JP7359374B2 - 腸管免疫亢進剤、食品、及び医薬 - Google Patents
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Description
CDI=(組成分布半値幅の実測値)/(組成分布半値幅の理論値)
組成分布半値幅の実測値:酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅
DS:アセチル総置換度
DPw:重量平均重合度(酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値)
本開示に係る腸管免疫亢進剤は、アセチル総置換度が0.4以上1.1以下である酢酸セルロースを含有するものである。ここで、腸管とは、十二指腸、空腸、回腸等を含む小腸、並びに盲腸、近位結腸、遠位大腸等を含む大腸を意味する。また、免疫亢進としては、IgAを増加すること等が挙げられ、そのIgAの増加は、IgA産生形質細胞の増加によるもの等が含まれる。
本開示の酢酸セルロースは、アセチル総置換度(平均置換度)が0.4以上1.1以下である。アセチル総置換度がこの範囲であると水に対する溶解性に優れ、この範囲を外れると水に対する溶解性が低下する傾向となる。酢酸セルロースは腸内細菌によって消化管内で酢酸とセルロースに分解し、セルロースはさらにオリゴ糖や単糖を経由して酢酸等の短鎖脂肪酸に分解されると考えられる。このような過程で生じる酢酸などの代謝産物や、このような過程で酢酸セルロースを資化する腸内細菌がIgA産生細胞の増加とIgAの増加に繋がると考えられる。酢酸セルロースの酢酸とセルロースへの分解は菌体外酵素によって生じると考えられるので水に対する溶解性の高い酢酸セルロースの方が分解されやすく、IgA産生細胞の増加とIgAの増加を促進する効果が高い。さらには腸管免疫亢進効果が高まることにつながる。このような観点から、前記アセチル総置換度の好ましい範囲は0.5以上1.0以下であり、さらに好ましい範囲は0.6以上0.95以下である。
DS=162.14×AV×0.01/(60.052-42.037×AV×0.01)
DS:アセチル総置換度
AV:酢化度(%)
AV(%)=(A-B)×F×1.201/試料重量(g)
A:0.2N-水酸化ナトリウム規定液の滴定量(ml)
B:ブランクテストにおける0.2N-水酸化ナトリウム規定液の滴定量(ml)
F:0.2N-水酸化ナトリウム規定液のファクター
本開示において、前記酢酸セルロースの組成分布指数(CDI)は特に限定されない。組成分布指数(CDI)は、例えば1.0以上3.0以下であってよい。組成分布指数(CDI)は、2.0以下が好ましく、1.0以上2.0以下がより好ましく、1.0以上1.8以下がさらに好ましく、1.0以上1.6以下がよりさらに好ましく、1.0以上1.5以下が特に好ましい。
組成分布半値幅(置換度分布半値幅)は確率論的に理論値を算出できる。すなわち、組成分布半値幅の理論値は以下の式(1)で求められる。
m:酢酸セルロース1分子中の水酸基とアセチル基の全数
p:酢酸セルロース1分子中の水酸基がアセチル置換されている確率
q=1-p
DPw:重量平均重合度(GPC-光散乱法による)
なお、重量平均重合度(DPw)の測定法は後述する。
DS:アセチル総置換度
DPw:重量平均重合度(GPC-光散乱法による)
なお、重量平均重合度(DPw)の測定法は後述する。
本開示において、組成分布半値幅の実測値とは、酢酸セルロース(試料)の残存水酸基(未置換水酸基)をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅である。
装置: Agilent 1100 Series
カラム: Waters Nova-Pak phenyl 60Å 4μm(150mm×3.9mmΦ)+ガードカラム
カラム温度:30℃
検出: Varian 380-LC
注入量: 5.0μL(試料濃度:0.1%(wt/vol))
溶離液: A液:MeOH/H2O=8/1(v/v),B液:CHCl3/MeOH=8/1(v/v)
グラジェント:A/B=80/20→0/100(28min);流量:0.7mL/min
Z=(X2-Y2)1/2
[式中、Xは所定の測定装置および測定条件で求めた置換度分布半値幅(未補正値)である。Y=(a-b)x/3+b(0≦x≦3)である。ここで、aは前記Xと同じ測定装置および測定条件で求めた総置換度3のセルロースアセテートの見掛けの置換度分布半値幅(実際は総置換度3なので、置換度分布は存在しない)、bは前記Xと同じ測定装置および測定条件で求めた総置換度3のセルロースプロピオネートの見掛けの置換度分布半値幅である。xは測定試料のアセチル総置換度(0≦x≦3)である]
前記酢酸セルロースのグルコース環の2,3,6位の各アセチル総置換度は、手塚(Tezuka,Carbonydr.Res.273,83(1995))の方法に従いNMR法で測定できる。すなわち、酢酸セルロース試料の遊離水酸基をピリジン中で無水プロピオン酸によりプロピオニル化する。得られた試料を重クロロホルムに溶解し、13C-NMRスペクトルを測定する。アセチル基の炭素シグナルは169ppmから171ppmの領域に高磁場から2位、3位、6位の順序で、そして、プロピオニル基のカルボニル炭素のシグナルは、172ppmから174ppmの領域に同じ順序で現れる。それぞれ対応する位置でのアセチル基とプロピオニル基の存在比から、元のセルロースジアセテートにおけるグルコース環の2,3,6位の各アセチル置換度を求めることができる。なお、このように求めた2,3,6位の各アセチル置換度の和はアセチル総置換度であり、この方法でアセチル総置換度を求めることもできる。なお、アセチル総置換度は、13C-NMRのほか、1H-NMRで分析することもできる。
分子量分布(重合度分布)の分散度(多分散性、Mw/Mn)は、酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値である。
装置:Shodex製 GPC 「SYSTEM-21H」
溶媒:アセトン
カラム:GMHxl(東ソー)2本、ガードカラム(東ソー製TSKgel guardcolumn HXL-H)
流速:0.8ml/min
温度:29℃
試料濃度:0.25%(wt/vol)
注入量:100μl
検出:MALLS(多角度光散乱検出器)(Wyatt製、「DAWN-EOS」)
MALLS補正用標準物質:PMMA(分子量27600)
重量平均重合度(DPw)は、酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値である。
前記酢酸セルロース(酢酸セルロース)は、例えば、(A)中乃至高置換度酢酸セルロースの加水分解工程(熟成工程)、(B)沈殿工程、及び、必要に応じて行う(C)洗浄、中和工程により製造できる。なお、中乃至高置換度酢酸セルロースのアセチル総置換度は、例えば、1.5以上3以下、好ましくは2以上3以下である。
加水分解反応は、有機溶媒中、触媒(熟成触媒)の存在下、原料酢酸セルロースと水を反応させることにより行うことができる。有機溶媒としては、例えば、酢酸、アセトン、アルコール(メタノール等)、これらの混合溶媒などが挙げられる。これらの中でも、酢酸を少なくとも含む溶媒が好ましい。触媒としては、一般に脱アセチル化触媒として用いられる触媒を使用できる。触媒としては、特に硫酸が好ましい。
この工程では、加水分解反応終了後、反応系の温度を室温まで冷却し、沈殿溶媒を加えて酢酸セルロースを沈殿させる。沈殿溶媒としては、水と混和する有機溶剤若しくは水に対する溶解度の大きい有機溶剤を使用できる。例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール;酢酸エチル等のエステル;アセトニトリル等の含窒素化合物;テトラヒドロフラン等のエーテル;これらの混合溶媒などが挙げられる。
沈殿工程(B)で得られた沈殿物(固形物)は、メタノール等のアルコール、アセトン等のケトンなどの有機溶媒(貧溶媒)で洗浄するのが好ましい。また、塩基性物質を含む有機溶媒(例えば、メタノール等のアルコール、アセトン等のケトンなど)で洗浄、中和することも好ましい。なお、中和工程は加水分解工程の直後に設けても良く、その場合には塩基性物質またはその水溶液を加水分解反応浴に添加するのが好ましい。
本開示の腸管免疫亢進剤は、食品または医薬に含有されていてもよく、アセチル総置換度が0.4以上1.1以下である酢酸セルロースのみを食品または医薬としてもよいが、以下のように各種食品または医薬の構成要素として使うことが出来る。
酢酸セルロース(ダイセル社製、商品名「L-70」、アセチル総置換度2.43、6%粘度:145mPa・s)1重量部に対して、4.4重量部の酢酸および1.9重量部の水を加え、混合物を3時間攪拌して酢酸セルロースを溶解した。この溶液に0.58部の酢酸と0.13重量部の硫酸の混合物を加え、得られた溶液を70℃に保持し、加水分解を行った。加水分解の間に酢酸セルロースが沈殿するのを防止するために、系への水の添加を2回に分けて行った。すなわち、反応を開始して1時間後に0.65重量部の水を5分間にわたって系に加えた。さらに2時間後、1.29重量部の水を10分間にわたって系に加え、さらに4時間反応させた。合計の加水分解時間は7時間である。なお、反応開始時から1回目の水の添加までを第1加水分解工程(第1熟成工程)、1回目の水の添加から2回目の水の添加までを第2加水分解工程(第2熟成工程)、2回目の水の添加から反応終了までを第3加水分解工程(第3熟成工程)という。
<飼料の調製>
精製飼料AIN-93G(REEVEら、Journal of Nutrition, 123, 1939-1951(1993))、およびAIN-93Gには5重量%のセルロースが含まれるところ、2重量%のセルロースを上記得られた酢酸セルロースに置き換えたもの(以下、AIN-93G-acetateと称することがある)を用いた。
(実験動物)
・野生型マウス
7週齢のC57BL/6J系オス性マウスを用いた。
・単菌定着マウス
雄のC57BL/6N系無菌マウスをアイソレーター中、大腸菌(Escherichia coli)K-12株(E.coli)を投与して飼育することでE.coli単菌定着マウスを作成した。また、同様の方法で、Bacteroides thetaiotaomicron単菌定着マウスを作成した。
・AID KOマウス
AID KOマウス(言い換えれば、Activation-induced cytidine deaminaseを欠損(ノックアウト)させたマウス)は、Muramatsuらの方法(Cell,102,553-563 (2000))で作成した。なお、AID KOマウスは、IgAを産生しない。
後述の実験で用いたマウスは、次の方法で飼育した。8個体のマウスにAIN-93Gを与えて1週間飼育した。飼料は自由摂取とした。その後、マウスを2群各4個体にグループ分けし、さらに4週間飼育した。この4週間飼育中には、1群にはAIN-93Gを与え、これをControl群とした。残り1群にはAIN-93G-acetateを与え、これをacetate群とした。ただし、AID KOマウス及びE.coli単菌定着マウスは、その他のマウスと個体数が異なり、10個体のマウスを、2群各5個体にグループ分けして飼育した。
AIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から0日目、1週目、2週目、3週目及び4週目の糞便を採取し、糞便中のIgA濃度(μg/mL)を定量した。定量は、マウスIgA ELISA定量セット(Mouse IgA ELISA Quantitation Set、米国Bethyl Laboratories Inc.製)を用いて行った。結果は図1に示す。
AIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から4週間飼育した野生型マウスの糞便の細菌叢を、PE標識された抗IgA抗体(Rat anti-mouse IgA, clone 11-44-2, SouthernBiotech社)ならびに4,6-ジアミノ-2-フェニルインドール(DAPI)で染色し、フローサイトメトリーにより分析を行い、フローサイトメトリー一次データを得た。そして、DAPIで染色されるDAPI陽性細胞をゲーティングし(Gated on DAPI positive cells)、そのうちIgA陽性の部分をIgA結合細菌として定量した。フローサイトメトリーはFACS AriaIIを使用して行い、データはFlowJo ソフトウェア(TreeStar Inc.)により解析した。結果は図2に示す。図2(a)は、フローサイトメトリー一次データ、図2(b)は、DAPI陽性細胞におけるIgA結合細菌の数の割合(%)(%DAPI positive cells)を示す。
AIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から4週間飼育した野生型マウスの糞便を細菌叢リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で懸濁・遠心して上清を得た。この上清に含まれる細菌をIgA‐PE抗体(Rat anti-mouse IgA, clone 11-44-2, SouthernBiotech社)並びにDAPIで染色し、磁気細胞分離(Miltenyi Biotec)を行いIgA陰性の細菌を採取した後、FACS Aria IIを使用してIgA陽性の細菌を採取した。これらの試料を用いて16S rRNA遺伝子解析により細菌を同定した。4週間飼育した野生型マウスAcetate群の糞便の細菌叢分析結果を表1に、4週間飼育した野生型マウスControl群の糞便の細菌叢分析結果を表2に示す。
腸管内のどの部位でIgA濃度が増加しているか調べるため部位に分けてIgA濃度を定量した。その方法は次のとおりである。
AIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から4週間飼育した野生型マウスの大腸粘膜固有層からリンパ球を単離するために、大腸を採取し、長手方向に開裂して中の糞便等を洗浄し除去した。そして、洗浄した大腸を37℃で30分間、20mM EDTA含有HBSS中にて振盪した。上皮細胞及び脂肪組織を除去した後、腸組織を細かく小切片にし、RPMI 1640培地(2%ウシ胎児血清(FBS)、400単位/ml(ロシュ・ダイアグノスティックス株式会社製) コラゲナーゼD、0.25単位/mlディスパーゼ(コーニング社製)、及び0.1mg/ml DNaseI(和光純薬工業株式会社製)含有)を添加し、37℃の水浴中で30時間振盪した。消化した組織をRPMI 1640培地(2%ウシ胎児血清(FBS)含有)で洗浄し、10ml 35%パーコール(GE Healthcare)に再懸濁し、15mlファルコンチューブ中の2.5ml 70%パーコールの上に重層した。そして、室温下にて2000rpmで20分間遠心し、パーコール密度勾配による細胞分離を行った。境界面の細胞を回収して粘膜固有層リンパ球として使用した。
AIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から4週間飼育したBacteroides thetaitaomicron単菌定着マウスならびにE.coli単菌定着マウスの盲腸内容物ならびに糞便の細菌叢を、PE標識された抗IgA抗体(Rat anti-mouse IgA, clone 11-44-2, SouthernBiotech社)ならびに4,6-ジアミノ-2-フェニルインドール(DAPI)で染色し、フローサイトメトリーにより分析を行い、フローサイトメトリー一次データを得た。そして、DAPIで染色されるDAPI陽性細胞をゲーティングし(Gated on DAPI positive cells)、そのうちIgA陽性の部分をIgA結合細菌として定量した。フローサイトメトリーはFACS AriaIIを使用して行い、データはFlowJo ソフトウェア(TreeStar Inc.)により解析した。
(細菌叢分析)
AIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から4週間飼育した野生型マウス、及びAIN-93GまたはAIN-93G-acetateの投与開始から4週間飼育したAID KOマウスの大腸管腔内容物および大腸腸管粘液層内の細菌叢は、Gongらの方法(FEMS Microbiol Ecol. 2007 Jan;59(1):147-57.)で採取し、さらに16S rRNA遺伝子解析により細菌を同定した。
Claims (4)
- アセチル総置換度が0.5以上1.0以下であり、下記式で定義される組成分布指数(CDI)が1.0以上2.0以下である酢酸セルロースを含有し、1回当たりの摂取量又は投与量が、5mg/kg体重~60mg/kg体重である腸管免疫亢進剤。
CDI=(組成分布半値幅の実測値)/(組成分布半値幅の理論値)
組成分布半値幅の実測値:酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅
DS:アセチル総置換度
DPw:重量平均重合度(酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値) - 請求項1に記載の腸管免疫亢進剤を含有する、腸管免疫亢進用食品。
- 前記食品における前記酢酸セルロースの含有量が0.1重量%以上5重量%未満である、請求項2に記載の腸管免疫亢進用食品。
- 請求項1に記載の腸管免疫亢進剤を含有する、腸管免疫亢進用医薬。
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