ヒト介入試験結果

世界初!コンドロイチン硫酸オリゴ糖の量産

2013年度北海道新技術・新製品開発賞 大賞受賞
精製したエイ軟骨抽出コンドロイチン硫酸をマイクロ化学プロセス処理によって低分子化し、スプレードライヤーで乾燥粉末化したコンドロイチン硫酸オリゴ糖(商標名:ナノ型コンドロイチン)です

 

ヒト介入試験結果
北海道立総合研究機構工業試験場  北海道大学大学院先端生命科学院

 

ヒト介入試験結果
Mass preparation of oligosaccharides by hydrolysis of chondroitin sulfate polysaccharides with subcritical water microreaction system
Shuhei Yamada, Keiichiro Matsushima, HaruoUra, Nobuyuki Miyamoto, Kazuyuki Sugahara,, Carbohydr. Res., 2013, 371, 16-21.
邦題:亜臨界水を用いたコンドロイチン多糖の加水分解によるオリゴ糖の大量製造方法

 

論文概要はこちら → PubMed

 

ヒト介入試験結果

 

菅原一幸(2013) 第13回機能性食品国際学会 発表
Mass Preparation of Oligosaccharides with Intestinal Absorbence Capacity by Hydrolysis of Chondroitin Sulfate Polysaccharides with Subcritical Water Microreaction System
亜臨界水マイクロ反応システムを用いたコンドロイチン硫酸多糖類の加水分解による腸管吸収能力を持つオリゴ糖の大量合成

 

背景:コンドロイチン硫酸(CS)の生物学的機能は、細胞外マトリックス成分、成長因子やサイトカインなどの機能タンパク質と多糖鎖の特定のオリゴ糖配列との相互作用によって実行されます。したがって、CSオリゴ糖は薬理学的応用が期待されています。また、健康食品のサプリメントや薬のCSに対する需要が急速に高まっています。しかし、消化器系のCS多糖類の吸収性は非常に低い。経口投与されたCSの活性は低分子化によって増加することが期待されているので、CSオリゴ糖の工業的生産が必要とされている。

 

目的:腸管システムから効率的な吸収性を持つコンドロイチンオリゴ糖鎖の大量調製を達成する。

 

方法:亜臨界及び超臨界水加水分解法は、エイ軟骨由来コンドロイチン硫酸多糖鎖の低分子化によるオリゴ糖生産のため初めて適用された。その最適条件は、圧力25MPa、温度150〜250℃、8.8秒間、亜臨界水で処理することにより決定された。 調製したCSのグルクロン酸残基の分解はカルバゾール法により評価した。サイズ分布と得られたオリゴ糖の構造的特徴は、ゲル濾過HPLC及び陰イオン交換HPCL によって、細菌由来のCS分解酵素(エリミナーゼ)のCS分解物との比較によって分析した。オリゴ糖の吸収量と大きさの分布を決定するために、7週齢の雄性SDラットの上部小腸の一部を用いてin vitroで反転腸管法によって腸管内液と外液についてカルバゾール法と陰イオン交換HPLCによって分析した。

 

結論:小腸を通して高い吸収能力を持つCSのオリゴ糖の大量調製が亜臨界水マイクロ反応システムを使用することによって達成された、およびCS関連材料の市場に強い影響力を持つことになります。オリゴ糖は、学術分野でのオリゴ糖CSの生物学的機能の解析のための基礎研究にも有用であろう。

 

コンドロイチン硫酸オリゴ糖の構造解析から、構築した高温・高圧水マイクロ化学プロセスが、単位糖をつなぐ2種類のグリコシド結合のうち、おおむねガラクトサミニド結合を優先的に開裂させる加水分解反応である反応機構を解明した。
また、その後の研究によって、グルクルニド結合も切断され奇数糖が生成されることがわかっています。

1、ヒト介入試験によるロコモティブシンドローム改善効果

 

コンドロイチン硫酸オリゴ糖のロコモティブシンドローム改善を研究した論文が発表されました。

 

Daily Oral Chondroitin Sulfate Oligosaccharides for Knee Joint Pain in Healthy Subjects: A Randomized, Blinded, Placebo-Controlled Study
, Mie Nishimura, Nobuyuki Miyamoto, Jun Nishihira , The Open Nutrition Journal, 2018, 12,10-20

 

論文はこちら   https://www.benthamopen.com/ABSTRACT/TONUTRJ-12-10  

 

投与量わずか100mg/day/man で以下の効果が確認されました!

 

【概要】
日本における人口高齢化率の増加は、変形性関節症(OA)の発生率の増加につながっています。コンドロイチン硫酸は、OAに伴う痛みと腫れを軽減し、膝の機能を改善することが報告されています。

 

我々は健康な日本人の膝関節痛患者を対象とした無作為化二重盲検プラセボ対照並行群間比較試験において、経口コンドロイチン硫酸オリゴ糖の膝機能に対する安全性と効果を評価しました。

 

被験者はランダムに試験群とプラセボ群に分けられ、100 mgのコンドロイチン硫酸オリゴ糖を含む活性試験カプセルまたはプラセボカプセルが8週間毎日投与されました。日本変形性膝関節症測定(JKOM)、視覚アナログスケール(VAS)、血液および身体検査、および問診は、0、4、および8週目に実施しました。

 

JKOMスコアは、テストグループ間で有意差はありませんでしたが、VASスコアが悪い被験者群では、8週間の時点で、コンドロイチン硫酸オリゴ糖投与群の被験者のJKOMスコアが、プラセボ投与群の被験者と比較して有意に低値となりました。さらに、コンドロイチン硫酸オリゴ糖投与群では、ロコモティブシンドロームのリスクを評価するスタンドアップテストでの被験者のスコアを改善する傾向がありました。 投与期間中において、身体検査、血液検査または問診において、異常または重篤な有害事象は観察されませんでした。

 

 

【結果】
■コンドロイチン硫酸オリゴ糖の投与によって、膝関節の状態が有意に改善された

■ヒトでのコンドロイチン硫酸オリゴ糖の摂取について、安全性が確認された

 

 

■コンドロイチン硫酸オリゴ糖の投与によって、膝関節の状態が有意に改善された

 

■コンドロイチン硫酸オリゴ糖の摂取において、安全性が確認された

 


 

 

 

2、腸管吸収性

ラット反転腸管法による吸収性試験
コンドロイチン硫酸をオリゴ糖化するメリットの一つは、生体内に取り込まれ易くなることで、より効率的な健康増進効果を得ることである。我々は各種の評価方法による検証を試みた結果、コンドロイチン硫酸オリゴ糖は小腸壁から確実に吸収され、従来の高分子量コンドロイチン硫酸と比較して254倍の吸収量があることを確認した。
 
吸収された成分の分析結果
HPLC分析により2糖〜12糖までの低分子オリゴ糖(ナノ型コンドロイチン)のみが腸管を透過して反対側に移動しているのが確認された。

 

ヒト介入試験結果

 

ヒト介入試験結果

安全性(分析例)

試験項目

試験結果

備考・試験方法等

ヒト介入試験

100 mg/day/man × 8weeks で異常なし

生化学検査

経口急性毒性試験

2000 mg/kg以上

雌マウス

28日間反復投与毒性試験

1000 mg/kg

無毒性量(NOAEL)

変異原性試験

陰性

遺伝毒性試験ガイドライン準拠 Escherichia coli WP2uvrA 及び Salmonella typhimurium TA系 4菌株における復帰突然変異試験

総クロム

検出せず

ICP発光分析法

ヒ素(As2O3として)

検出せず

原子吸光光度法

カドミウム

検出せず

原子吸光光度法

総水銀

検出せず

原子吸光光度法

一般生菌数

300以下/g

標準寒天平板培養法

大腸菌群

陰性/2.22g

BGLB法

大腸菌

陰性/2.22g

増菌培養法

カビ数

30/g

ポテトデキストロース寒天平板培養法

酵母数

陰性/0.1g

ポテトデキストロース寒天平板培養法

耐熱性芽胞菌数

300以下/g

標準寒天平板培養法

黄色ブドウ球菌

陰性/0.01g

平板塗沫培養法

サルモネラ

陰性/25g

増菌培養法

腸炎ビブリオ

陰性/25g

増菌培養法

製品規格

 

 

性状 白色の粉末 目視
コンドロイチン硫酸含有量 80%以上 HPLC法
水分 10%以下 マイクロウェーブ乾燥法
pH(1%水溶液) 3.0〜5.5 ガラス電極法
重金属(Pbとして) 10ppm以下 硫化ナトリウム比色法
一般生菌数 3000cfu/g以下 標準寒天平板培養法
大腸菌群 陰性 BGLB法
粒度 30mesh pass

受賞・知財

■2013年度北海道新技術・新製品開発賞 大賞受賞
■登録商標「ナノ型コンドロイチン」
■登録特許「コンドロイチン硫酸オリゴ糖の製造方法」

 

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コンドロイチン硫酸オリゴ糖の機能性

コンドロイチン硫酸オリゴ糖はこれまでに多くの生理活性・生体機能性が報告されております。しかしながら、安定的に低コストで量産できる技術が無かったために、研究室での試験研究に限られてきました。しかしながら、我々の開発した新技術によって大量生産が可能となり、今後医薬品、機能性食品、化粧品など、多くの利用が期待されます。

 

これまでに研究報告されている効果

 

■関節炎治療、抗炎症作用

 

■ロコモティブシンドローム改善効果

 

■リパーゼ阻害活性 (脂肪細胞の脂肪滴蓄積抑制、抗肥満、ダイエット)

 

■抗腫瘍活性

 

■肌機能の改善、保湿

 

■サーチュイン遺伝子(Sirt1)活性化作用

 

今後の研究によって、さらに多くの新機能が発見されることでしょう!

コンドロイチン硫酸オリゴ糖の優位性と可能性

ヒト介入試験結果

 

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