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「時間栄養学」の新たな発見 食事のタンパク質が「体内時計」を調整

 インスリンに代わって、食事のタンパク質やアミノ酸が「体内時計」を同調させていることを、早稲田大学理工学術院の研究グループが発見した。新たな食事療法の開発につながる成果だ。
体内時計を食事で同調させる新しいメカニズムを発見
 体には、24時間周期のリズムをつくりだす「体内時計」のメカニズムが備わっている。体内時計は、体温やホルモン分泌など体の基本的な機能をコントロールしている。さらに睡眠、覚醒のピーク、食欲や消化などに含め、インスリン分泌にも影響し、糖尿病にも関わると考えられている。

 生活の中で起こる体内時計の乱れや時差ぼけを調整するためには、適切なタイミングで光を浴びることや、日差しの下でウォーキングなどの運動をすることが重要とされている。

 さらに、食事のタイミングにも影響しており、毎日の生活リズムの調整にも影響が出てくる。朝の食事は体内時計を朝型に、夜の食事は体内時計を夜型に修正する。

 体内時計と食・栄養との関係を調べる「時間栄養学」や、体内時計と薬の関係を調べる「時間薬理学」などが注目されている。2017年のノーベル医学・生理学賞は体内時計に関する研究に授与されており、時間栄養学の価値はますます高まってきている。

 早稲田大学理工学術院の研究グループは、体内時計を食事で同調させる新しいメカニズムを発見した。食事に含まれるタンパク質やアミノ酸が体内時計に影響しており、インスリンに代わる働きをしているという。

 たとえば朝食では、食後高血糖を防ぎ、同時に体内時計を調整するために、高タンパク質の食事が勧められるという。

 研究は、同大学理工学術院の柴田重信教授や池田祐子氏らによるもので、医学誌「EBioMedicine」オンライン版に発表された。

食事のタンパク質がインスリンに代わり体内時計を同調
 食事を適切なタイミングで摂取することで、体内時計を同調させ、生活リズムを維持できると考えられている。食事による体内時計の同調には「炭水化物―インスリン」のシグナルが重要であることが知られている。

 これに加えて、研究グループは今回の研究で、「タンパク質」が豊富な食事がIGF-1やグルカゴンのシグナルによって、体内時計を同調させることを突き止めた。

 体内時計は、「視交叉上核」という主時計と、末梢臓器にある「末梢時計」から成り立っている。体内時計は24時間よりずれており、前者は外界の光刺激で24時間周期に同調し、後者は食事刺激で同調する。

 これまで、末梢時計は炭水化物に含まれるインスリンのシグナルを利用して同調することが知られていたが、今回の実験で、タンパク質が豊富な食事では「IGF-1」(インスリン様成長因子-1)や「グルカゴン」が、インスリンに代わって同調シグナルを引き起こすことが分かった。

 「インスリン様成長因子」(IGF)は、肝臓や骨格筋などで産生される、インスリンに類似した作用をするペプチドホルモン。「グルカゴン」は、グリコーゲンとして蓄えられたグルコースを血液中に放出するよう働きかけ、血糖値を上昇させる働きをするホルモンだ。
アミノ酸「システイン」が体内時計を調整する
 研究グループは、タンパク質がもつ20種類のアミノ酸の中で、「システイン」がIGF-1の上昇を伴ってより強力な同調作用を引き起こすことも突き止めた。

 システインは、医薬品、食品、フレーバー用の原料として広く使用されているアミノ酸だ。

 糖尿病で、インスリンが不足していたり働きが不十分な場合に、タンパク質やシステインが豊富な食事を摂ることで、体内時計が調整され、血糖値を正常に戻すよう働きかけられる可能性がある。

 糖尿病の食事ガイドラインでは、総エネルギーの15~20%をタンパク質から摂ることが推奨されている。タンパク質を十分に摂ることが体内時計を正常に調整するのに役立ち、これに加えてシステインの摂取も効果的であることが示唆された。

 システインは、安価に製造できるアミノ酸なので、今後は糖尿病の食事療法に取り入れるなどの利用法が考えられるという。
体内時計を同調させる新たな糖尿病の食事療法を開発
 食事による血糖上昇にともなうインスリンの分泌と、それによる細胞内シグナルによって、体内時計が同調されることが知られている。

 しかし、1型糖尿病のマウスでは、インスリン分泌は起こらないものの、食事性の同調が起きていることが分かっている。インスリンの働きが低下する2型糖尿病、あるいはインスリンの分泌がない1型糖尿病では、インスリンを介するものとは別のシグナルによって、体内時計が同調すると考えられていた。

 そこで研究グループは、マウスを使った実験で、100%タンパク質の餌を与えると炭水化物が豊富な餌に比較すると、作用は弱めであるが十分な食事性同調が起こることを確かめた。このとき、インスリン値は上昇しないが、血中や肝臓でIGF-1やグルカゴンの値が上昇することが分かった。

 正常なマウスにタンパク質が100%の餌を与えると、炭水化物が豊富な餌に比較すると作用は弱めであるが、十分な食事性同調が起こることが分かった。この同調時に、インスリン値は上昇しないが、血中や肝臓でIGF-1やグルカゴンが上昇することが分かった。

 これにより、タンパク質が豊富な食事では、インスリンに代わって、IGF-1やグルカゴンが同調シグナルになっていることが判明した。1型糖尿病モデルマウスに高タンパク質食を与えたときも、食事性同調が起こり、IGF-1の増大が確認された。

 研究グループは、タンパク質から分解したアミノ酸に着目した実験も行い、20種類のアミノ酸の中で、システインがIGF-1の上昇をさせる強力な同調作用を引き起こすことを突き止めた。

 今回の研究で、食事療法が必要な糖尿病で、タンパク質やシステインという、従来と異なる体内時計の同調シグナルが有効であることが分かった。研究グループでは、新たな治療に応用できる発見だとしている。

早稲田大学理工学術院
Glucagon and/or IGF-1 production regulates resetting of the liver circadian clock in response to a protein or amino acid-only diet(EbioMedicine 2018年1月21日)
[Terahata]

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