60

30

0AST ALT

ControlCLA

ControlCLA525

350*

** * 175

0LDH ALP

柳田ら2008 27

Dietary CLA altered Dietary CLA altered mRNA expressions in skeletal mRNA expressions in skeletal muscle of Zucker (fa/fa) ratsmuscle of Zucker (fa/fa) rats

(arbitrary unit)

ADPr1

100

Control CLA

*

FAS SCD1 CPT1b ACO2 IRS1

* * *

*

* *

Lipogenic genes Lipolytic genes Genes related to Insulin sensitivity

150

0

50

MCP1 28柳田ら2008

肥大した脂肪組織では慢性的に炎症が起きている

マクロファージ

正常な脂肪細胞 肥大化した細胞 MCP-1

MCP-1

CRP

単球炎症状態

MCP-1:monocyte chemoattractant protein-1CRP:C-reactive protein

29柳田ら2008

脂肪細胞は余ったエネルギーの貯蔵庫の役割だけでなく、種々の善玉および悪玉の生理活性物質を分泌している

アディポネクチン

PAI-1

アンジオテンシノーゲン

高血圧

動脈硬化レプチン

TNF-αレジスチン

FFA

糖尿病

脂質代謝異常

LPLコレステリルエステル転送タンパク質 その他の因子

脂肪細胞

善玉ホルモン

悪玉ホルモン

30柳田ら2008

Effect of CLAs on the development of hypertension

柳田ら2008 31

Hyperinsulinemia is a risk factor for Hyperinsulinemia is a risk factor for hypertension in humanhypertension in human

Prevalence of hypertension(%)

Serum insulin(pmol/L)

120

90

60

30

0

100

75

50

25

0Nondiabetic Diabetic

(NIPPON DATA 90)Normotensive Hypertensive

(N Engl J Med 342: 905-911, 2000)

*

25.2%

51.3%

Several reports suggest that in humans, hyperinsulinemia is a risk factor for development of hypertension.柳田ら2008 32

Evaluation of CLA effects using Evaluation of CLA effects using OLETF ratsOLETF rats

OLETF (Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty) ratslack CCK-A receptorsdemonstrate hyperphagia and become obesereveal hyperlipidemia and diabetes

OLETFLETO

COMPOSITION OF EXPERIMENTAL DIETIngredients

Casein

CelluloseCorn starch

Vitamin mixture (AIN-76)Mineral mixture (AIN-76)

Safflower oil 1

DL-methionineCholine bitartrate

Sucrose to make 100

%

CLA (9c,11t rich) 2

Corn oil

CLA (10t,12c rich) 3

Control

-

20.0

5.015.0

1.03.5

0.5

0.30.25.0

-

9ct-CLA

20.0

5.015.0

1.03.5

0.30.2

0.5

5.0-

--

10tc-CLA

---

20.0

5.015.0

1.03.5

0.30.25.0

0.5

1:High linoleic (C18:2 ; 71.8%)2:9c,11t ; 96.0%, 10t,12c ; 3.6%3:9c,11t ; 3.1%, 10t,12c ; 95.7%

33柳田ら2008

10t,12c10t,12c--CLA suppressed the CLA suppressed the development of hypertensiondevelopment of hypertension

in OLETF rats in OLETF rats

180

220

260

300

340

Control9ct10tc

Initial 1wk 2wk 3wk

Body weight (g)

Control9ct10tc

Initial 1wk 2wk 3wk80

100

120

140

160

180

a

ab

b

a

a

b

Blood pressure (mmHg)

柳田ら2008 34

Abdominal WAT weight loss and Abdominal WAT weight loss and suppression of hypertension were suppression of hypertension were

highly correlated in OLETF ratshighly correlated in OLETF rats

35

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Perirenal Epididymal

a a

b

a a

b

(g/100g BW)

10tc9ctControl

Bloo

d pr

essu

re (m

mH

g)

White adipose tissue weight

(g/100g BW )

r = 0.513 (p<0.05)

EpididymalPerirenal

3210110

130

150

170

r = 0.634 (p<0.01)

柳田ら2008

Evaluation of CLA effects using Evaluation of CLA effects using Zucker fatty (fa/fa) ratsZucker fatty (fa/fa) rats

Zucker fatty (fa/fa) rat

Zucker fatty (fa/fa) ratslack leptin receptorsdemonstrate hyperphagia and become obesereveal hyperlipidemia and diabetes

COMPOSITION OF EXPERIMENTAL DIETIngredients

Casein 20.0 20.0

Cellulose 5.0 5.0Corn starch 15.0 15.0

Vitamin mixture (AIN-76) 1.0 1.0Mineral mixture (AIN-76) 3.5 3.5

Safflower oil (high linoleic) 1.0

DL-methionine 0.3 0.3Choline bitartrate 0.2 0.2

Sucrose to make 100

%Control CLA

*CLA - 1.0

Corn oil 5.0 5.0

*Contained different isomers: 46.0% of 9c,11t; 47.3% of 10t,12c; 3.2% of 9c,11c/10c,12c;

-

36柳田ら2008

Evaluation of CLA effects using Evaluation of CLA effects using nonnon--obese essential hypertension obese essential hypertension

model SHRmodel SHR

Spontaneously Hypertensive Rat

COMPOSITION OF EXPERIMENTAL DIETIngredients

Casein 20.0 20.0

Cellulose 5.0 5.0Corn starch 15.0 15.0

Vitamin mixture (AIN-76) 1.0 1.0Mineral mixture (AIN-76) 3.5 3.5

Safflower oil (high linoleic) 1.0

DL-methionine 0.3 0.3Choline bitartrate 0.2 0.2

Sucrose to make 100

%Control CLA

*CLA - 1.0

Corn oil 5.0 5.0

*Contained different isomers: 46.0% of 9c,11t; 47.3% of 10t,12c; 3.2% of 9c,11c/10c,12c;

-

37柳田ら2008

CLACLAは血圧上昇を抑制し、は血圧上昇を抑制し、高インスリン血症を改善する高インスリン血症を改善する

((肥満糖尿病モデル肥満糖尿病モデルZucker rats)Zucker rats)

Insulin(ng/ml)

160

120

40

0Control CLA

80*

Feeding Period (wk)2 3

(% C

hang

e)

1 4 5 6 7

*

Syst

olic

blo

od p

ress

ure

* *

80

6

12

18

24

30ControlCLA

* * *

*Significantly different at p<0.05柳田ら2008 38

高血圧の発症機序

昇圧性アディポサイトカイン

Leptin, TNF-α, etcレニン・アンジオテンシン系

ACE, AngiotensinⅡ, etc

血圧

エイコサノイド産生

PGI2,TXA2 , etc腎臓へのNa＋貯留

体液組成変化

39柳田ら2008

Brain

Abdominal WATAdipocytokines

Activation ofsympathetic nerveactivities

Blood vessel

Angiotensinogen LeptinTNF-alpha

Renin-angiotensin system

constrictionCatecholamine

Hypertension

柳田ら2008 40

10t,12c-CLA は血圧上昇を誘起するadipocytokine mRNAs の発現を抑制する

（ OLETF）Con 9ct 10tc Con 9ct 10tc

GAPDHAngiotensinogen

GAPDHLeptin

0

40

80

120

Control 9ct 10tc

Angiotensinogen(Arbitrary unit)

Leptin

aab

b

(Arbitrary unit)

0

40

80

120

Control 9ct 10tc

a a

b

41柳田ら2008

CLAの新規な生理機能

血圧上昇抑制作用

OLETF rats; Nagao K. et al. BBRC 306: 134 (2003)Zucker rats; Nagao K. et al. BBRC 310: 562 (2003) SHR; Inoue N. et al. BBRC 323: 679 (2004)

脂肪肝改善作用Zucker rats; Nagao K. et al. J. Nutrition,135：9（2005）

柳田ら2008 42

CLAの生理機能、構造 共役二重結合をもつリノール酸（18:2, n-6）の幾何および位置異性体である。

牛乳、乳製品や反芻動物の肉に存在する。

共役リノール酸 (CLA)抗ガン作用

抗肥満作用

抗動脈硬化作用

糖尿病抑制効果

抗高脂血症作用

血圧上昇抑制作用9cis,12cis - linoleic acid

9cis,11trans - CLA 10trans,12cis - CLA

43柳田ら2008

Dietary CLA alleviated Dietary CLA alleviated hyperinsulinemia and nonalcoholic hyperinsulinemia and nonalcoholic

fatty liver disease in Zucker (fa/fa) ratsfatty liver disease in Zucker (fa/fa) ratsMuscle

Adipose tissue

Insulin sensitivity↑

Pancreas

Liver

Hyperinsulinemia

Alleviation ofnonalcoholicfatty liver disease

Insulin

Adiponectin↑

Adiponectin mRNA↑CPT,MTP↑

TG↓

TNFα mRNA↓

Adiponectin↑

TNFα↓

TG↓

CLA

44柳田ら2008

QuickTimeý DzTIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ

�ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ-Ç ÅB

Book Fair 柳田ら2008 45

Contributors• SAGA University

K. Nagao、H. Yotsumoto SM. Rahman, YM. Wang、N. Inoue、K. Arao,

• A.E. Emken, R.O. Adlof (USDA, USA)• Shimada, Nagao (Osaka)• Rinoru Oil Mills• Nisshin Oillio

柳田ら2008 46

Tip for Health

Moderation, Varietyand Balance

Thomas Jefferson once said that“We never repent having

eaten too little”

柳田ら2008 47