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The Search for Dietary Supplements to Elevate or Activate Circulating Paraoxonases
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5343950/
オンラインで公開2017年2月15日
www.medicalnewstoday.com/articles/318385
要旨
低レベルのパラオキソナーゼ1（PON1）は、いくつかの病理学的状態の発生と関連しているが、高レベルのマウスモデルでは抗動脈硬化性であることが示されている。これらの知見は、PON1が良いサロゲートバイオマーカーである可能性を示唆している。このファミリーの他のメンバー、すなわちPON2とPON3は、その役割についてはあまり研究されていないが、もっと注目されるべきである。この論文では、その点での栄養補助食品に関する現在のエビデンスの系統的なレビューを提供する。
予備的な研究では、栄養補助食品への反応は、大規模な集団研究や臨床試験で考慮する必要がある栄養遺伝学的な側面を持っている可能性があることを示している。広範囲の植物製剤がポジティブな作用を持つことが判明しており、ザクロとその成分のいくつかが最も特徴的であり、アロニア・メラノカルパは最も活性の高いものの一つである。
フラボノイドは、すべての活性抽出物の組成物中に見出され、カテキンおよびゲニステインは、PON1活性を増加させるための最も有望な薬剤である。しかしながら、これらの化合物の投与量、治療期間、バイオアベイラビリティー、および製剤中の安定性に関するいくつかの注意点は、まだ対処する必要がある。これらの問題が解決されれば、これらの化合物はPON1活性を高めることができる栄養補助食品や機能性食品として配合され、動脈硬化やその他の慢性疾患の長期的な予防に役立つ可能性がある。
キーワード：パラオキソナーゼ1,パラオキソナーゼ2,カテキン、ゲニステイン、植物抽出物、動脈硬化
1. はじめに
動脈硬化症は動脈壁の慢性疾患であり、脂肪筋の形成から始まり、徐々に動脈硬化性プラークへと進展する [1]。血中高密度リポ蛋白（HDL）レベルはアテローム性動脈硬化症と逆相関しており[2]、HDLのこの有益な効果は、パラオキソナーゼ1（PON1）[3,4]または血小板活性化因子アセチルヒドロラーゼ（PAF-AH）[5]によって媒介される抗酸化特性に部分的に起因している。
PON1遺伝子は、パラオキソナーゼ2および3の遺伝子とともに、ヒト染色体7番（7q21-22）の長腕に位置する遺伝子ファミリーを形成している。PON1は肝臓で合成され、HDL関連タンパク質として血清中に分泌される [6]。HDLが運ぶ抗酸化酵素として、リポラクトナーゼ活性（図1）[7,8]の結果、リポタンパク質中の過酸化脂質を加水分解し、血清リポタンパク質やマクロファージ、動脈硬化性病変の酸化ストレスを減少させることができる。
図1 パラオキソナーゼ1の生物学的役割の提案
米国生化学分子生物学協会の許可を得て転載した[7]からの転載。5-ヒドロキシ脂肪酸は通常の生理学では頻繁には存在しないが、シトクロムP-450と5′-リポオキシゲナーゼの作用により、マクロファージや樹状細胞の炎症過程で出現する[9]。これらがエステル化してホスファチジルコリンを形成する程度は不明である。
以上のことから、PON1は血中のHDL分子の抗炎症性および抗赤血球性の特性の一部を担っている可能性がある[10]。血清PON1活性は心血管疾患のリスクと逆に関連しており[11]、アテローム性動脈硬化および酸化ストレスに関連するいくつかの状況で低下することが明らかにされている[12]。動脈硬化の発症に対するPON1の効果の直接的な証明は、Pon1欠損マウス[13]とヒトPON1遺伝子を過剰発現させたマウスから得られた[14]。このようにPON1はHDLの保護に大きな役割を果たしており、その状態は冠動脈疾患をはじめとする疾患の素因となる決定因子の一つと考えられている[12]。PON1は酸化ストレスにより失活するため、その活性を維持する必要がある[10]。PON1の様々な陽性作用を考えると、PON1活性および/または遺伝子発現を薬理学的および栄養学的に調節することは、糖尿病、アルツハイマー病、慢性腎不全、慢性肝障害などの心血管疾患やその他の疾患の予防に有用なアプローチとなり得る[15]。PON1と地中海食に関する最近のレビューでは、この食事の影響が分析されている[16]。栄養補助食品もまた、人口ベースの健康増進のための新しいアプローチである[17]。本研究では、システマティックレビューガイドライン[18]に従った戦略により、PON1に対するサプリメントや植物抽出物の効果のエビデンスを検索した。図2に示すように、キーワード（パラオキソナーゼと栄養補助食品、パラオキソナーゼと植物抽出物)または（”aryldialkylphosphatase” [Mesh]）AND（”Plant Extracts” [Mesh] OR “Dietary Supplements” [Mesh]）を用いてPubMedで検索すると、1945年11月から 2016年10月4日までの間に172件のヒットが確認された。重複文書を排除することで検索を洗練させた。得られた94編の論文は、PON1と食事療法を分析しているかどうかを検証するために批判的に審査された。この基準を満たさない文献は除外した。このように、本レビューでは、90編の論文に掲載された栄養補助食品とPON1の効果に関する研究を対象としている。
図2 検討した文献を選択するためのステップを表示したフローチャート
EndNote X7（Thomson Reuters: New York, NY, USA, 2016）。* 参考文献の中には、レビューの複数のセクションに掲載されているものもある。
2. PON1とニュートリジェネティクス
栄養補助食品に対する PON1 活性の反応における個人差は、2 つの実験的研究で示されたように、APOE 遺伝子または PON1 遺伝子の多型などの遺伝的要因の影響を部分的に受けている。最初の研究では、2 g/kgのケルセチンを含む食事を6週間投与したところ、APOE3トランスジェニックマウスに比べてAPOE4のPON1の肝内mRNAおよびタンパク質レベルが低下した。これらの結果は、PON1がAPOE遺伝子型に応答して異なる制御を受けていることを示している[19]。2つ目の研究はクロスオーバーデザインで、抗酸化物質が豊富なオレンジジュース250mLとカシスジュース250mLとビタミンE 15mgのサプリメントを28日間投与した場合のPON1活性への影響を調べることを目的としていたが、末梢動脈疾患の患者では変化は観察されなかった。しかし、食事療法とPON1遺伝子型の間には遺伝子-食事相互作用が観察され、PON1L55対立遺伝子を持つ患者ではジュースのみの摂取でPON1活性が上昇した[20]。
3. 植物の調製
PON1に対する様々な植物の効果については、多くの実験が行われており、様々なモデルも試験されている。この点では、植物抽出物の効果を試験するために最も広く使用されているモデルはマウスとラットである。例えば、Eucommia ulmoides Oliver葉抽出物を1%乾燥した全葉（1.87g/食餌kg）に相当する抽出物を2型糖尿病C57BL/KsJ-db/dbマウスに6週間投与した。この抽出物は対照群と比較して血漿PON1活性を上昇させた[21]。Sahaらは、ストレプトゾトシン誘発糖尿病マウスにムラヤコエニギ水溶液を75および150mg/kg体重で投与したところ、血清および肝臓のPON1活性が上昇したと報告している[22]。同様に、ブドウ種子抽出物の補充により、ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットで見られたPON1活性の低下が回復した[23]。一方、El-Beshbishyらは、高コレステロール血症ラットにMorus alba L. (Egyptian mulberry)根樹皮からのエタノール抽出物を1日量500mg/kg投与してもPON1活性の回復は認められなかった[24]。
赤ワインポリフェノール抽出物をヘテロ接合型Cbs欠損マウス（高ホモシステイン血症のマウスモデル）の飲料水に4週間投与すると、肝Pon1発現が増加し、肝および血漿中PON1アリールエステラーゼ活性が増加した[25]。シアニジン3-サンブビオシドおよびシアニジン3-グルコシドを含むブラックエルダーベリー（Sambucus nigra、13%アントシアニン）からのアントシアニンを豊富に含む1.25%（w/w）の抽出物（それぞれ9.8%および3.8%、w/w）を投与すると、10週齢のApoE欠損マウスの血清PON1アリールエステラーゼ活性が6週間後に有意に増加した[26]。このモデルでは,0.05%のチョークベリー抽出物の食事療法も血清PON1活性を増加させることがわかった[27]。使用した用量と表1に反映された観察された効果の大きさの分析によると、アロニア・メラノカルパ（チョークベリー）抽出物はPON1活性を増加させるのに最も効果的であった。この効果には、含まれるフェノール化合物、特にアントシアニン、フェノール酸、プロアントシアニジン、フラボノールが関与している可能性が示唆されている。
表1 異なる実験デザインで血清PON1を増加させる植物製剤が発見された。
| エキス | 実験モデル | 用量 | 効果 | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|
| Eucommiaulmoidesオリバーの葉 | 糖尿病C57BL / KsJ-db / dbマウス | 400 mg / kg体重 | ↑22％ | [ 21 ] |
| ムラヤコエニギイ | ストレプトゾトシン誘発糖尿病マウス | 150mg / kg | ↑105％ | [ 22 ] |
| ブドウ種子抽出物 | ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラット | 100mg / kg | ↑86％ | [ 23 ] |
| 赤ワインポリフェノール抽出物 | ヘテロ接合性Cbs欠損マウス | 100mg / kg | ↑20％ | [ 25 ] |
| サンブカスニグラ | アポエ欠損マウス | 200mg / kg | ↑20％ | [ 26 ] |
| アロニアメラノカルパ | アポエ欠損マウス | 6mg / kg | ↑39％ | [ 27 ] |
| タマネギ抽出物 | オスのウィスターラットにおける塩化水銀誘発性の酸化的傷害 | 20mg / kg | ↑30％ | [ 28 ] |
| アロニアメラノカルパ | 高果糖および高脂肪食を摂取しているラット | 報告されていない | ↑65％ | [ 29 ] |
| コーネリアンチェリー | 高果糖および高脂肪食を摂取しているラット | 報告されていない | ↑45％ | [ 30 ] |
| ゲニステイン | 関節炎のラット | 20mg / kg | ↑230％ | [ 33 ] |
| Euterpeoleracea Mart（アサイー） | 高コレステロール、高脂肪食を摂取している雌のフィッシャーラット | 2mg / kg | ↑60％ | [ 34 ] |
| アボカド | オスのウィスターラット | 28g / kg | ↑33％ | [ 35 ] |
| Ilex paraguariensis（イェルバ・マテ） | 健康なボランティア | 0.5Lの抽出物 | ↑10％ | [ 37 ] |
| ビタミンCと亜鉛を含むクランベリー抽出物 | 健康なボランティア | 2g /日（300mg /日） | ↑67％ | [ 38 ] |
| Zingiber officinale（生姜） | 2型糖尿病患者 | 3 g | ↑28％ | [ 39 ] |
| サルビアmiltiorrhiza | 2型糖尿病患者 | 報告されていない | PON1アクティビティの増加 | [ 40 ] |
| ハナハッカ属のオナイト | 高脂血症患者 | 報告されていない | ↑14％ | [ 41 ] |
BW：体重
Jaiswalらは、タマネギ抽出物とフラボノイド（ケルセチンとカテキン）の効果を検討したときに、塩化水銀誘発性酸化性障害にさらされた雄性WistarラットのPON1発現の調節に、彼らはタマネギ抽出物が有意にPON1活性をアップレギュレートすることによって、HgCl2の悪影響を減衰させることが観察された。ケルセチンと、それ以下の程度ではあるが、カテキンも同様の効果を誘導した[28]。この動物モデルでは、アロニア・メラノカルパ（Aronia melanocarpa）ジュースの投与により、高果糖・不飽和脂肪食のラットのPON活性が統計的に回復した[29]。コーネリアンチェリーはフェノール化合物の豊富な供給源として、コントロール、高果糖、高脂肪食を摂取したWistarラットの脳組織と血漿の両方でPON1活性を刺激する効果を持っていた[30]。心筋虚血ラットでは、運動と亜麻仁を併用すると、減少したPON1とHDLレベルが回復したが、亜麻仁単独では効果がなかった[31]。ラットの虚血再灌流モデルでは、マロニルジアルデヒドの減少にもかかわらず、ジンセノサイドを投与した動物の血清PON1レベルに有意な減少が観察された[32]。対照的に、関節炎誘発ラットにおけるPON1およびアリレスターゼ活性の低下は、大豆タンパク質およびイソフラボン（ゲニステインおよびダイズイン）を50日間投与した後に回復した[33]。同様に、Euterpe oleracea Martのパルプを2%(乾燥w/w)添加した飼料もまた、標準飼料(AIN-93 M)または高コレステロール食(25%の大豆油と1%のコレステロール)を与えた雌のFischerラットのPON1活性を増加させた[34]。飼料中に28%アボカドを含めると、Wistar雄ラットのPON1活性が増加した[35]。
また、Vigna unguiculataの葉の酢酸エチル抽出物（150 mg/kg体重）を補給すると、1%のコレステロールと0.5%のコール酸を含む食事を与えたウサギのPON1発現の低下が正常化された [36]。
いくつかの化合物の影響は、ヒト細胞株とヒト被験者の両方で調査されている。前者では、HepG2 細胞を様々な濃度の Graptopetalum paraguayense 抽出物で 48 時間処理し、50%エタノール水溶液で調製した抽出物が PON1 アリールエステラーゼ活性と遺伝子発現を増加させるのに最も効果的であることが判明した [42]。後者の方法では、PON1 活性を抗酸化防御のマーカーとした。これに関して、ポリフェノールが豊富な飲料の仲間であるIlex paraguariensis（イェルバ・マテ）抽出物（2-20μL/mL）を0.5Lの健康なボランティアに投与したところ、PON1活性が増加した[37]。この作用は、コーヒー、多くの果物、Ilex paraguariensis抽出物の主な化合物である5-caffeoylquinic acidによるものである可能性があり、25μmol/Lで完全なHDL酸化の濃度依存的な阻害を示した[43]。
Begcevicらは、健康なボランティア31人にクランベリー抽出物（2g/日）とビタミンC+亜鉛（300mg/日）を4週間投与したところ、非喫煙者ではPON1活性の有意な上昇が誘導されたことを明らかにした[38]。しかし、健康なボランティア20人のパラオキソナーゼ・ラクトナーゼ活性とホモシステインレベルとの間に有意な負の相関があるにもかかわらず、フレンチオーク材（Quercus robur）から得られたフェノール化合物を300 mg/日投与しても、アリエールエステル基質またはラクトン基質に対するグルタチオンレベルおよびPON1活性には有意な影響はなかった[44]。
ショウガ（Zingiber officinale）は、ジンゲロール、ショウガオール、パラドール、ジンゲロンなどの生物学的に活性な化合物を含むことが示されている。二重盲検、プラセボ対照、無作為化臨床試験では、粉末生姜3gを3ヶ月間補充すると、2型糖尿病患者のPON1活性が改善された[39]。このタイプの患者では、サルビア・ミルティホルヒザの親水性抽出物を60日間投与してもPON1活性が増加し、酸化ストレスの減少を伴ってた[40]。軽度の高脂血症患者では、オリガナムオニテス蒸留液の摂取により、血清パラオキソナーゼ活性とアリレスターゼ活性が有意に増加し、内皮機能が改善された[41]。これらの観察は、PON1の改善における栄養補助食品の潜在的な補完的役割と、動脈硬化の一次予防への導入の可能性を示唆している。さらに、実験設定の不一致は、異なる植物調製物の保護効果を確立するために、より包括的な研究が必要であることを示しており、用量または既存の病理学的損傷の観点から制限されている。
4. ザクロジュース
ザクロ果汁にはタンニンおよびアントシアニンが含まれており、そのうちのいくつかは、プニカラギン、プニカレイン、ガリン酸、およびウロリスチンAおよびBを含む、非常に強力な抗酸化物質である[45]。このため、ザクロジュースの効果は、様々な実験的設定で広く研究されている[46,47,48,49,50]。このように、特別なセクションでは、このジュースに専念する。
頸動脈狭窄症の患者において、ザクロジュースを12ヶ月間摂取したところ、血清PON1活性が83%上昇し、総頸動脈内膜厚および収縮期血圧が低下した。より長い投与レジメンを続けても、それ以上の有益性は観察されなかった [46]。糖尿病患者によるザクロジュースの摂取は、血清およびマクロファージに対する抗酸化作用をもたらし、PON1活性の上昇は健常者に見られる値に達した。これらの効果は、これらの患者におけるアテローム性動脈硬化症の発症の抑制に寄与していると考えられる[47]。糖尿病患者では、ワンダフルブランドのザクロジュース（50 mL/日、4週間）を摂取すると、HDL関連PON1アリールエステラーゼ、パラオキソナーゼ、ラクトナーゼ活性が有意に増加した。PON1タンパク質のHDLへの結合が有意に増加し、酵素がより安定になった。ザクロポリフェノール抽出物（5 mL/日、6週間）を摂取した男女の患者では、後者では程度は低いが、同様のパターンが観察された[51]。より高用量（10 mL/日）のザクロ抽出物を12週間摂取すると、活動性関節リウマチ患者でPON1が増加することが判明した[48]。血液透析患者では、精製ザクロポリフェノール抽出物1000mgを6ヶ月間毎日投与するとPON1活性が増加した[52]。ザクロ果汁、またはその精製フェノール化合物であるプニカラギン、ガリン酸、エラグ酸は、標識された組換えPON1の試験管内試験でのHDLへの結合を促進する[49]。PON1と高密度リポタンパク質（HDL）との関連は酵素を安定化させるので、血清PON1の安定性と活性に対するザクロの摂取のこれらの有益な効果は、アテローム性動脈硬化の遅延につながる可能性がある。Apo-E欠損マウスに投与されたザクロ抽出物は血清PON1活性を増加させ、全果汁はアリールの投与よりも効率的であった[50]。
また、この抽出物は、その特性を改善するために他のものと組み合わせられている。このように、フェノール化合物の良好な供給源でもあるザクロとデーツ抽出物との組み合わせは、アポエ欠損マウスにおいて試験されている。0.5μmol/日/マウスのガテン酸当量の用量で、ザクロ果汁、ハラウィ日付抽出物、日付種子抽出物、またはそれらの組み合わせを3週間試験した。組み合わせの摂取は、血清および大動脈PON1活性の最も高い上昇をもたらし、後者は大動脈の過酸化脂質含量の減少と関連していた[45]。
5. フェノール化合物
シナメートは、植物が合成するフェノール化合物の二次代謝物として広く知られている。構造的に関連する2つの誘導体、すなわち4-ヒドロキシシンナメートと3-(4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸を、高コレステロール食を与えられた雄性ラットに1.35 mmol/kgの用量で投与したところ、血漿PON1活性は、対照群よりもシンナメート誘導体を補充した群の方が高いことが明らかになった[53]。
クルクミンは一般的な栄養補助食品であり、Huh7細胞において用量依存的にPON1トランザクティベーションを誘導することが示されている。しかし、B6C3F1の雌マウスにクルクミン（500 mg/kgの食事）を2週間食事補助しても、肝Pon1のmRNAおよびタンパク質レベルは上昇しなかった。結論として、クルクミンは試験管内試験の培養細胞では強力なPON1誘導剤である可能性があるが、生体内での濃度が低いため、クルクミンを投与したマウスの肝臓では発現しなかった[54]。このバイオアベイラビリティの低さは、胃や腸で見られる極端なpH値での化学的不安定性に起因する可能性がある。
レスベラトロールは赤ワインに含まれるフェノール化合物の中で最もよく研究されているものの一つであり、その影響は試験管内試験および生体内試験で試験されている。したがって、PON1を安定的にトランスフェクトしたHUH7肝臓細胞を10および25μmol/Lのレスベラトロールの存在下でインキュベートすると、PON1のトランザクティベーションが有意に増加した。1000μmol/Lのアスコルビン酸濃度ではPON1の活性化がわずかに増強された。さらに、レスベラトロールはHUH7細胞においてPON1タンパク質レベルを誘導したが、この誘導はアスコルビン酸によって打ち消されなかった[55]。
レスベラトロールサプリメント（0.02%および0.06%、w/w）の抗荒れ性を調べるために、アポエ欠損マウスを使用した。血漿中PON活性は,0.06%レスベラトロールを投与された群で対照群に比べて有意に高く、HDL濃度およびHDL/総コレステロール比も高かった。さらに、PON1活性は血清チオバルビツール酸反応性物質（TBARS）濃度と負の相関があった[56]。レスベラトロールはシスタチオニンβ合成酵素欠損マウスでは異なるパターンを示し,0.001%のレスベラトロールを1ヶ月間投与すると血清PON1活性が有意に低下した[57]。
植物性食品に含まれるポリフェノール化合物であるフラボノイド、特にカテキン類の摂取は、癌や心血管疾患に対する化学予防効果を持つ可能性があることが、いくつかの疫学研究で報告されている[58]。これらの知見を考慮して、PON1に対するそれらの効果も試験されている。このように、ナリンゲニンまたはその合成誘導体であるナリンゲニン 7-O-セチルエーテル（0.73 mmol/kg 飼料）を補給すると、高コレステロール給餌の雄性スプラague-Dawley ラットの血漿中PON1活性が増加した[59]。雄性Wistarラットでは、400 mg/kgのルチンを2週間投与したところ、PON1の肝活性が対照と比較して17%増加した[60]。この動物モデルでは、Jaiswalらは、ケルセチン、およびより少ない程度のカテキンの投与は、PON1活性をアップレギュレートすることにより、有意にHgCl2の悪影響を減衰させ、LDLの酸化と脂質過酸化から保護することを示した[28]。同様の結果は、Mohammadshahiらによって発見されたが、大豆イソフラボン（ゲニステインとダイゼイン）を50日間投与した場合、関節炎ラットの減少したPON1活性の回復が観察された[33]。カテキン（455mg/日）を投与した血液透析患者では、プラセボを投与した患者よりもPON1活性が高かった[61]。
ゲニステインは、他のフラボノイドと比較して、安定的にトランスフェクトしたHuh7肝細胞におけるPON1誘導活性の点で最も強力なフラボノイドであった。対照的に、成長期のラットにおけるゲニステインの食事療法（2g/kgの食事を3週間かけて摂取）では、肝Pon1のmRNAおよびタンパク質レベル、または血漿PON1活性は増加しなかった。したがって、ゲニステインは試験管内試験では培養肝細胞ではPON1誘導因子である可能性があるが、生体内試験ではラットではない[62]。閉経後の韓国女性において、ゲニステインを多糖類補給と併用しても、血漿中PON1活性は変化しなかった。しかし、グルタチオンペルオキシダーゼなどの他の抗酸化酵素の活性は有意に上昇した。これらの知見は、このサプリメントが閉経後女性の抗酸化状態を改善する可能性を示唆しているが、PON1依存的な方法ではないことを示唆している[63]。腸内マイクロバイオータによるこれらの化合物の代謝のために、異なるマイクロバイオームに関連する幅広い生物学的応答が予想される。Thud、ダイゼインは、非ステロイド性エストロゲンとして作用するイソフラバンジオールアクチンであるエクオールに変換される可能性がある[64]。したがって、ゲニステインの生体内投与の異なる効果は、驚くべきものではない。したがって、MohammadshahiらはPON1活性の著しい回復を発見したが[33]、Schraderらはそのような変化を観察しなかった[62]。しかし、同じ動物モデル（ラット）を用いているにもかかわらず、投与量（前者は20mg/kgに対して後者は1mg/kg)投与期間（50日に対して22日)PON1活性を低下させる病態の有無など、これら2つの論文には大きな違いがある。我々の用量と観察された効果の比較によると、この単離された化合物は、生体内試験でPON1に対して顕著な効果を有する可能性がある（表2）。また、茶カテキンによる変化も顕著である。このように、フラボノイドはPON1活性を高めるための重要な薬剤であると考えられる。
表2 異なる生体内実験環境におけるPON1に対するフェノール化合物の効果
| 化合物 | 実験モデル | 用量 | 効果 | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|
| 3-（4-ヒドロキシフェニル）プロピオン酸 | 高コレステロール食を与えられたラット | 1.35ミリモル/ kg | ↑ | [ 53 ] |
| レスベラトロール | アポエ欠損マウス | 12mg / kg | ↑75％ | [ 56 ] |
| フラボノイド | ||||
| ナリンゲニン | 高コレステロールを与えられたSprague–Dawleyラット | 4mg / kg | ↑37％ | [ 59 ] |
| ルチン | ウィスターラット | 400mg / kg | ↑17％ | [ 60 ] |
| ケルセチン | HgCl 2は、ウィスターラットを治療しました | 20mg / kg | ↑20％ | [ 28 ] |
| ゲニステイン | 関節炎のラット | 20mg / kg | ↑230％ | [ 33 ] |
| お茶のカテキン | 血液透析患者 | 6mg / kg | ↑150％ | [ 61 ] |
| アントシアニン | 高コレステロール血症の被験者 | 4mg / kg | ↑22％ | [ 65 ] |
高コレステロール血症の被験者を対象に，アントシアニン160 mgを1日2回，24週間投与した二重盲検無作為化プラセボ対照試験で，HDL-PON1活性およびコレステロール排出能に対するアントシアニンの効果を評価した。アントシアニンの摂取はHDLコレステロールとHDL-PON1活性を有意に増加させ、後者とHDL脂質ヒドロペルオキシドとの間には負の相関が認められた。さらに、アントシアニンを摂取した被験者において、HDL-PON1活性とコレステロール排出能との間には、HDLコレステロールとAPOA1の調整前と調整後の両方で強い正の相関が認められた。これらの結果は、HDL-PON1活性がHDLの抗酸化作用とコレステロール流出能に関与している可能性を示唆している[65]。
6. ビタミン類
特に注目されているのは、ビタミンCとビタミンEの2つのビタミンである。このように、ビタミンCの補給は、血液透析患者において、PON1活性の上昇と高度な糖化生成物および脂質過酸化物レベルの低下を誘発した。これらの知見は、これらの患者の血漿中の脂質過酸化および抗酸化システムの障害が腎疾患に関与している可能性があることを示すさらなる証拠を提供し、PON1活性の評価が抗酸化療法および新しい透析療法をモニタリングするための有用なアプローチであることを示唆している[66]。同様の研究では、35人の女性の血清PON1活性が妊娠前から陣痛まで低下していることが明らかになった。32週目にビタミンC摂取量とPON1との間に直接的な関連が観察され、妊婦におけるビタミンC補給にはさらなる注意が必要であることが示唆された[67]。しかし、ビタミンサプリメント（カルシウム200～300mg、亜鉛15mg、鉄17mg、葉酸400μg、ビタミンD 400IU、ビタミンC 70mg、チアミン3mg、リボフラビン2mg、ナイアシン20mg、ビタミンB12 6μg、ビタミンE 10mg）は、健康な妊婦の酸化ストレス状態には影響を与えなかった[68]。Begcevicらは、健康なボランティア31人の血清PON1活性に対するビタミンCと亜鉛（300mg/日）の効果を4週間にわたって分析したところ、介入後の非喫煙者のPON1活性の有意な増加が観察された[38]。Manolescuらは、必須脂肪酸、ビタミン、およびオリゴエレメントを含む市販の製剤ALA nerv®を使用して、1日2錠を2週間投与した急性期後の脳卒中患者28人のPON1ラクトナーゼ活性の増加を報告した[69]。
ビタミンEの補給は、オスのSprague-Dawleyラットのプロピルチオウラシル誘発甲状腺機能低下症の血清パラオキソナーゼ活性とアリールエステラーゼ活性を増加させた[70]。このビタミンはまた、訓練されていない犬の運動によって誘導されるPON1の減少を回復させた[71]。同様に、ビタミンE（200mg/日）の経口補給は、バスケットボール選手のPON1/アリールエステラーゼ活性の運動誘発性低下を予防した[72]。このビタミンは、PON1特性を改善するために他の薬剤と併用されている。このように、ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットにビタミンE（300mg/kg）と亜セレン酸ナトリウム（0.5mg/kg）を1日1回4週間経口投与すると、PON1活性が健康な動物で観察されるレベルに回復した[73]。ApoE欠損マウスに0.2%のビタミンEと0.02%のフェルラ酸を併用して投与したところ、肝内PON1が増加した [74]。ビタミンC、グルコン酸亜鉛、セレンを含む他の組み合わせが準備され、エリート女性アスリートで試験されている。抗酸化防御と脂質状態の間には有意な正の相関が見られ、パラオキソンに対するPON1活性とLDL-コレステロールの間には有意な正の相関が見られたが、トレーニングとサプリメントの摂取前のみであった。トレーニング前後のフリーラジカル発生はパラオキソナーゼ活性に影響を与えず、酸化ストレスパラメータとの有意な相関は認められなかった[75,76]。
7. タンパク質とアミノ酸
タンパク質やアミノ酸の質がPON1活性に及ぼす影響については、これまでほとんど注目されなかった。この点では、市販のホエイプロテインはカゼインと比較してラットのPON1活性を改善することが判明した[77]。アミノ酸誘導体であるL-カルニチンの投与により、非タンパク性アミノ酸タウリンの方が活性が高いことが判明したが、運動誘発性の低下を回復させることができた[78]。このように、血清パラオキソナーゼとアリレスターゼ活性は、タウリン処理した甲状腺機能低下症のSprague-Dawleyラットで用量依存的に増加し、タウリン濃度は酵素活性と正の相関を示した[79]。
8. 食物性脂質
8.1. コレステロールの補給
コレステロール（3.6 g/kg/日）を3ヶ月間投与すると、スプラague-Dawleyラットの肝PON1活性が低下した [80]。同様の結果は、我々のグループが、Apoe欠損の雄性マウスを用いて、コレステロール摂取量を減らした（1 g/kg/日）場合にも得られた。我々はまた、雌の方がこの化合物の作用に対してより抵抗性であることで、選択的な性反応を観察した[81]。
8.2. 多価不飽和脂肪酸
紅麹米と米ぬか油の組み合わせは、高コレステロール血症食を単独で摂取した場合と比較して、雄のSprague-Dawleyラットの血清PON1レベルを増加させた[17]。
リノール酸、α-リポ酸、γ-リノール酸、その他のビタミンおよびセレンを含むALA nerv®栄養製剤は、急性期脳卒中後の患者（1日2錠、2週間）で評価した場合、PON1ラクトナーゼ活性の有意な増加を誘発した[69]。
魚油
この油の補給がPON1に及ぼす影響は広く研究されてきた。したがって、HDL脂質組成の変化に関連した血清PON1活性の増加が、20%イワシ副産物油を投与された肥満ラットで観察された[82]一方で、ω-3脂肪酸（EPA + DHA、1.2:1）を0.3または1 g/kg体重で4週間ラットに投与した場合、PON1の活性が低下した。同様の減少は、酸化ストレスに関連するBALB/Cマウスの魚油補給を含む食後アプローチで観察された。この効果はPON1トランスジェニックマウスで補正され、それにより、カイロミクロントリアシルグリセロールに対するPON1リパーゼ様活性が示唆された[10]。しかし、ω-3脂肪酸の高用量投与により、PON1活性は45%増加した[83]。魚油処理ラットでは肝PON1活性が有意に上昇した[84]。
関節リウマチの女性患者90名を対象に行われた二重盲検無作為化比較試験では、従来の治療に加えて魚油1gまたはプラセボを投与したところ、魚油の補給はPON1活性を有意に増加させた[85]。喫煙者を対象としたω-3 PUFA補給食の5週間前と5週間後のHDLプロテオームを比較したところ、さらにポジティブな証拠が得られた。その研究では、Burilloらは、サプリメントはPON1タンパク質を増加させ、それによってHDL分子の機能性の肯定的な変化を示唆していることを報告した[86]。これらの所見に反して、ランダム化比較試験では、鉄欠乏性貧血の女性を無作為に割り付け、DHAサプリメント500mgまたはプラセボと鉄剤を1日1回12週間投与したところ、血清PON1濃度に有意な差は認められなかった[87]。4年前、Whelanらは、エイコペンタエン酸に効果的に代謝される高度不飽和（n-3）PUFAであるステアリドン酸の効果を検討し、その投与がPON1の好ましいモジュレーターであると結論づけた[88]。
8.3. オリーブオイルとコエンザイムQ10
エキストラバージンオリーブオイル20 mLにコエンザイムQ10を20mgまたは40mg添加したものを投与した被験者では、HDL中のコエンザイム濃度とPON-1活性との間に正の相関が観察され、LDLの過酸化に対する感受性の低下も認められた[89]。
8.4. 炭化水素
スクアレンを1g/kgの用量で11週間投与したところ、動物背景（野生型マウス、Apoa1型マウス、およびApoe欠損マウス）にかかわらず、リポ蛋白質画分中の活性酸素種の減少が認められ、HDL-PON1の増加を伴うHDL-コレステロールレベルの特異的な増加を引き起こした。HDL-PON1の増加は、アポリポ蛋白質A1の存在に依存して、血漿マロンジアルデヒドレベルの減少をもたらした。アポリポタンパク質A1およびEに関連する表現型は、特に関連しているかもしれない[90]。
アスタキサンチンは、甲殻類やサケに存在するカロテノイド色素である。サッカー選手では、アスタキサンチンの補給とトレーニングのPON1活性に対する効果の間に有意な相互作用があった。このように、アスタキサンチンを補給したグループでは、90日後にPON1活性が増加し、チオール含量も増加した。このように、アスタキサンチンは遊離チオール基を酸化的修飾から保護することでPON1活性を向上させることが提案された[91]。
9. オリゴエレメントの補充
特に注目されているのは、セレンと亜鉛という2つのオリゴエレメンツである。前者については、1mg/kgの飼料で4ヶ月間セレンを投与したところ、高脂肪食を介した血清PON1酵素活性およびPON1タンパク質レベルの低下が改善されたが、肝mRNA発現には変化が見られなかった[92]。しかし、1 または 3 mg Se/kg 飼料を 250 または 750 mg ビタミン E/kg 飼料の有無にかかわらず、1 または 3 mg Se/kg 飼料を補給しても、PON1 活性の低下に関しては MeHg の効果は完全には消失しなかった [93]。セレンを含む栄養補助食品であるALA nerv®（1日2錠、2週間）の摂取は、急性期後の脳卒中患者で評価した場合、PONラクトナーゼ活性の有意な増加をもたらした [69]。
亜鉛の投与は、四塩化炭素の投与によってラットで誘導されたPON1の有意な減少を部分的に逆転させた[94]と、Schistosoma mansoni感染によってマウスで誘導されたPON1の有意な減少を逆転させた[95]。血液透析患者を対象とした試験では、100 mg/日の亜鉛の補給を2ヶ月間行うと、PON活性の血清レベルが有意に上昇した[96]。市販のビタミンCおよび亜鉛（300mg/日）の製剤に4週間曝露した31人の健康なボランティアにおいて、Begcevicらは、介入後の非喫煙者におけるPON1活性の有意な増加も報告している[38]。対照的に、ミネラル（亜鉛15mg、鉄17mg）とビタミンの補給では、妊婦におけるPON1活性の上昇は認められなかった[68]。また、銅欠乏がこの酵素を減少させると仮定して、銅サプリメントがPON1に対して保護効果を発揮する可能性も提案されている[97]。この結果は、被験者（喫煙者または非喫煙者）および患者の種類に対する投与量および／または除外基準が、結果に重要な影響を与える可能性があり、慎重に試験を行うべきであることを示唆している。
10. その他
βグルカンの補給は、ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットの脳と坐骨神経におけるPON1活性を増加させた [98]。シンバイオティクス（Perfectin）とプロバイオティクス（Protexin）の栄養補助食品は、ホワイトレグホーン鶏のPON1活性の増加を誘導した[99]。市販のビルドアップ（ネスレ）とマキシジュール（SHS社）のサプリメントを8週間摂取しても、虚弱高齢者で観察されたPON活性の低下を回復することはできなかった[100]。
11. PON1活性に悪影響を及ぼす条件
いくつかの栄養補助食品は、ケルセチン、ビタミン、アミノ酸補助食品を含む、または少なくとも特定の遺伝的背景、動物モデル、または病理学的条件において、PON1活性に負の影響を及ぼすことが確認されている。第2節で述べたように、栄養補助食品に対するPON1活性の応答は、APOE遺伝子多型によって修飾される。これに関して、ケルセチンを含む食事の投与は、APOE3トランスジェニックマウスよりもAPOE4のPON1の肝mRNAおよびタンパク質レベルを低下させる結果となった[19]。さらに、高脂肪食および-コレステロール食におけるビタミンEの補給は、ヒヒの血清PON1活性を有意に低下させた[101]。アミノ酸誘導体ベタインの補給は、高ホモシステイン血症マウスの血漿中PON1パラオキソナーゼ活性やアリールエステラーゼ活性に影響を与えなかった。しかし、ベタインおよびメチオニン制限食は、このタイプのヒト患者のパラオキソナーゼ活性を低下させた[102]。
12. PON2
パラオキソナーゼ遺伝子ファミリーの一員であるパラオキソナーゼ2（PON2）は、酸化ストレスからマクロファージを保護することが示されている。したがって、J774A.1マクロファージをザクロジュース（総ポリフェノールの0～50μM）でインキュベートすると、発現（mRNA、タンパク質）とPON2活性が増加し、マクロファージの酸化状態が用量依存的に低下した。これらの効果は、このジュースの主なフェノール成分であるプニカラギンとガロン酸に起因すると考えられる。ポリフェノールによって誘導されたPON2のアップレギュレーションは、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体γ（PPARγ）阻害剤GW9662を使用することによって阻害された。同様に、PPARγリガンドのロシグリタゾンはマクロファージPON2発現を用量依存的に刺激した。SP600125によるAP-1活性化の阻害は、ザクロジュースによって誘導されたPON2のアップレギュレーションを減衰させた。このように、マクロファージPON2発現に対するザクロジュースの刺激効果は、転写因子PPARγおよびAP-1の活性化と関連していた[103]。液体または粉末抽出物としての全果汁および果皮の消費は、マウスマクロファージにおけるPON2ラクトナーゼ活性の有意な増加をもたらした[50]。PON2を調節する能力に関しては、別のフェノールを豊富に含む植物が試験されている。THP-1マクロファージをマテ（Ilex paraguariensis）抽出物で試験管内試験インキュベートすると、1～3μmol/Lの濃度でPON2遺伝子の発現が増加したが、それ以上の濃度では活性が増加しただけであった。健康な女性の単球において、マテ茶摂取の2時間後にPON2遺伝子の発現と活性の増加が観察された。しかし、この抽出物を7日間投与したところ、遺伝子発現の増加は単球または単球由来マクロファージのいずれの活性にも反映されなかった[104]。
13. PON3
動脈硬化に対する重要な保護的役割を持っているにもかかわらず、この家族の第三のメンバーの食事の調節に関する研究は見出されていない[6]。
14. 結論と展望
PON1およびPON2活性を高めることで酸化ストレスが減少し、慢性疾患の転帰を遅らせたり、患者のQOL（生活の質）への影響を緩和することに寄与する可能性があることが、幅広い実験的証拠によって示されている。これらの活性を調節することができる植物抽出物の探索は、本レビューに反映されているように、非常に活発な研究分野である。この点では、惑星の多様性を特徴づけるのに必要な膨大な量の研究が必要であることを考えると、この分野は今後何年も続くことは間違いないだろう。これらの植物抽出物の完全な化学的特性を明らかにすることは、標的分子の同定と活性成分を保護するマトリックスの決定の両方において、緊急かつ困難な課題である。効率と動物の福祉という明白な理由から、ハイスループットなスクリーニングを細胞培養で行う必要がある。これまでのところ、ザクロ果汁は十分に特徴づけられており、アロニア・メラノカルパ抽出物は非常に有望であると思われる。しかし、これらのより有望な知見を生体内試験の環境に翻訳するには、製剤と安定性、投与量、投与期間、実験モデルの選択に特別な注意を払いながら慎重に行う必要がある。これらの点が解決されれば、パラオキソナーゼの保護的役割を強化するための栄養補助食品や機能性食品のための幅広い処方が考えられる。