JP2011051946A - 硫化水素産生酵素阻害剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】副作用がなく安全性が高く古来より利用される緑茶由来成分に注目し、細菌の硫化水素産生に対する阻害試験を実施した結果、カテキン類が硫化水素産生酵素阻害活性を有することを見出した。カテキン類は、緑茶由来の成分であり、安全性が高く、イメージがよい。すなわち、カテキン類を有効成分とする硫化水素産生酵素阻害剤。
【選択図】図2
Description
非特許文献4はカテキン誘導体がポルフィロモナス・ジンジバリス由来のプロテアーゼを阻害することを示すものである。しかし、硫化水素産生酵素の阻害については、開示も示唆もない。
非特許文献5は緑茶カテキンがメタロプロテアーゼを阻害することを示すものである。しかし、硫化水素産生酵素の阻害については、開示も示唆もない。
また、カテキン類は、緑茶由来の成分であり、安全性が高く、イメージがよい。従って、カテキン類を有効成分とする硫化水素産生酵素阻害剤は消費者に受け入れられやすい。
カテキン(catechin)は、狭義にはC15H14O6、分子量290.27の木本植物の木芯に多く含まれる水溶性多価フェノールを指し、広義にはその誘導体となるポリフェノールを含む。本明細書では、定義を明確にするため、カテキンとは狭義のカテキンを指し、カテキン類という場合に、カテキン及びその誘導体となる一連のポリフェノールを指すものとする。カテキン類は特に茶に含まれる茶カテキンが知られる。カテキン類として(+)−カテキン,(−)−エピカテキン、(−)−エピガロカテキン、(−)−エピカテキンガレート、(−)−エピガロカテキンガレート、(−)−ガロカテキンガレート、(−)−カテキンガレートなどが知られる。
フゾバクテリウム・ヌクレイタム、ポルフィロモナス・ジンジバリス、トレポネーマ・デンティコラはいずれも、口腔内細菌として知られ、硫化水素やメチルメルカプタンの産生能力が高いこと、また歯周病菌としても知られる(非特許文献2、非特許文献3)
さらには、本発明は、前記硫化水素産生酵素阻害剤を含有する口腔用組成物を提供する。口腔用組成物として、練歯磨、液体歯磨、液状歯磨、潤製歯磨等の歯磨類、洗口剤、マウスウォッシュ、トローチ剤、チューイングガム等の形態をとることができる。
1−1材料
1−1−1硫化水素産生酵素阻害剤候補
以下の試薬を硫化水素産生酵素阻害剤候補として用いた。すなわち、カテキン類として、 (+)-カテキン、(-)-エピカテキン、(-)-エピガロカテキン、(-)-エピカテキンガレート、(-)-エピガロカテキンガレート、(-)-ガロカテキンガレート、(-)-カテキンガレート(カテキン類は長良サイエンスより購入した)、及び、没食子酸、塩化亜鉛を用いた。これらの阻害剤候補は本明細書において、(+)-カテキン:C、(-)-エピカテキン:EC、(-)-エピガロカテキン:EGC、(-)-エピカテキンガレート:ECg、(-)-エピガロカテキンガレート:EGCg、(-)-ガロカテキンガレート:GCg 、(-)-カテキンガレート:Cg、没食子酸:G、塩化亜鉛:ZnCl2と略すことがある。没食子酸は殺菌活性が知られ、その誘導体が口腔用組成物として用いられる。塩化亜鉛は口臭予防活性が知られ、洗口剤に用いられる。
硫化水素産生細菌として、フゾバクテリウム・ヌクレイタム (本明細書中F.nと略すことがある)、ポルフィロモナス・ジンジバリス(本明細書中P.gと略すことがある)、トレポネーマ・デンティコラ (本明細書中T.dと略すことがある)を用いた。菌株はフゾバクテリウム・ヌクレイタム はJCM8532を、ポルフィロモナス・ジンジバリスは W83、トレポネーマ・デンティコラ はATCCの寄託番号35405の菌株を用いた。
1−2−1 各菌による粗酵素液の調製
F.nをTrypticase Soy Broth(TSB)15mlに植菌し、生育が定常期に達するまで嫌気培養した。なお、Trypticase Soy Broth(TSB)は、Trypticase Soy Broth(DIFCO)3gとYeast Extract(DIFCO) 0.3gを水100mlに溶解後、hemin(5mg/ml in 0.1N NaOH)0.1mlとmenadione(0.5mg/ml in 50%EtOH)0.1mlを加えて調製された。
上記の培養を前培養として、さらに、TSB 200mlに植菌し、生育が定常期に達してから24時間後まで(培養期間 2days)、37℃で嫌気培養した。
次に培養液を3,000×g、10min、4℃で遠心分離して培地成分を除去し、菌体を回収した。その後50mM Tris-HCl緩衝液(pH7.5)(トリスヒドロキシメチルアミノメタン(分子量121)6.05gを水に溶解し、HClでpH7.5に調整後、1lにメスアップして調製した)を加え、さらに遠心し、菌体を洗浄後、緩衝液を除去して菌体を-80℃に凍結した。さらに、菌体をTris-HCl緩衝液20-25ml中に懸濁し、細胞膜を超音波破砕した(20W,30sec×15times、0℃)。これを20,000×g、30min、4℃で遠心し、上清を粗酵素液とした。粗酵素液はDC Protein Assay kit(Pierce)を用いてタンパク定量し、試験系においては終濃度0.3mg protein/mlになるように希釈して用いた。
P.gはF.nと同様にTSB培地で培養した。またT.dはTYGVS培地で培養した。培養期間は7日間であった。粗酵素液の調製はP.g 及びT.dについても、F.nと同様に行った。
heart infusion broth 5g、tryptone 10g、yeast extract 10g、ゼラチン10g、硫酸アンモニウム0.5g、K2HPO4 0.5g、MgSO4 0.1gを750mlの水溶液としpH7.0に調整後、121℃で15分間オートクレーブしたI液、
L-システインHCl 1g、
グルコース1g、
ピルビン酸ナトリウム0.25g、
VFA液(酢酸1.7ml、プロピオン酸0.6ml、n-酪酸0.4ml、n-吉草酸0.1ml、イソ吉草酸0.1ml、イソ酪酸0.1ml、DL-metylbutyric acid0.1mlおよび蒸留水27.9mlを混合)5ml、
TPP液(チアミンピロリン酸0.25gに蒸留水100mlを加え混合)5ml、
1-N KOH 16ml
を混合し、さらに水を加えて50mlの水溶液としpH7.2に調整後、ろ過滅菌したII液、
ペクチン1gを蒸留水に100ml溶解し、121℃で15分オートクレーブしたIII液、
のI液からIII液と、さらに、不活化したウサギ血清100mlを混合して調製した。
硫化水素産生酵素の一種であるシステインデスルフヒドラーゼはシステインからピルビン酸、アンモニア及び硫化水素を生成する。比色定量における硫化水素産生酵素阻害試験では、システインを基質とし、システインデスルフヒドラーゼにより生成するピルビン酸の量を指標として、各試薬の硫化水素産生酵素に対する阻害活性を比較した。
以下のとおり、300mMシステイン溶液、酵素・補酵素混合溶液、試料溶液、3-メチル-2-ベンゾチアゾリノンヒドラゾン(MBTH)反応溶液を調製した。
300mMシステイン溶液:300mMになるようシステインをTris-HCl緩衝液で希釈した。
酵素・補酵素混合溶液:反応系で粗酵素液のタンパク量が0.3mg/ml、ピリドキサール-5'-リン酸が0.05mMになるようにTris-HCl緩衝液で試験直前に調製した。
試料溶液:塩化亜鉛またはカテキン類を様々な濃度にTris-HCl緩衝液で希釈した。
3-メチル-2-ベンゾチアゾリノンヒドラゾン(MBTH)反応溶液:MBTH30mgを50mlの蒸留水に溶解した。その後、100mlの1M 酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.0)(酢酸ナトリウム82.03gを水に溶解し、酢酸でpH5.0に調整後、1lにメスアップして調製した)を添加した。
300mMシステイン溶液0.1mlおよび試料溶液0.2mlに酵素・補酵素混合溶液0.7mlを加え、37℃で振とうした。1時間後、6%過塩素酸0.5mlを加え反応を停止し、遠心分離(3,000×g、10分間、4℃)後、上清を回収した。
上清0.4mlに、MBTH反応溶液1.2mlを添加し、50℃で30分間反応させた。反応液は酢酸ナトリウム緩衝液で3倍希釈し335nmにて吸光度を測定した。すべての試験は2回行い、その平均値を求めた。またピルビン酸の検量線の作成も行った。
阻害率は、試料溶液を入れた際のピルビン酸量をPi、阻害剤溶液の代わりにTris-HCl緩衝液を加えた際のピルビン酸量をP0とし以下のように求めた。
阻害率(%)=(P0- Pi)/P0×100
システインデスルフヒドラーゼの対照として、メチオニナーゼに対する酵素阻害活性を測定した。メチオニナーゼはメチオニンを基質として、メチルメルカプタン、アンモニア及びα−ケト酪酸を生成する。比色定量によるメチオニナーゼ阻害試験では、メチオニナーゼにより生成するα-ケト酪酸の量を指標として、各試薬のメチオニナーゼに対する阻害活性を比較した。
以下のとおり、300mMメチオニン溶液を調製した。酵素・補酵素混合溶液、試料溶液、3-メチル-2-ベンゾチアゾリノンヒドラゾン(MBTH)反応溶液の調製については、上記と同様に行った。
300mMメチオニン溶液:300mMになるようメチオニンをTris-HCl緩衝液で希釈した。
300mMメチオニン溶液0.1mlおよび試料溶液0.2mlに酵素・補酵素混合溶液0.7mlを加え、37℃で振とうした。1時間後、6%過塩素酸0.5mlを加え反応を停止し、遠心分離(3,000×g、10分間、4℃)後、上清を回収した。
上清0.4mlに、MBTH反応溶液1.2mlを添加し、50℃で30分間反応させた。反応液は酢酸ナトリウム緩衝液で3倍希釈し335nmにて吸光度を測定した。すべての試験は2回行い、その平均値を求めた。またα-ケト酪酸の検量線の作成も行った。
メチオニナーゼの阻害率は、試料溶液を入れた際のα-ケト酪酸量をKi、阻害剤溶液の代わりにTris-HCl緩衝液を加えた際のα-ケト酪酸量をK0とし以下のように求めた。
阻害率(%)=(K0- Ki)/K0×100
硫化水素産生酵素はシステインから硫化水素を生成する。ガスクロマトグラフィーによる硫化水素産生酵素阻害試験では、システインを基質とし硫化水素産生酵素により生成する硫化水素の量を指標として、各試薬の硫化水素産生酵素に対する阻害活性を比較した。
試験管にL-システイン溶液0.1ml、試料(阻害剤候補)溶液0.2ml、酵素-補酵素混合溶液0.7mlを入れ、ゴム栓で密封、37℃の水浴で攪拌しながら保温した。60分後、3Mリン酸水溶液を加え反応を停止後、さらに10分間37℃で攪拌し保温した。ヘッドスペースガスをF.nでは15μl、P.gでは100μl、T.dは50μlを抜き取りガスクロマトグラフィーで硫化水素量を測定した。なお、分析条件は以下の通りであった。
カ ラ ム:HP-PLOT/Q(φ0.53mm×30m)
温 度:70℃(2.5min)→30℃/minで190℃まで→190℃(3.5min)
検 出 器:FPD
スプリット比:48:1
注 入 量:15,50および100μl
硫化水素産生酵素の対照として、メチオニナーゼに対する酵素阻害活性を測定した。メチオニナーゼはメチオニンを基質として、メチルメルカプタン、アンモニア及びα−ケト酪酸を生成する。ガスクロマトグラフィーによるメチオニナーゼ阻害試験では、メチオニナーゼにより生成するメチルメルカプタンの量を指標として、各試薬のメチオニナーゼに対する阻害活性を比較した。
試験管にL-メチオニン溶液0.1ml、試料溶液0.2ml、酵素-補酵素混合溶液0.7mlを入れ、ゴム栓で密封、37℃の水浴で攪拌しながら保温した。60分後、3Mリン酸水溶液を加え反応を停止後、さらに10分間37℃で攪拌し保温した。ヘッドスペースガスをF.nでは40μl、P.gおよびT.dでは200μlを抜き取りガスクロマトグラフィーでメチルメルカプタン量を測定した。なお分析条件は上述の通りである。
2−3−1 比色定量によるカテキン類によるF.nの硫化水素産生酵素(システインデスルフヒドラーゼ)及びメチオニナーゼ阻害試験の結果
1−2−2の結果を表1、2に、1−2−3の結果を表3に示す。カテキン類のF.nの硫化水素産生酵素(システインデスルフヒドラーゼ)に対する阻害活性は、Cg>GCg>EGCg>ECg>没食子酸、(+)−Cの順に高く、特にCg、GCg、EGCgおよびECgにおいて高い阻害活性を有していた。カテキン類のF.nのメチオニナーゼに対する阻害活性は、EGCg>ECg>EGC>EC、没食子酸、Cの順に高く、特にEGCgおよびECgにおいて高い阻害活性を有していた。その際のIC50は、EGCgにおいては0.4mM、ECgにおいては0.8mMであった。
1−2−2の硫化水素産生酵素阻害試験結果および1−2−3のメチオニナーゼ阻害試験のうち、EGCgと塩化亜鉛の阻害活性を比較したものを図1に示す。またIC50を表4に示す。図1中、白丸はEGCgを黒丸は塩化亜鉛の結果を指す。なお、塩化亜鉛は口臭予防活性が知られ、硫化水素産生酵素及びメチオニナーゼの抑制が期待される物質である。図1の結果より、メチオニナーゼ阻害については、F.n.、P.g.及びT.d.由来のいずれの場合も塩化亜鉛による阻害活性がEGCgによる阻害活性を上回っていた。一方、硫化水素産生については、F.n.、P.g.及びT.d.由来のいずれの場合もEGCgによる阻害活性が塩化亜鉛による阻害活性を上回っていた。表4からも同様のことが言える。
1−2−4の硫化水素産生酵素阻害試験および1−2−5のメチオニナーゼ阻害試験結果を図2に示す。またIC50に関しては表5に示す。図2の結果より、メチオニナーゼ阻害については、F.n.、P.g.及びT.d.由来のいずれの場合も塩化亜鉛による阻害活性がEGCgによる阻害活性を上回っていた。一方、硫化水素産生については、F.n.、P.g.及びT.d.由来のいずれの場合もEGCgによる阻害活性が塩化亜鉛による阻害活性を上回っていた。表5からも同様のことが言える。
以上より、カテキン類、中でも、GCg、Cg、ECg及びEGCgは硫化水素産生酵素阻害活性を有することが分かった。特に、硫化水素産生酵素の一種である、システインデスルフヒドラーゼに対する阻害活性を顕著に有することが分かった。さらに、EGCgの活性は塩化亜鉛の活性を大きく上回ることが分かった。EGCgの硫化水素産生酵素阻害活性はP.g及びT.d由来の粗酵素液で特に活性が高く、ついで、F.n由来の粗酵素液において活性が見られることが分かった。
炭酸カルシウム 50.0重量%
グリセリン 20.0
カルボオキシメチルセルロース 2.0
ラウリル硫酸ナトリウム 2.0
香料 1.0
サッカリン 0.1
EGCg 1.0
クロルヘキシジン 0.01
水 残
100.0
エタノール 10.0重量%
グリセリン 5.0
香料 0.05
着色料 0.001
ECg 1.0
水 残
100.0
ブドウ糖 73.3重量%
乳糖 16.0
アラビアガム 6.0
香料 1.0
モノフルオロリン酸ナトリウム 0.7
GCg 1.0
乳糖 2.0
100.0
ガムベース 20.0重量%
砂糖 54.7
グルコース 15.3
水飴 9.3
EGCg 0.2
香料 0.5
100.0
砂糖 50.0重量%
水あめ 34.0
クエン酸 2.0
EGCg 0.6
香料 0.2
水 残
100.0
ゼラチン 60.0重量%
水あめ 20.5
砂糖 8.5
植物油脂 4.5
マンニトール 3.0
リンゴ酸 2.0
Cg 1.0
香料 0.5
100.0
オレンジ果汁 30.0重量%
異性化糖 15.24
クエン酸 0.10
ビタミンC 0.04
香料 0.10
ECg 0.10
水 残
100.0
Claims (5)
- カテキン類を有効成分とする硫化水素産生酵素阻害剤。
- カテキン類が(−)−エピカテキンガレート、(−)−エピガロカテキンガレート、(−)−ガロカテキンガレート、(−)−カテキンガレートのいずれか、あるいはこれらの混合物である、請求項1の硫化水素産生酵素阻害剤。
- (−)−エピカテキンガレート、(−)−エピガロカテキンガレート、(−)−ガロカテキンガレート、(−)−カテキンガレートのいずれか、あるいはこれらの混合物を有効成分とする、フゾバクテリウム・ヌクレイタム(Fusobacterium nucleatum )、ポルフィロモナス・ジンジバリス(Porphyromonas gingivalis )、またはトレポネーマ・デンティコラ(Treponema denticola )由来の硫化水素産生酵素を阻害する硫化水素産生酵素阻害剤。
- 請求項1から3のいずれかに記載の硫化水素産生酵素阻害剤を含有する飲食品。
- 請求項1から3のいずれかに記載の硫化水素産生酵素阻害剤を含有する口腔用組成物。
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