【実施例】
【0064】
以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例を挙げる。しかし、本発明はこれら実施例等になんら限定されるものではない。
【0065】
<材料と方法>
・発酵イソフラボン(イソフラボン含有組成物の発酵物)の調製
(1)前培養
グルコース1質量%、イーストエキス0.5質量%、及び水98.5質量%を混合し、更にpHを5.4に調整し、前培養に用いる培地(前培養培地)を得た。この前培養培地50 mlを三角フラスコ(300 mL)に入れ、オートクレーブ内121℃の環境下で20分間滅菌を行った。その後、アスペルギルス・サイトイ(Aspergillus saitoi IAM2210)の胞子を保存用のPDA斜面培地から1白金耳取り出し、上記滅菌を行った前培養培地に植菌した。次いで、振とう培養装置を用いて、回転速度180rpm、温度30℃の環境下で24時間培養を行った。
【0066】
(2)本培養(イソフラボン含有組成物の発酵)
スクロース1質量%、イーストエキス0.5質量%、イソフラボン素材(すなわち、イソフラボン含有組成物) 1.6質量%、消泡剤(信越化学工業株式会社製、KM72F) 0.04質量%、及び水96.86質量%を混合し、更にpHを5.1に調整し、本培養に用いる培地(本培養培地)を得た。この本培養培地2.5Lを5Lのジャーファメンターに入れ、オートクレーブ内121℃の環境下で20分間滅菌を行った。その後、上記(1)で培養した培養液50 mlを上記滅菌した本培養培地に植菌した。次いで、通気量0.5L/分、撹拌速度300rpm、温度30℃の環境下で72時間培養を行った。
【0067】
なお、上記イソフラボン素材(すなわち、イソフラボン含有組成物)は、Soyben Isoflavones (Tianjin Jianfeng Natural Product R&D Co.,Ltd.製、イソフラボン類含有量40質量%以上)を用いた。
【0068】
(3)抽出及び粉末化
上記(2)の培養を終えた後、ジャーファメンターから培養液約2.4Lを回収し、撹拌羽付きタンクへ投入した。その後、7.5Lのエタノールをこの撹拌羽付きタンクへ更に投入し、25℃の環境下で3時間撹拌し、抽出を行った。その後、得られた抽出液を、ブフナーロートを設置した吸引瓶を用い、5A濾紙を介して固液分離した。次いで、固液分離により得られた抽出液約10Lをエバポレーターで減圧濃縮し、約2Lにまで濃縮した。その後、凍結乾燥法により粉末化し、発酵イソフラボン24.5 gを得た。
【0069】
以下の表に、未発酵イソフラボン及び発酵イソフラボンにおけるイソフラボン類の含有量のHPLC (高速液体クロマトグラフィー)による測定結果を示す。
【0070】
【表1】
【0071】
・ダイジン、ダイゼイン、ゲニスチン、ゲニステイン
市販試薬(和光純薬工業株式会社製)を使用した。
【0072】
・ヒドロキシイソフラボン(8-OHダイゼイン、8-OHゲニステイン、8-OHグリシテイン) 発酵イソフラボンより分取HPLCにより単離精製した物を使用した。
【0073】
・細胞培養
DPCsは8週齢、メスのC57BL/6マウスの髭から実体顕微鏡下で単離し、培養は抗生物質溶液(64μg/ml penicillin G (NACALAI TESQUE INC., Kyoto, Japan)、100μg/ml streptomycin (NACALAI TESQUE INC.))を含むPapilla Cell Growth Medium (TOYOBO CO., LTD., Osaka, Japan)を用いて行った。
【0074】
・CMLの調製
0.4 mmolグリオキシル酸、1.2 mmolシアノ水素化ホウ素ナトリウム、及び400 mgウシ血清アルブミン(bovine serum albumin; BSA)をそれぞれ8 mlのpH7.4のリン酸緩衝液に溶かし、37℃で24時間インキュベートした。PD-10カラム(GE Healthcare Ltd., Osaka, Japan)をスタンドに固定し、pH7.4リン酸緩衝液を2 ml流してカラムを共洗いした後、2.5 mlのCMLをカラムに通した。カラム精製した試料を、ナノドロップ2000 (Thermo Fisher Scientific Inc., Ltd. Tokyo, Japan)にてOD280の吸光度測定により、フラクションを精製した。さらに、Slide-A-Lyzer 10,000 MWCO (Thermo Fisher Scientific Inc., Ltd)を使用して透析によりCMLを精製した。
【0075】
・ウエスタンブロッティング及びCBB染色
精製したCML及びBSAを、SDS-10%ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって展開した。1次抗体としてAnti-Carboxymethyl Lysine antibody (Abcam CO., Ltd., Tokyo, Japan)、2次抗体としてgoat anti-rabbit IgG-HRP (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA)を用いた。ChemiLumi One Plus Reagent (NACALAI TESQUE INC.)で反応させ、LAS4000 system (FUJI film, Tokyo, Japan)で化学発光シグナルを捉え検出した。また、SDS-10%ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって展開したCML及びBSAをクマシーブリリアントブルー(CBB)染色により検出した。
【0076】
・レポーターアッセイ
レポーターアッセイは、ONE-Glo luciferase system (Promega Corporation, Tokyo, Japan)を用いて行った。NF-κB-luc (Agilent tech., Santa Clara, CA)を安定強発現するATDC5を樹立し、これを48ウェルマイクロプレートに1×10
4 cells/wellで播種し、24時間培養後BSA又はCMLを濃度が1μg/mlになるように培地に加えた。DMSO、20μg/mlの濃度の発酵又は未発酵イソフラボンも、対照群BSA又はCMLと同時に添加した。更に24時間培養後、Passive lysis bufferを各ウェルに20μlずつ滴下し、イエロ−チップで細胞を剥し取ってから細胞懸濁液を調製した。この細胞懸濁液5μlを、ONE-Gloを20μl分注したエッペンチューブに加えてピペッティングし、TD20/20n Luninometer (Turner BioSystems, Sunnyvale, CA)を用いて発光強度を検出した。
【0077】
・急性毒性
10週齢、オスのddYマウスを使用し、腹腔内投与法により、発酵イソフラボン又は未発酵イソフラボンの急性毒性作用を評価した。それぞれの素材は、エタノールを溶媒として用いて調製し、1 mg/100μl (10 mg/ml)を腹腔内に投与し、24時間後に開腹、剖検した(対照としてエタノールを使用した)。
【0078】
・動物処置及び組織学的分析
8週齢、メスのC57BL/6マウスの背中の毛をセメダインバスコークN (セメダイン株式会社, Tokyo, Japan)を適量塗布し、24時間経過させ乾燥後に強制抜毛を行った。抜毛部位に27G×1/2注射針(NIPRO, Osaka, Japan)を用いて、コントロールとして1 mg/ml BSA 200μl、対照試験として1 mg/ml CML 200μlを皮内に10か所程度注射し、注射箇所のマーキングのために墨汁を同時に注射した。2日後にマウスを安楽死させ、背部皮膚を摘出し試料とした。試料を4%パラホルムアルデヒド・リン酸緩衝液(Wako Pure Chemical Industries Ltd., Osaka, Japan)で組織固定を行い、パラフィン包埋を行い、5μmの薄切によりパラフィン切片を得た。パラフィンは組織観察のためにヘマトキシリン-エオジン(HE)染色を行い、封入剤としてSoftmount (Wako Pure Chemical Industries Ltd.)を用いた。
【0079】
連続するパラフィン切片の蛍光免疫染色のために1次抗体にrabbit anti-Carboxymethyl Lysine antibody、2次抗体にAlexa Fluor 555 goat anti-rabbit IgG (Life Technologies Japan, Tokyo, Japan)を用い、封入剤としてFluore-KEEPER Antifade Reagent, Non-Hardening Type with DAPI (NACALAI TESQUE INC.)を用いた。HE染色画像はLeica実体顕微鏡システム(Leica microsystems, Tokyo, Japan)により、蛍光免疫組織化学的解析は蛍光顕微鏡EVOS fl (Life Technology, Tokyo, Japan)により取得した。蛍光免疫染色により得られた切片をDAPI染色した後、取得画像をImage J softwareにより2値化して、毛球部の核の凝集を相対比として示した。
【0080】
発酵又は未発酵イソフラボンの効果を確認する際には、BSA又はCMLを皮内注射した際に、エタノール、0.5%の濃度の発酵又は未発酵イソフラボンを1FTU外用塗布した。
【0081】
・エバンスブルーの静脈内注射
上記と同様に、抜毛処理、BSA、CML又はCELの皮内注射、及びエタノール、発酵又は未発酵イソフラボンの外用塗布を行った。2日後にEvans blue (NACALAI TESQUE INC.)を生理食塩水に溶かし、1% Evans blue溶液を調製した。マウスの尻尾を40℃のウォーターバスで温めて血管を拡張させた上で27G×1/2注射針を用いて1% Evans blue溶液を100μl尾静注した。血管透過性は10分後に背中の皮膚がEvans blueによって青く染まることにより確認した。
【0082】
・脱毛試験
上記と同様に、抜毛処理、BSA又はCMLの皮内注射、及びエタノール、発酵又は未発酵イソフラボンの外用塗布を行った。脱毛活性は脱毛テープEpilat (Kracie, Tokyo, Japan)を使用し、Leica実体顕微鏡システム(Leica microsystems, Tokyo, Japan)により可視化した。また、試料は、Keyence VE-8800走査型電子顕微鏡(Keyence Co., Osaka, Japan)を使用して観察した。
【0083】
・性ホルモン作用試験
HeLa細胞(Riken Cell Bank, Ibaraki, Japan)には、エストロゲンレセプター(ER)が発現しており、この細胞に3X ERE TATA luc (Addgene)とEGFP-1 (Takara clonetch, Shiga, Japan)をエレクトロポレーション法を用いて、遺伝子を導入した。Neomycinによる薬剤選別を行った後、60クローンを独立して培養し、5つの3X ERE TATA luc安定強発現細胞を得た。得られた細胞を用いて、各イソフラボン素材のレポーター活性をEstradiol: E2 (NACALAI TESQUE INC.)と比較し、測定した。各イソフラボン素材は20μg/mlで、E2は1 nMにて処置した。なお、E2 1μMでは約100万倍以上の活性を認めたが、グラフでは比較し難いため、1 nM E2のデータとの対比を示した
【0084】
・統計分析
有意差の検定はstudent's unpaird t-testを用いて行い、多検体比較はDunnett-testを行った。p<0.05の場合は有意に異なるものと判定した。
【0085】
<結果>
・CMLの精製
グリオキサールとBSAとを反応させると、糖化タンパクであるCMLが作製できる。まず、作製したCML及びネガティブコントロールとしてグリオキサールを含まない条件で作製したBSAをSDS-PAGEを行って展開し、CBB染色を行った。結果を
図1に示す。
【0086】
検討の結果、BSAに糖修飾が起ったCMLは、やや高分子量側にシフトした泳動像が見られた(
図1A)。抗CML抗体を用いて、調製したCMLの反応性をウエスタンブロットにより検討した結果、対照試験として行った精製BSAには反応せず、CMLをアプライしたウェルにおいて抗体陽性反応が見られた(
図1B)。
【0087】
・Wound assay
Wound assayにより発酵イソフラボンの毛乳頭細胞のwound healingに対する影響を調べた。12ウェルマイクロプレートに髭由来毛乳頭細胞を播種し、ウェルに縦に傷を付けた上で1μg/mlのCML、又は1μg/mlのCMLと発酵イソフラボン若しくは未発酵イソフラボンとを含む培地に交換し、Wound assayを行った(対照としてDMSOを使用した)。結果を
図2に示す。
【0088】
CMLはDPCsのWound healingを阻害し、これに対して未発酵イソフラボンは影響しないが、発酵イソフラボンは濃度依存的に改善効果を示した。
【0089】
・NF-κBの活性(1)
レポーターアッセイにより発酵イソフラボンのNF-κBの活性に及ぼす影響を調べた。結果を
図3に示す。
【0090】
CMLは対照試験として行ったBSAに比べて、有意にNF-κBの活性を亢進させた。発酵イソフラボンは、ややNF-κBの活性を亢進する傾向を示したが、未発酵イソフラボンは強力にNF-κBの活性を亢進させた。発酵イソフラボンは、CMLによって誘導されたNF-κBの活性亢進作用に対して阻害効果が観察され、未発酵イソフラボンは、CMLによって誘導されたNF-κBの活性亢進作用を更に増強した。
【0091】
・急性毒性
1 mgの素材を腹腔内投与24時間後、解剖した。結果を
図4に示す。
【0092】
各臓器の重量変化に際立った特徴はなかった。発酵イソフラボンによっては影響はなかったが、未発酵イソフラボンによって肝臓及び腎臓の黄変が認められ、精嚢もまた黄変した。最も顕著な未発酵イソフラボンの効果は、消化管に観察された。それは、腸管内腔が閉塞し、上皮構造は薄くなった。これにより、十二指腸から下位において膵液が滞留していた。未発酵イソフラボンにより消化管で炎症が生じることが強く推定された。
【0093】
・毛包形成に対する影響
マウス背部皮内にBSA又はCMLを注射することで、皮膚におけるCMLによる毛包形成への影響を調べた。背部の毛を強制脱毛することで毛包形成周期をリセットし、成長期に強制的に移行させることで、毛包の形成初期におけるCMLの影響を組織学的に観察した。結果を
図5に示す。
【0094】
HE染色の結果、BSAによっては毛包形成が観察されたが、CMLによっては毛包がほとんど観察されなかった(
図5A、B)。DAPIで核を染色したところ、BSAによっては毛包形成部位に核の凝集が観察されたが、CMLによっては同部位における核の凝集がわずかに観察された(
図5C、D)。なお、連続パラフィン切片を用いて、作製した切片におけるCML抗体陽性反応部を示した(
図5E、F)。
【0095】
・毛球部における核の凝集の定量
上記で得られた結果をもとに、画像解析ソフトImage Jを用いて、毛球部における核の凝集を定量した。Image JによってDAPI染色画像(
図6A、B)を2値化し(
図6C、D)、毛包の核の凝集に対する効果を数値化した。結果を
図7に示す。
【0096】
検討の結果、CMLにより毛球部の核(毛乳頭細胞)の凝集が阻害された。このCMLによる作用に対して、発酵イソフラボンは改善効果を示し、未発酵イソフラボンは改善効果を示さなかった。
【0097】
・血管透過性試験
エバンスブルーを用いた血管透過性評価を行った。結果を
図8に示す。
【0098】
経時的に観察した結果、BSAによってはおよそ10分で表皮に青色の色素が浮き出てくることが観察されたが、CMLによっては更に早い時間から表皮における青色色素が認められ、BSA投与と同じ10分経過時では、BSAより濃くなった。CMLによるエバンスブルー透過性亢進に対して、発酵イソフラボンは改善効果を示し、未発酵イソフラボンは更に強いエバンスブルー透過性亢進作用を示した。
【0099】
・脱毛試験
抜毛後14日目に行った脱毛試験の結果を
図9に示す。
【0100】
14日後には全てのマウスにおいて発毛が生じたように見えた(
図9左上)。しかしながら、脱毛テープで脱毛試験(毛包強度試験)を行ったところ、CMLはBSAより多くの毛が抜けた。CMLによる脱毛作用に対して、発酵イソフラボンは脱毛の抑制効果を示し、未発酵イソフラボンは著しい脱毛が観察された(
図9下)。脱毛テープで脱毛した毛を光学顕微鏡で観察したところ、CMLにより脱毛した毛は細く、弱々しいものが多く観察された。CMLによる毛の脆弱化に対して、発酵イソフラボンは脆弱化の抑制効果を示し、未発酵イソフラボンは改善効果を全く示さなかった(
図9右)。
【0101】
抜毛後11日目に行った脱毛試験の結果を
図10−12に示す。
【0102】
抜毛した背中にBSA (脊柱の左側)及びCML (脊柱の右側)を注射した(
図10A)、11日後にはBSA及びCMLを注射した両方の部位で発毛が生じたように見えた(
図10B、C)。しかしながら、毛包強度試験により抜けた毛は、BSAに比べてCMLは太さが有意に低下した(
図10D)。脱毛した毛を光学顕微鏡で観察したところ、CMLにより脱毛した毛はBSLと比べて細くなっていることが観察された(
図10E:BSA、F:CML)。脱毛した毛を電子顕微鏡で観察したところ、CMLが毛の質(キューティクル)も悪化させていることが観察された(
図10G:BSA、H:CML)。
【0103】
BL6マウス背側を除毛し、両側にCMLを皮内注射、同時に左側には50%エタノール(control)を、右側には0.5%の濃度の発酵又は未発酵イソフラボンを塗布した。生じた発毛を、脱毛テープで毛包強度試験を行った。脱毛テープにより脱毛した毛の本数を、実体顕微鏡下、単位視野あたりの脱毛本数を測定した(
図11)。それぞれ6匹ずつ実施し、測定結果を統計学的に処理した結果、
図9にある結果と相関し、発酵イソフラボンによって脱毛した毛の本数は、コントロールに比べて有意に減少したが、未発酵イソフラボンによっては脱毛した毛の本数に影響がなかった。
【0104】
図11で示した条件で、毛の太さを光学顕微鏡下、測定した(
図12)。測定には、オリンパスソフトウェアcellSensを用いて測定した。脱毛した毛の太さについては、有意ではないものの、発酵イソフラボンによりCMLによって誘導された毛の太さに回復傾向が認められた。
【0105】
・NF-κBの活性(2)
上記と同様の方法で、レポーターアッセイによりダイジン、ダイゼイン、ゲニステイン、ゲニスチン、8-OHダイゼイン、8-OHゲニステイン、8-OHグリシテイン、発酵又は未発酵イソフラボンのNF-κBの活性に及ぼす影響を調べた。結果を
図13に示す。
【0106】
発酵イソフラボンに含まれる化合物(8-OHダイゼイン、8-OHゲニステイン及び8-OHグリシテイン)は、ややNF-κBの活性を亢進する傾向を示したが、未発酵イソフラボンに含まれる化合物(ダイジン、ダイゼイン、ゲニステイン及びゲニスチン)は強力にNF-κBの活性を亢進させた。発酵イソフラボンに含まれる化合物は、CMLによって誘導されたNF-κBの活性亢進作用に対して阻害効果が観察され、未発酵イソフラボンに含まれる化合物は、CMLによって誘導されたNF-κBの活性亢進作用を更に増強した。
【0107】
・性ホルモン作用試験
HeLa細胞を用いた性ホルモン作用の評価を行った。結果を
図14に示す。
【0108】
発酵イソフラボンに含まれる化合物(8-OHダイゼイン、8-OHゲニステイン及び8-OHグリシテイン)はエストロゲン活性を示さなかったが、未発酵イソフラボンに含まれる化合物(ダイジン、ダイゼイン、ゲニステイン及びゲニスチン)はエストロゲン活性を示した。