ニンニク（Allium sativum）の治療用途の解明と創薬への応用の可能性

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8739926/

2021年12月30日オンライン公開

アゼン・テスフェイ（Azene Tesfayecorresponding author）

要旨

背景

ニンニクは、料理の香りづけや味付けによく使われる球根野菜である。ニンニクには薬理作用に寄与する生理活性物質が含まれている。本稿では、ニンニクの様々な疾患に対する治療用途と医薬品開発における潜在的な役割について検討することを試みる。

方法

ニンニクの治療利用に関する重要なデータや科学的知識を得るために、PubMed, Scopus, Web of Science, Medline, Embaseなどの有名なインデックス付きプラットフォームや一般的な検索エンジンを使って、キーワードによる系統的な文献検索を行った。

結果

スパイスや香味料として利用されているニンニクには、基本的な栄養成分が含まれていることがわかった。炭水化物、タンパク質、脂質、ミネラル、水分、ビタミンなどが豊富に含まれている。また、薬効も高く、人間のさまざまな病気を治すために使われている。抗炎症、リウマチ、潰瘍抑制、抗コリン、鎮痛、抗菌、抗ストレス、抗糖尿病、抗がん、肝臓保護、駆虫、抗酸化、抗真菌、創傷治癒作用があり、喘息、関節炎に効く特性もある。慢性熱、結核、鼻水、マラリア、ハンセン病、皮膚の変色やかゆみ、消化不良、疝痛、脾臓肥大、痔、瘻孔、骨折、痛風、尿路疾患、糖尿病、腎結石、貧血、黄疸、癲癇、白内障、夜盲症に効果がある。

結論

植物の栄養成分は重要であり、驚くべき治療的可能性を持っている。今回の研究結果は、医薬品開発の有力な選択肢となる可能性があるため、治療能力の調査が必要である。

1. はじめに

何千年もの間、人類は様々な食品を治療するために、植物由来の天然化学物質を採用してきた[1]。栄養の変動は、人間の様々な障害の発症に重要な影響を及ぼす[2]。多くの文化圏で、多くの異なる食事が人間の健康に有益であると信じられている。民族の多様性にもかかわらず、健康的な食習慣は特定の基本的な要素を共有している[3]。ニンニク（Allium sativum L.）はアリウム科に属し、タマネギに次いで広く利用されているアリウムである。世界的に広く生産され、香辛料、添加物、薬用植物として利用されていることは、前述のとおりである[4-7]。

ニンニクは硫黄化合物（アリシン、ジアリルジスルフィド、S-アリルシステイン、ジアリルトリスルフィド）をより多く含み、その治療効果の原因となっている。生食（生葉、乾燥クローブ）、加工食（ガーリックオイル、ガーリックエキス、ガーリックパウダー）があり、化学組成や生理活性成分の量も様々である。古くから有益な香辛料として知られており、様々な病気や生理的状態の治療薬として人気がある[8, 9]。

ニンニクは現代社会で治療薬として様々な方法で採用されている。そのため、現在、多くの分野の科学者が、人間の健康におけるニンニクの薬効の可能性を決定することに力を注いでる[2, 10]。ニンニクの幅広い治療効果と低い毒性は、その薬効を研究する研究者にとって最大の関心事である[2]。ニンニク抽出物は、抗菌作用、殺菌作用、およびウイルス作用を有している[11]。いくつかの著者は、心血管疾患、癌、糖尿病、血圧、動脈硬化、高脂血症の治療のためにニンニクの化学成分をほめている[2、10、11]。その結果、この研究では、ニンニクの栄養組成と薬用利用、および医薬品開発の可能性について検討する。

2. 方法

2.1. データソースとデータ抽出

アリシン、アホエン、Allium sativum、有機硫黄化合物、t use therapiesなどのキーワードで発表された論文について、有名なインデックスプラットフォームで系統的な文献検索を行い、必要な情報を取得した。データベースはPubMed, Scopus, Web of Science, Medline, Embase, Cochrane Library, WorldCat, Epistemonikos, Science Direct、そして有名な検索エンジン（Pdf searcher.org, Google Scholar, Osun.org, Science Direct）を使用した。200の出版された論文のうち、50の論文だけが収録基準を満たし、データ抽出が行われた。

3. 結果

3.1. ニンニクの植物化学的構成成分

ニンニクには、アリシン、ジアリルチオスルホン酸（アリシン）、硫化ジアリル（DAS）、ジアリルジスルフィド（DADS）、ジアリルトリスルフィド（DATS）、E/Z-アヨエン [12, 13], S-allylmercapto [14-16], N-acetylcysteine (NAC) [17] および S-allyl-cysteine (SAC) などの有機硫黄化合物が含まれる（図 1）。ニンニクで確認された物質の中には、フェノール類の他に、ペプチド、ステロイド、テルペノイド、フラボノイド、サポニン[18]が含まれている。生のニンニクからの有機硫黄化合物は、調理したニンニクからのものよりも消化されやすい[18]。アミノ酸、ミネラル、アリイナーゼ、ペルオキシダーゼ、ミロシナーゼなどの酵素 [9]、硫黄化合物のほか、セレン、ゲルマニウム、テルルなどの微量元素も含まれる。また、ニンニク多糖類は、フルクトース85％、グルコース14％、ガラクトース1％からなる[19]。

図1 ニンニク（Allium sativum）中の生物活性成分とその誘導体

3.2. ニンニクの栄養価

ニンニクは食品産業において、生でも乾燥でも香辛料として使用されている。それは、栄養学的に関連する量を記録している（図2）。さらに、糖分、タンパク質、脂質、ビタミン [8, 20]、カルシウム、カリウム、リン、硫黄、ヨウ素、食物繊維、ケイ素がニンニクに含まれている [21]。また、風味だけでなく、ミネラルやビタミンなど、人間の健康に良い成分も含まれている[20]。その刺激的なにおいから、主に薬味や調味料として、緑の上部と球根の両方を含むレシピに使用されている。ニンニクは、料理に風味を加えるとともに、消化しやすくする効果がある。世界で最も豪華な厨房でも、ニンニクは高く評価されている。

図2 ニンニク（Allium sativum）の栄養成分

3.3. ニンニクの治療利用

ニンニクは、その生物学的活性成分であるアリシンおよびその誘導体により、高血圧 [8]、高コレステロール、冠動脈疾患 [22]、結腸、直腸、胃、乳、前立腺、膀胱などの癌を含む様々な病気や障害の治療に長い間薬として使用されてきた。また、抗脂血症、低血圧、前立腺肥大症、糖尿病、変形性関節症、花粉症（アレルギー性鼻炎）、旅行者下痢症、子癇前症、風邪やインフルエンザなどの心血管疾患などにも使用されている。また、免疫力を高め、細菌[24]や真菌の感染症を予防・治療するために使われる[5]。発熱、咳、頭痛、腹痛、副鼻腔のうっ血、痛風、リウマチ、痔、喘息、気管支炎、息切れ、低血圧、低血糖、高血糖、蛇に噛まれた時の治療 [2] 、また、肝臓機能の健康維持、ぜんそく、関節炎、腰痛、気管支炎、慢性熱、結核、鼻炎、マラリア、らい病などの頑固な皮膚疾患 [25] にも効く植物だそうだ。ニンニクには抗脂血症（コレステロールを下げる）、降圧、抗菌、抗がん作用があり、これらは胃や肝臓など人間の臓器にがん細胞ができるのを防ぐのに役立つほか[2]、ぜんそく、関節炎、背中の痛みにも効果がある。気管支炎、慢性熱、結核、鼻炎、マラリア、ハンセン病、白皮症、皮膚変色、かゆみなどの頑固な皮膚疾患、疝気、脾臓肥大、痔、瘻孔、骨折、痛風、尿路疾患、糖尿病、腎臓結石 [9]．また、抗菌、駆虫のほか、利尿、消化器、膣炎、血小板効果、鎌状赤血球貧血、肝臓保護、解毒作用、抗酸化、放射線防護の作用がある[1]。

3.4. 抗糖尿病作用

糖尿病マウスにおいて、ニンニクエキスは血清グルコース、総コレステロール、トリグリセリド、尿素、尿酸、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、アラニンアミノトランスフェラーゼを劇的に減少させる一方で、血清インスリンを有意に増加させた[26]。また、STZまたはアロキサンで誘導した糖尿病ウサギ、ラット、マウスの血清グルコース値を下げる作用がある[27]。ニンニクの揮発性硫黄成分は、主に抗糖尿病作用に関与している。ニンニクはまた、インスリン抵抗性の管理に役立つことが実証されている[28]。

3.5. 抗酸化作用

硫化ジアリル（DAS）および硫化ジアリル（DADS）、ならびにs-エチルシステイン（SEC）およびn-アセチルシステイン（NAC）の存在は、抗酸化酵素の活性化により脂質関連の酸化から保護された。ニンニクは抗酸化物質が多く含まれており、細胞膜やDNAにダメージを与えるフリーラジカル粒子の破壊を助け、老化の一因となる。ニンニクは、細胞膜とDNAを損傷し、老化プロセスを加速させるフリーラジカルと戦うのを助ける抗酸化物質を多く含んでいる[29, 30]。

3.6. 肝保護活性

ニンニクは、非効率的な治療法ではあるが、アルコール性疾患の治療に使用することができる抗酸化物質である。肝機能と完全性のマーカー酵素には、ALT、AST、ALP がある。鉛を投与すると、血漿中のALTとALPの活性がかなり上昇し、血漿中のAST活性が低下した。ニンニクを水切りすると、ALTとALPの活性は大きく低下し、ASTの活性は著しく上昇した[30]。ラットにおいて、熟成ニンニクおよびニンニクジアリル硫黄化合物は化学物質による肝毒性から保護した。アフラトキシンB1の変異誘発作用は熟成ニンニクエキスによって回避され、肝臓発がん性ニトロソアミンの生成と生物活性の両方を減少させることが証明されている[9]。

3.7. 抗炎症作用

抗炎症作用は、炎症性サイトカインであるTNF-とIL-1の発現と産生を減少させることに起因している[31]。TNFやIL-1の分泌を抑制する炎症性サイトカインである硫化ジアリルや、抗炎症性サイトカインやIL-10の産生を促すことが知られている硫化アリルメチルなどの生理活性成分の存在は、ガーリックオイル処理による大腸の炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインのレベル調節を説明できると考えられる [32]．

3.8. 心血管系活性

ニンニクの摂取は、血圧を下げ、動脈硬化を抑制し、血清コレステロールとトリグリセリドを減少させ、血小板凝集を抑制し、線維素溶解活性を増加させるなどの作用がある[10]。ニンニクはまた、コレステロール値を下げる3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-CoAの生成を阻害する。ニンニクは、LDL酸化、血小板凝集、動脈プラークの発生を減少させるほか、糖尿病で重要なホモシステインの低下、血圧の低下、微小循環の改善も確認されている。また、ニンニクは神経毒やアポトーシスから神経細胞を遮蔽することで認知機能の低下を防ぎ、虚血、強迫性障害（OCD）、神経細胞死を防ぐとともに、学習と記憶の保持を高める効果がある[33]。

3.9. 高脂血症

ニンニクは肝臓の脂肪生成とリンゴ酸合成酵素、脂肪酸合成酵素、グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ、3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-コア（HMG-コア）還元酵素などのコレステロールの形成酵素を阻害することが確認された。水溶性の有機硫黄化合物、例えば熟成ニンニクエキスに含まれるS-アリルシステイン（SAC）やニンニクオイルに含まれるジアリルジスルフィド（DADS）は、試験管内の研究によると、コレステロールの形成を効果的に阻害することが分かっている。プラークの形成を避けるためには、誰もがコレステロールを減らし、過酸化脂質を減らすことができるはずである。低密度リポタンパク質（LDL）は抑制され、LDLの酸化に対する抵抗力が増すことが、in vitroの調査により分かっている[34]。

3.10. 抗菌活性

ニンニク抽出物は、ブドウ球菌、連鎖球菌、ミクロコッカス、エンテロバクター、エシェリキア、クレブシエラ、ラクトバチルス、シュードモナス、シゲラ、サルモネラ、プロテウス、ヘリコバクター・ピロリなどのグラム陽性およびグラム陰性菌の増殖を阻害する。アリシン活性の酵素の存在によるニンニク抽出物のこの阻害は、アリイナーゼによって生成される[35]。

3.11. 抗ウイルス活性

ニンニクとその硫黄成分は、コクサッキーウイルス属、単純ヘルペスウイルス1型および2型、インフルエンザB、パラインフルエンザウイルス3型、ワクシニアウイルス、水疱性口内炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス1型、ヒトライノウイルス2型に対して抗ウイルス作用があることが実証された。一般に、殺ウイルス効果の順序は、アホエン＞アリシン＞アリルメチルチオスルフィネート＞アリルメチルチオスルフィネート＞アリルの順であった[23]。

3.12. 抗真菌活性

ニンニク水抽出物、濃縮ニンニク油ともにアスペルギルスに対して阻害作用を示した[36]。アリシンはCandida albicans、Cryptococcus trichophyton、Histoplasma capsulatum、Cryptococcus neoformansなど多数の酵母や真菌に対して殺菌効果を示した[37]。ニンニクは、真菌の増殖を抑制することが示されている。

3.13. 抗がん作用

白血病、メラノーマ、神経芽細胞腫の細胞株に対するニンニクの効果を調べたものである。ニンニクの風味の特徴は、硫化アリルである。さまざまな悪性腫瘍における実験的発がんにおいて、腫瘍形成の開始段階と促進段階の両方を抑制する[38]。ニンニクの摂取量が多い人は少ない人に比べて、膵臓がんのリスクが54％減少していた[39]。新鮮なニンニクエキス、熟成ニンニク、ニンニク油、およびニンニクから生成された多くの有機硫黄化合物などのニンニク補助食品はすべて、化学予防の効果があることが実証されている。ニンニクに含まれる有機硫黄化合物の存在が、化学予防効果に関与していると考えられている。フリーラジカル消去活性は、熟成ニンニクエキスで発見されたが、新鮮なニンニクエキスでは発見されなかった。熟成ニンニクの主要成分であるS-アリルシステインとS-アリルメルカプト-L-システインが最も高いフリーラジカル消去活性を示した。さらに、アセチルシステインなど、ニンニクから生成されるいくつかの有機硫黄化合物は、化学的に作られた移植可能な癌の成長を遅らせることが、多数の動物で示されている[40]。

3.14. 抗高血圧活性

ニンニクのサプリメントは、高血圧の人々の血圧と酸化ストレスを軽減するのに役立つ可能性がある[41]。赤血球がニンニクの有機多硫化物を硫化水素に変換する際に生成されるニンニクの硫黄化合物が血管作動性を持ち、内生血管保護血管細胞シグナル分子として認められていることがin vitro研究で証明されている[3]。

3.15. 抗血小板効果

ニンニクのサプリメントは、シクロオキシゲナーゼ活性とトロンボキサンA2産生を減少させ、抗血小板作用をもたらすことが実証されている[42]。ニンニクは、in vitroおよびin vivoの実験において、血小板凝集を阻害することが示されている。ニンニクの抗血栓作用は、プラスミノーゲンの活性化の増強とトロンビン産生の阻害を通じた線溶活性の修正により、in situで調査されている[43]。

3.16. 駆虫活性

アルコール抽出物は、in vitroでヒトのAscaris lumbricoidesに対して中程度の駆虫効果を示した。ニンニクは赤痢の治療に有効であり、虫下しとして機能する。また、ニンニクオイルには駆虫作用があると言われており、腸内の危険な寄生虫をすべて退治してくれる。ニンニクには腸内寄生虫を駆除する効果がある。ニンニクの硫黄成分はサナダムシを駆除するのに役立つ[31]。ニンニクのアリシン成分は、ニワトリのAscaridia galli（ニンニクの主な有効成分）に対して抗蠕虫作用がある。A. galliとHeterakis gallinarumはニンニク油にさらされた後、死亡した。両方の寄生虫において、ニンニク抽出物はグルコースの取り込み、グリコーゲン量、および酸素の使用を劇的に減少させた[44]。

3.17. ストレスを軽減

高血糖ラットにおいて、熟成ニンニク抽出物は、固定化ストレスによって生じる副腎肥大、高血糖、コルチコステロンの上昇を抑制した[8]。

3.18. 鎌状赤血球貧血

熟成ニンニクエキス（AGE）や、S-アリルシステイン（SAC）、フルクトシルアルギニンなどのAGE成分は抗酸化作用があることが知られているため、緻密な細胞の生成を防ぐことができるとされている。しかし、他の多くのニンニク成分と同様に、抗酸化作用が実証されている。熟成ニンニクエキス（4.0 mg/ml）と、紅茶エキス、緑茶エキス、ピクノジェノール、リポ酸、ビタミンE、コエンザイムQ10、カロテンなどの有用な栄養素の組み合わせにより[45]、緻密細胞の発生が50％抑制されたのである。ニンニクの好ましくない副作用は、ニンニクの使用は口臭、体臭、吐き気、嘔吐、ガス、体重減少、顔の紅潮、頻脈、意識障害、不眠、アレルギー反応を引き起こす可能性があることだ。塊茎全体からはほとんど汁が出ないが、強力であり、適量であれば嘔吐薬として使用することができる。ニンニクは一般的に安全だと考えられているが、ニンニクの局所的な火傷の事例がある [46]。

3.19. 腟の感染症

ニンニクは最も効果的な抗生物質の1つである。殺菌・防カビ作用があり、膣の不快感、膣炎、膣分泌物の原因となる細菌を殺したり、増殖を制限したりすることができる[23]。この状態を治すために、多くのニンニクが消費された。疥癬もそれで治療することができる。妊娠可能な年齢の女性では、細菌性膣炎（BV）は膣分泌物の最も一般的な原因の1つである。ニンニクはBVの自然治療薬として使用することができる。試験管内で、ニンニク抽出物はグラム陽性菌とグラム陰性菌の発生を減少させた[23]。

4. 考察

古来より、ニンニク（Allium sativum L.）は様々な生物学的プロセスに関連している。ニンニクは多くの生物学的活性成分を含んでおり、医薬品として使用されるのに役立っている。さらに、重要なミネラル、ビタミン、タンパク質を含み、大陸料理のスパイスや香辛料としてよく知られている。また、この植物とともに、生命を脅かす様々な病気や障害に対して、様々な薬理効果が期待できる[8, 42]。

ニンニクは高血圧、感染症、蛇に噛まれた場合など、世界中の様々な病気の治療に使用されており、また悪霊を追い払うために使用され、いくつかの文化では抗菌作用がある[47]。ニンニクは、細菌、真菌、寄生虫を抑制・破壊するほか、血圧、コレステロール、糖分の値を下げ、血液凝固を防ぎ、肝臓を保護する。また、抗がん作用もある[8]。ニンニクには、免疫力を高め、病気を予防し、健康を維持する効果もある。リンパ系を活性化し、体内の老廃物を排出するのを助けることができる。さらに、強力な抗酸化物質であり、フリーラジカルのダメージから細胞を保護するのに役立つ[25]。特に、心臓、胃、循環器、肺もそれによって助けられ、サポートされる[23]。ニンニクは、風邪、マラリア、咳、肺結核による傷口の感染症や、高血圧、性感染症、精神障害、腎臓や肝臓の問題、喘息、糖尿病の治療に有効な天然薬剤である[6]。過度のアルコール摂取は酸素ラジカルの生成を抑え、身体の正常な防御機構の低下、酵素作用の変化、DNA修復の低下、酸素消費量の減少、脂質の過酸化、タンパク質の酸化を引き起こす。生のニンニクは、経口摂取すると酸化ストレスから組織を保護する抗酸化物質である[48]。

5. 結論

ニンニクの主な生物学的活性成分（アリシン）およびその誘導体は、世界中で重要な栄養学的および薬学的用途がある。低毒性で安全、かつ豊富な生理活性化学物質の供給源である。古来より、植物のすべての部分が、ソーセージやサラダのスパイスや調味料として、また民間療法に利用されてきた。ニンニクの治療効果は、植物中の硫黄化合物の濃度が高いことに起因している。そのため、人間の健康増進に対する医学的効果を明らかにするためには、さらなる薬理学的研究が必要である。