R-αリポ酸の効能とS-αリポ酸の毒性に関する論文の要約と考察(その7)

前回のシリーズの(その6)では、(その1)から(その4)までの現在でも何知らず市販されているαリポ酸サプリメントに含まれるS-αリポ酸の毒性に関する研究報告を振り返り、なぜ、このような糖尿病などの疾患をもつ人々が死亡する危険性のある成分が厚労省によって認められたのか、なぜ、S-αリポ酸はこのような毒性を持つのか、これまでの研究報告と自社での検討で判ってきたことを紹介し、説明しました。

 

では、なぜ、天然体のR-αリポ酸と非天然体のS-αリポ酸を50%ずつ含むラセミ体の形で厚労省はαリポ酸を認可し、そもそもヒトの体の中で合成されて、生体内で利用されている有益なR-αリポ酸が機能性成分として認められなかったのでしょうか?

 

その理由はR-αリポ酸の安定性がラセミ体と比較して極端に低く、食品や製剤への応用が困難なためでした。

 

R-αリポ酸は、熱、光などの外部刺激を与えることにより急速に分解し、粘着性を有する不溶性ポリマー凝集物に変化します。また、この凝集物は摩擦熱、圧縮、低pH環境下でも生成しますので、サプリメントとしてのカプセルや錠剤を作る時だけでなく、摂取した後に胃を通過する際にも胃酸によって分解されてしまいます。

 

そのような状況の中、いち早く、毒性の強い非天然のS-αリポ酸を含有するラセミ体の危険性を問題視した米国では、ラセミ体ではなく、R-αリポ酸の安定性を改善したR-αリポ酸のナトリウム塩の利用が増えつつあります。

 

しかしながら、R-αリポ酸のナトリウム塩はR-αリポ酸に比較すれば安定性は向上しているものの、その安定性は十分であるとは言い難いものです。そこで、私たちの研究グループは、食品に利用可能な三種の天然型シクロデキストリンであるα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリンを用いてR-αリポ酸の包接安定化を検討しました。

 

 その結果、γ-シクロデキストリンが最もR-αリポ酸の包接安定化に適していて、熱に対しても、そして、強い酸性下でも図1と図2で示すように、R-αリポ酸のナトリウム塩よりもγ-シクロデキストリン包接体( RALA-γCD)の方が安定であり、しかもR-αリポ酸を100%安定化できることを確認したのでした

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 実際に、R-αリポ酸は胃酸のような強酸性水溶液中で不溶性ポリマー凝集物を形成していますが、 RALA-γCDは均一に分散することが確認できています。

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そこで、さらに私たちは、安定性を高めたRALA-γCDを用いてヒト試験によるR-αリポ酸の生体利用能を検討しました。2群によるクロスオーバー試験を研究のデザインとし、健康な成人ボランティア6名(健常人、男性)を対象として3名ずつ、RALA単体、あるいはその包接体であるRALA-γCD(各600mgRALA相当)を水で経口投与しました。投与後、515304560120180分に肘静脈採血(各5mL)を行いました。尚、同意取得時に問診にて適格性を確認し、登録後、投与開始直前に血糖値を測定し、基準に満たない場合は中止としました。


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 ヒト試験の結果、RALA-γCD経口投与による血中RALAAUCCmaxは未包接のRALAと比較し2.5倍であり、γCD包接化によって生体利用能が向上することを明らかとしました。

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(その6)でラセミ体のαリポ酸を経口摂取した論文を紹介しましたが、ラセミ体を摂取した場合にはR-αリポ酸もS-αリポ酸も吸収されますが、S-αリポ酸は血液中のアルブミンと反応して消失します。残りのR-αリポ酸の生体吸収率は胃酸に対して安定性が低いために3分の1以下です。

 

そこで、γCDで包接されていない市販されているαリポ酸ラセミ体のサプリメントとRALA-γCDを含有するサプリメントの吸収性の違いは……

 

2.5 X 2 X 3 15

 

の差があることになります。このように今では吸収性の高いR-αリポ酸のサプリメントが完成しているのです。

 

次回からは、R-αリポ酸の有益性について紹介したいと考えています。




R-αリポ酸の効能とS-αリポ酸の毒性に関する論文の要約と考察(その6)

前回、このシリーズの(その5)では、(その1)から(その4)までのS-αリポ酸の毒性に関する研究報告のまとめ、そして、これからR-αリポ酸の効能について紹介したい研究報告の予定を箇条書きにしました。しかし、その前に、なぜ、非天然のS-αリポ酸(ラセミ体という50%のS体を含む市販されているαリポ酸を含め)を摂取することに問題があるのか、αリポ酸の吸収性と代謝に関するこれまでの報告と私どもの研究で判ってきたことを紹介しておくこととします。

 

(その1)から(その4)までで、肥満患者、がん患者などの慢性疾患を持つ患者、脂質異常で動脈硬化症、虚血・再灌流障害を持つ患者、認知症患者、低血糖症患者、そして、糖尿病患者とそれらの疾患の予備軍の方々にS-αリポ酸摂取の危険性を紹介しました。現在一般に販売されているαリポ酸(ラセミ体)のサプリメントも同様に危険なのですが、日本人の中で、その危険性を知らないとならないこれらの疾患を持つ患者やその予備軍のその割合は人口の約半分近くになります。

 

まず、私どもは、なぜ幾つものS-αリポ酸の毒性に関する研究論文があるにもかかわらず、厚労省は2004年に医薬成分であったαリポ酸のサプリメント素材としての使用をS-αリポ酸を50%含むラセミ体αリポ酸で認めたのか、疑問を持ちました。

 

そこで、調べていくうちに分かったことは、厚労省がαリポ酸(ラセミ体)を安全であると認めた動物試験は健常動物を用いた試験であること、そして、数多くのS-αリポ酸やラセミ体αリポ酸に毒性があることを示した論文は糖尿病モデルマウスなどの疾患を持つ動物であることに気付きました。ということは、αリポ酸サプリメントは健康な人にしか安全が確保できないサプリメントと言えないでしょうか?

 

では、なぜ、糖尿病や脂質異常症、動脈硬化症のモデル動物にS-αリポ酸の毒性が観られたのでしょうか?

 

その疑問を解明するために、私たちは、R-αリポ酸とS-αリポ酸の吸収性に関する論文に注目しました。

 

まず、米国ゲロノバ社の2008年の学会発表論文です。

 

タイトルは……

A comparison of the pharmacokinetic profiles of lipoate enantiomers with the racemic mixture in healthyhuman subjects indicates possible stereoselective gut transport.

(健常人によるR体とS体とラセミ体摂取の吸収性比較と選択的な鏡像体の腸管移動)

 

……なのですが、この論文タイトルが示しますように、この時点では、R体とS体の腸管から生体への吸収率が異なっているように思われていました。確かに、図1と図2に示していますように、R-αリポ酸とS-αリポ酸、そして、ラセミ体(R体とS体が50%ずつ)のナトリウム塩を経口摂取しますと、R-αリポ酸単独で摂取した場合、そのR-αリポ酸の血中濃度は最も高くなっています。

 

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また、もう一つ同様な結果を示している1999年の研究論文がありました。

 

Dose-proportionality of oral thiotic acid-coincidence of assessments via pooled plasma and individual data. (ラセミ体を摂取した時の摂取量と吸収性の相関)

Breithaupt-Grogler K, Niebch G, et al. ,Eur J Pharm Sci. Apr;8(1):57-65 (1999

 

 この研究は、15人の健常な男性(年齢:29.1±3.44、体重:77.9±9.87)12時間絶食後、ラセミ体を経口摂取(50100200300600mg)してもらい、血液中のR体とS体の濃度を調べたものです。尚、ワッシュアウト期間は6日でした。その結果、一つ目の論文と同様に、R体の吸収率の方がS体の吸収率よりも高いように見え、この論文でもそのように考察されています。

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しかしながら、私たちの研究室では、『同じ分子量の水への溶解度も同じ物質がこれほどまでに本当に吸収性が異なるのでしょうか?』との疑問を抱きました。

 

そして、私たちは疑問を解決するために大きなヒントとなる以下のような1996年の研究論文を見つけました。

 

Enantioselective pharmacokinetics and bioavailability of different racemic alpha lipoic acid formulations in healthy volunteers. 健康なボランティアにおけるラセミ体の生体吸収性と製剤の違いの影響)

Hermann R, Niebch G, Borbe HO, et al. Eur J Pharm Sci. 1996;4:167-174

 

この論文も二つ目の論文と同様にラセミ体で検討しています。しかし、この論文が興味深いのは、経口と静脈注射の両方で吸収性を検討している点です。被験者は12名で9時間以上絶食後に投与しています。静脈内投与ではトロメタミン塩 317.6mg (LA 200mg)4分間で投与しており、経口摂取では200mgを水溶液にしたものか、50mgラセミαリポ酸含有タブレット 4(200mg)を水道水200mLで液剤にして摂取しています。摂取後、4時間は仰向けで安静にし、血液を採取し、それぞれの血中濃度を分析しています。

 

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経口投与は静脈注射の3割程度の吸収性を示し、S体と比べてR体の方が吸収性は高かったと前述の2報と同じ結果ですが、大変興味深い点は、静脈注射後、R体の血中濃度の方がS体よりも高いことが明らかとなっている点です。つまり、腸管からの吸収でなく、直接、血液に投与したにもかかわらず、血中濃度に差が生じているのです。

 

おかしいと思いませんか?非天然のS体は血液に入ると瞬時に代謝される??

 

そこで、私たちはR-αリポ酸とS-αリポ酸の生体利用率と生体吸収率に違いがあるのではないかと考えました。すなわち、S-αリポ酸はR-αリポ酸と同様の生体吸収率でありながら、S-αリポ酸は吸収されて血中に取り込まれた際に何らかの理由で分解消失し、生体利用率が低下するのではないかと仮説を立てたのでした。

 

 

その仮説を立証するため、私たちは、まず、生体外(in vitro)試験としてヒト結腸癌由来の細胞株であるCaco-2細胞を用いて生体吸収率の評価を行なってみました。

 

S-αリポ酸とR-αリポ酸は何れも時間依存的に細胞透過量が増加し、取り込み量もほぼ同じで、生体吸収率にS-αリポ酸とR-αリポ酸の間に有意差は無いことを確認しました。尚、αリポ酸の腸内輸送経路は既に詳しく検討されており、トランスポーター仲介経路をとっていることが知られています。

 

 次に、私たちは、生体内(in vivo)試験として、ラットを用い、胃腸吸収部位からのS-αリポ酸とR-αリポ酸の吸収速度の比較を行ないました。ラット(体重230-240g)をペントバルビタールで麻酔後固定し、腹部正中線に沿って開腹しました。胆汁による影響を避けるために胆管を糸で結紮後、胃は食道下部と十二指腸上部に、小腸は幽門部と回盲接合部にカテーテルを挿入・結紮しました。還流液は37の試料溶液100mL 10mL / minの速度で還流し、経時的に100μLの還流液を採取し、還流液中のαリポ酸濃度はHPLCを用いて測定しました。その吸収速度測定の概略図は図5で示しています。
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 還流液中の薬物濃度をプロットし、その傾きから消失速度定数、すなわち、吸収速度定数を算出したところ、S-αリポ酸とR-αリポ酸の吸収速度に有意差はないことを確認しました。

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つまり、生体内と生体外の試験で、私たちは、R-αリポ酸もS-αリポ酸もその腸管からの吸収速度に差はなく、同様に吸収されていくことを確認しました。

 

では、なぜ、幾つものヒト試験で生体利用率(血中濃度)にR体とS体で差が見えたのでしょうか??

 

私たちは、血清中の蛋白質の中で50~65%を占めるアルブミンがS-αリポ酸消失の原因物質ではないかと疑いました。そこで、アルブミンとαリポ酸の鏡像異性体間の反応性の違いを検討するためS-αリポ酸とR-αリポ酸のそれぞれ10mg5%ヒトアルブミン水溶液5mLに加え撹拌し、その様子を観察しました。

 

 その結果、R-αリポ酸は均一に溶解したままの状態でしたが、S-αリポ酸はヒトアルブミンと不可逆的な反応が進行し大きな凝集物が生成しました。

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これらの検討結果を総括するとS-αリポ酸とR-αリポ酸は何れも同じ吸収率で生体内へ吸収されると推察されます。しかし、血液中に取り込まれた後にS-αリポ酸のみアルブミンと不可逆的な反応によって不溶性物質を形成することで分解消失しS-αリポ酸の生体利用率(血中濃度)は低下したものと考えられます。

 

そして、それが……S-αリポ酸の毒性……つまり、血液内でS-αリポ酸から生成する凝集物が原因で腎機能や肝機能に悪影響を与えている可能性があります。

 

 また、凝集物は血液粘度に影響することから、S-αリポ酸を含有するラセミ体αリポ酸を配合した市販サプリメントを摂取することは、血液粘度の制御が困難な糖尿病、メタボリック症候群、脂質異常症、高血圧患者にとっては動脈硬化、心筋梗塞、脳梗塞などを招く危険性があると考えられるのです。

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R-αリポ酸の効能とS-αリポ酸の毒性に関する論文の要約と考察(その5)

現在、このシリーズではS-αリポ酸、市販のαリポ酸の毒性に関する論文を紹介しています。今回は、(その1)から(その4)までの論文の概要と、これから取り上げる論文の概要を箇条書きでまとめておきます。

 

(その1)肥満患者に危険なS-αリポ酸の毒性

 

l  GLUT4が減少する ⇒ 細胞がブドウ糖を利用できない 

⇒ 糖尿病を発症する、糖尿病患者の場合は糖尿病が悪化する

(一方、R-αリポ酸でブドウ糖の取り込みは改善される)

 

(その2)がんなどの慢性疾患患者に危険なS-αリポ酸の毒性

 

l  ビタミンB1欠損ラットの死亡率が上昇する 

⇒ がんや慢性感染疾患など慢性疾患患者が死亡する

(一方、R-αリポ酸で死亡率は低下する(生存率は上昇する))

 

(その3)脂質異常症、動脈硬化症、虚血・再灌流障害患者に危険なS-αリポ酸の毒性

 

l  虚血-再灌流障害を悪化させる ⇒ 認知障害など機能障害を悪化させる

⇒ 脳梗塞や心筋梗塞を起こし、死亡する可能性がある

(一方、R-αリポ酸で虚血-再灌流障害は緩和改善される)

 

(その4)糖尿病患者に危険なS-αリポ酸の毒性

 

l  GLUT1とGLUT4の膜移動阻害 ⇒ 細胞がブドウ糖を利用できない 

  ⇒ 糖尿病が悪化し死に至る可能性がある

l  生体内のタンパク質が糖化しやすくなる ⇒ 老化しやすくなる

l  死亡率が急激に高まる 

⇒ 糖尿病患者がS-αリポ酸で死亡する

      (一方、R-αリポ酸には糖尿病治癒効果があり死亡率は低下する。)

 

 S-αリポ酸の毒性に関する報告は上記4報に加え、脳機能の悪化についても報告があります。下記ブログ参照

 

http://blog.livedoor.jp/cyclochem02/archives/36645604.html

 

イタリアのTomassoniらのグループの報告です。International Journal of Molecular Science20132月に発表しています。高血圧自然発症(脳血管障害モデル)ラットを用いS-αリポ酸は脳疾患を悪化させ、R-αリポ酸は改善することを示しています。

 

これまでは、S-αリポ酸の毒性に関する論文でしたが、次回から、R-αリポ酸による効能についての論文を紹介します。

 

抗酸化とミトコンドリア機能の改善

 

(その6R-αリポ酸によるミトコンドリア機能の改善

 

R-α- Lipoic acid-supplemented old rats have improved mitochondrial function, Decreased oxidative damage, and increased metabolic rate (R-αリポ酸を摂取した老齢ラットはミトコンドリア機能が改善し、酸化損傷が減少し、そして、代謝速度が増加する)

Tory M. Hagen et al., FASEB J. 13, 411-418 (1999)

 

(その7R-αリポ酸による肝臓代謝と酸化ストレス疾患に対する治癒効果

 

α-Lipoic acid in liver metabolism and disease (肝臓代謝と疾患におけるα-リポ酸)

J. Bustamante et. al., Free Radical Biology & medicine, 24(6), 1023-1039 (1998)

 

(その8R-αリポ酸のNADH, NADPH還元に対する細胞質とミトコンドリアシステム

 

(その9)ミトコンドリアの微量栄養素と抗酸化剤による老化の遅延

 

(その10R-αリポ酸による加齢に伴う肝細胞感受性増加の逆転

 

(その11)抗酸化剤としてのR-αリポ酸と脳ミトコンドリア減衰および老化の遅延

 

(その12)活性酸素によって引き起こされる皮膚炎を阻害する抗酸化剤:

レドックス対ジヒドロリポ酸塩/リポ酸塩の評価

 

(その13R-αリポ酸による哺乳動物由来ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体の活性化

 

(その14R-αリポ酸によるは血管性認知症患者のピルビン酸デヒドロゲナーゼ活性化

 

(その15R-αリポ酸によるパーキンソン病におけるグルタチオン低下の抑制

 

(その16R-α-リポ酸によるD-ガラクトース誘導性記憶障害及び酸化ダメージの抑制

 

(その17)α-リポ酸はアルツハイマー型認知症に対する治療薬として新たな選択肢

 

  あくまでも、今後の予定ですので、変更する場合もありますのでご了承ください。


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