要旨
クロロゲン酸（CA）は、人間の植物ベースの食事で一般的に見られるフェノール化合物である。 CAは多くの漢方製剤の主成分であり、近年、血糖降下作用、高脂血症作用、抗炎症作用、抗酸化作用などの薬理作用があることが分かってきた。 具体的には、CAは糖尿病（DM）の影響を緩和し、予防する。 また、糖尿病性腎症（DN）、糖尿病性網膜症（DR）、糖尿病性末梢神経障害（DPN）などの糖尿病による合併症に対しても有効である。 ここでは、糖尿病およびその合併症の予防と治療におけるCAの使用について概説し、さらなる研究と医療利用のための背景を示す。 はじめに
クロロゲン酸（CA）は、5-カフェオイルキナ酸（5-CQA）とも呼ばれ、カフェ酸とキナ酸からなるヒドロキシ桂皮酸ファミリーに属します。 CAは、植物が好気性呼吸の過程でシキミ酸経路で生成される。 この化合物は、食品だけでなく、漢方製剤の成分にもなっている。 CAは、食品だけでなく、漢方薬の原料にもなっており、漢方薬には、血糖降下作用、高脂血症作用、抗菌作用、抗酸化作用、抗炎症作用があることが分かっている。 その中で、CAの血糖降下作用と高脂血症作用が注目されており、特に糖尿病（DM）の予防と治療に応用できる可能性がある。 糖尿病は、インスリン機能の異常によって引き起こされる代謝性疾患で、高血糖を特徴とする。
世界保健機関の推計によると、糖尿病は世界で3億6600万人の患者がおり、2030年までに5億人に増加すると予想されています。 DMは脳卒中、心臓病、腎臓病の高リスク因子であるため、生活の質に深刻な影響を与え、社会的・経済的発展を大きく阻害するものです。 DMとその合併症に対するCAの使用については多くの研究が報告されているが、これらの研究は体系的なものではなく、文献上も情報が散在している。
2.CAのDM予防・治療への利用
2.1. グルコース代謝に対するCAの効果
持続的な高血糖は、DMの最大の特徴です。 DM発症時、膵島β細胞は血糖を下げるためにインスリンを継続的かつ過剰に分泌し、やがて膵島β細胞の障害を引き起こし、高血糖を悪化させる。 高血糖が続くと、グルコース毒性によりDMの慢性合併症が引き起こされる。 CAは空腹時血糖値を下げることが示されている。例えば、耐糖能異常の患者15人に400mgのCAを1日3回、12週間投与した無作為二重盲検プラセボ対照臨床試験で、CAは空腹時血糖値を下げることが示された。 他の臨床試験では、CAを含有するグリーンコーヒー豆エキスが、代謝性疾患患者21名において、400mgのカプセルを1日2回、合計8週間投与した場合、空腹時血糖を低下させるために使用されました。 さらに、CAを主成分とするコーヒー豆抽出物を投与した高脂肪食マウスの血糖値は、6週間後に100mg/kg体重に達した時点で、対照群に比べて有意に低下した。 別の研究では、2型DMのラットにCAを含む桑の葉エキス、ルチン、またはイソクエルシトリンで11日間処理した。 桑の葉エキス、CA、ルチンはラットの血糖値を顕著に低下させたが、イソクエルシトリンには明らかな血糖降下作用が認められなかったことから、桑の葉エキスで認められた血糖降下作用の50％以上はCAとルチンに起因することが示唆された。 また、実験用db/dbマウスにCAを80 mg/kg/dayの用量で12週間経口投与したところ、空腹時血糖値の低下と筋グリコーゲンの上昇が認められました。 Tunnicliffeらは、食後血糖値に対するCAの効果を調べたところ、食後60分間CAを投与したラットの血糖値は、プラセボを投与したラットに比べて著しく低いことを見出した。 最後に、ストレプトゾトシン・ニコチンアミド誘発DMラットにCAを5mg/kg/日の用量で45日間投与したところ、投与ラットが105.2mg/dL、対照ラットが282.28mg/dLと、正常より低い血糖が報告されている。 CAの脂質量への影響
脂質代謝の機能不全は、DMの高リスク因子として知られており、いくつかの報告では、脂質代謝を改善するCAの効果が強調されている。 高グルコース・高脂肪食に暴露したWistarラットでは、CAは脂質代謝を改善し、体重増加、肝臓重量、腸間膜および副睾丸脂肪重量、肝臓コレステロール、トリグリセリド、遊離脂肪酸、および血漿遊離脂肪酸の含有量を減少させた。 他の動物実験でも、体重増加、肝臓重量、血漿遊離脂肪酸について同様の結果が報告されており、高脂肪食に暴露したマウスでは、CAを主成分とするグリーンコーヒー豆抽出物が血漿トリグリセリド、低密度リポ蛋白、高密度リポ蛋白を減少させた。 Ongらは、CAを250 mg/kg/dayの用量で14日間投与したdb/dbマウスは、対照群に比べ、血漿中の総コレステロール、トリグリセリド、遊離脂肪酸のレベルが有意に低下したことを報告した。
高糖・高脂肪食に暴露したSDラットでは、血漿中の総コレステロール、低密度リポタンパク質、高密度リポタンパク質、肝臓脂質が劇的に減少しましたが、トリグリセリドには影響を及ぼしませんでした。 これは、CAがトリグリセリドに効果を示すが、血中、肝臓、筋肉中の遊離脂肪酸と総コレステロールを減少させないという、全く逆の報告とは対照的である。
DMラットの血中脂質に対するCAとテトラヒドロクルクミンの効果を評価した研究では、CAは血漿中のコレステロール、トリグリセリド、遊離脂肪酸、高密度リポタンパク質、低密度リポタンパク質、超低密度リポタンパク質、肝臓と腎臓の脂質の含有量を著しく減少させています。 最後に、高脂肪食を与えたゴールデンハムスターでは、CAは内臓脂肪、血漿中のトリグリセリド、総コレステロール、遊離脂肪酸、高密度リポタンパク質、低密度リポタンパク質、肝臓中のトリグリセリドと総コレステロール、筋肉中の遊離脂肪酸を減少させて体重増加を抑制した .
2.3. CAのインスリン分泌と抵抗性への影響
CAは、DMの直接的な原因であるインスリン抵抗性を緩和することが報告されている。 臨床試験において、12週間CAを投与した患者の空腹時血糖値とインスリン分泌が低下したことから、CAはインスリン抵抗性を改善し、インスリン感受性を高めることができると示唆された。 しかし、別の臨床実験では、CA はグルカゴン様ペプチド-1 およびグルコース依存性インスリン刺激ホルモンの分泌を増加させることはなかった。 CAで前処理したβ細胞を用いた実験では、4mMまたは10mMのグルコースを含む培地で培養すると、インスリンの分泌が増加することが示された 。 INS-1E インスリン分泌細胞株とラットランゲルハンス島を用いた別の実験では、50μg/mL の CA で処理するとインスリン分泌の促進が認められた。 高脂肪食に暴露したラットに50 mg/kg CAを20週間投与したところ、インスリン分泌が増加し、インスリン抵抗性が改善された。 また、高脂肪食誘発肥満マウスおよび自然発症肥満マウスにCAを投与したところ、高インスリン血症を抑制し、インスリン感受性を高めたことから、CAは肥満によるインスリン抵抗性を改善することが示唆された. 高脂肪乳に暴露したマウスでは、CAはインスリン感受性を上昇させ、インスリン抵抗性を低下させた . 最後に、肥満マウスを高脂肪食にさらすと、CA含有グリーンコーヒー豆抽出物の投与により、用量依存的にインスリン抵抗性が減少した . しかし、他の臨床実験では、短期間のフルクトース過剰摂取によって観察されたコーヒーによる肝臓のインスリン抵抗性の低下は、CAやカフェインに起因するものではなく、他の未同定の活性化合物に起因することが示されている.
2.4. CAの糖・脂質代謝関連酵素活性への影響
糖・脂質代謝関連酵素の活性と天然物によるその調節は、DMの予防と治療において研究の焦点となっている。 In vitroでは、CAはグルコース代謝に関与する酵素の活性を調節する。 実際、100 μg/mL CA はα-アミラーゼを競合的に阻害し、その活性を 75% 低下させたが、これはアカルボースの阻害効果と同様であり、Oboh らによる結果と一致している . CAはα-グルコシダーゼ活性も阻害するが、この効果はアカルボースよりもはるかに弱いことが示された。 他のin vitroの研究では、CAは肝臓のグルコース-6-ホスファターゼを競合的に阻害し、肝グリコーゲンの加水分解を減少させ、DMの予防と治療に貢献することが示されています。
以前の研究では、4-カフェオイルグループが、CAの観察された阻害に関与していると示されています。 CAは豚膵臓のα-アミラーゼ（PPA）のアイソザイム、PPA-IとPPA-IIの両方を阻害したことから、α-アミラーゼ阻害剤がDMの予防と治療に使用できる可能性が示唆されました。 CAはまた、脂質代謝に関与する酵素の活性を調節することができる。 Wennaらは、杜仲のCA含有抽出物または純粋なCAが、脂質とコレステロールの腸管吸収とさらなる変換を抑制し、また肝臓のコレステロール合成を減少させることを示した。 しかし、その研究では、膵臓リパーゼ活性の阻害は、同じ濃度のコントロールCAよりも杜仲ウコン抽出物の方が強く、この抽出物は他の有効な相乗成分も含んでいる可能性が示唆された。 最後に、高脂肪食に暴露した肥満マウスにおいて、CAは脂肪酸合成酵素、HMG-CoA還元酵素、コレステロールアシルトランスフェラーゼの活性を阻害することにより、脂質代謝を調節した.
2.5. DMシグナル伝達経路に対するCAの効果
インスリンは体内のグルコース代謝を仲介し、受容体と相互作用した後に生物学的活性を発揮する。 そして、そのシグナルは主にチロシンキナーゼ経路を経由して細胞内部に伝達される。 インスリンのシグナル伝達には、インスリン受容体基質（IRS）、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ（PI3K）、セリン/スレオニンキナーゼ（Akt）、グルコーストランスポーター（GLUT）などが関与し、これらは現在インスリン抵抗性の分子機構に関する研究の焦点になっている .
CA は Sonchus oleraceus の主要フェノール酸で、HepG2 細胞でインスリン感受性を改善した .このことは、この化合物がインスリン抵抗性の分子機構に関与していることを示唆している。 また、高インスリン濃度によるIRS-1の発現低下を抑え、PI3K/Akt経路の不活性化を防ぎ、高グルコース曝露後に観察されるGLUT4レベルの低下も防ぐことができました。 これらの結果は、高脂肪乳にあらかじめさらされたCA処理マウスが骨格筋のGLUT-4 mRNAレベルの上昇を示したLiangらの結果と一致する。 しかし、この効果には、CA以外のSonchus oleraceusのフェノール酸抽出物中の他の成分が関与している可能性がある。 同様に、チロシンキナーゼ経路に対する作用がCAによって発揮されるのか、他の成分によって発揮されるのかは不明である。
高脂肪食に暴露したラットの腸管セグメントにおいて、PengらはCA投与後のGLUT2ダウンレギュレーションの抑制を確認した。 さらに、動物実験では、このダウンレギュレーションは、CAによって促進されるアデノシン5-一リン酸活性化プロテインキナーゼ（AMPK）の活性化によって媒介されている可能性があることが示された 。 実際、著者らは、CAがAMPKとAktのリン酸化を促進し、GLUT4の細胞膜への輸送を増加させ、その結果、グルコースの輸送を促進することを明らかにした。 実際、AMPKa1/2のノックアウトやAMPKの阻害を行うと、GLUT4の輸送は観察されなくなった。 CAもまた、GLUT4の発現と輸送を促進し、最終的に肝グルコース産生を抑制することが示されたが、この抑制はAMPKの阻害またはノックアウト後に消失した 。 とはいえ、CAそのものではなく、CAの代謝物であるカフェ酸が、最終的に骨格筋のAMPKを活性化し、グルコース輸送を促進する原因である可能性がある。
2.6. 酸化ストレスと炎症反応に対するCAの効果
酸化ストレスと炎症反応は、2型DMの発生と発症における重要な要因である。 これらの要因は、膵島β細胞の損傷をもたらし、インスリン抵抗性を加速し、DM関連合併症の発症を増加させる。
DMモデルラットにおいて、CA投与は過酸化水素脂質を減少させ、血中のグルタチオン（GSH）、ビタミンC、ビタミンE、セルロプラスミンなどの非酵素的抗酸化物質の含有量を増加させたことから、CAはストレプトゾトシン-ニコチンアミド誘発酸化ストレスにさらされたDMから保護することが示唆された。 肝臓と腎臓では、CAはチオバルビツール酸反応物質と過酸化水素のレベルを下げ、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）、カタラーゼ（CAT）、グルタチオンペルオキシダーゼ（GSH-Px）、グルタチオンSトランスフェラーゼ（GST）の活性を向上させた。 肝臓と白色脂肪組織では、CA は F4/80 と CD68 のタンパク質と mRNA の発現を抑制し、炎症反応を緩和させた。 さらに、CAは、ストレプトゾトシン（STZ）に曝露したインスリン分泌IE（INS-1E）細胞に対して保護作用を示した ……さらに、CAは、インスリン分泌IE（INS-1E）細胞に対して保護作用を示した。 その研究では、CAはINS-1E細胞のインスリン分泌を促進し、GSH量とGSH-Px活性を増加させた。 また、STZによる活性酸素の産生や細胞の形態変化を抑制し、β細胞を保護することが分かりました。 糖尿病性腎症（DN）に対するCAの効果
DNは糖尿病の最も一般的な微小血管合併症の一つであり、糖尿病患者の主な死因の一つでもある。 DNの予防と治療にCAを使用する試みがいくつかなされている。 実験的DMラットにおいて、CAは腎臓のマロンジアルデヒド（MDA）レベルを低下させ、SODとGSH-Px活性を増加させ、腎臓の酸化ストレスと炎症反応に関連する因子（IL-6、TNF-α、IL-1β）の発現を減少させた . また、病理学的検査により、CAは糸球体の肥大とメサンギウムマトリックスの膨張を抑制することがわかった。 別の動物実験では、CAが腎臓のSOD、GSH-Px、CAT活性を高め、MDAレベルを下げ、シクロオキシゲナーゼ2（COX-2）タンパク質の発現を抑制し、メサンギウム細胞の増殖とメサンギー拡大を抑制したことが示され、これらの結果と一致した。 以上の結果から、CAは腎臓における酸化ストレスや炎症反応を緩和することで、DNを予防・治療できる可能性が示唆された。 糖尿病性網膜症（DR）に対するCAの効果
DRは糖尿病の微小血管合併症であり、世界中の中高年者の視力障害の主な原因である。 そのため、DRの予防と治療におけるCAの役割は、熱心な研究の対象になっています。 高効率液体クロマトグラフィーによりCAを主に含むことが示されたスイカズラ抽出物をDMマウスに投与すると、STZ誘発網膜血管増殖が抑制され、血清中の血管内皮増殖因子（VEGF）含量が減少した。 また、細胞実験や動物実験において、CAはDR時の低酸素誘導因子1-αの作用を打ち消し、VEGFの発現を低下させ、網膜新生血管を改善させることがわかった。 これらの結果は、網膜の免疫蛍光染色による分化のクラスターおよび病理組織学的観察とも一致する . また、DMラットでは、CAは血液網膜関門の構成成分であるタイトジャンクションタンパク質であるオクルディンの減少を改善し、VEGFsの発現を抑制した 。 以上の結果から、CAは網膜血管透過性の観点からDRの影響を緩和することができることがわかりました。 糖尿病性末梢神経障害（DPN）に対するCAの効果
糖尿病の最も一般的な慢性合併症の1つは、主に末梢神経障害として現れる、糖尿病性全身性疾患である。 そのため、糖尿病性神経障害に対するCAの効果について研究が行われてきた。 DMマウスにおいて、CAは外耳道の聴覚機能を改善し、中枢聴覚経路の機能障害を緩和し、蝸牛外毛細胞損傷の回復に寄与し、神経腫を予防し、耳毛細胞を保護することが示された。 これらの効果は、CAによる聴覚機能の改善作用と一致する。 また、機械的爪圧試験により、CAはDM誘発神経障害性疼痛の緩和に有効であり、おそらく血糖値の低下と酸化ストレスの緩和を介したものと考えられた。
まとめと展望
CAは様々なソースから得られる天然物で、広い薬理学的範囲を持つものである。 既存の血糖降下剤と比較して、毒性や副作用が低い。 CAは多系統・多標的な薬理作用を有することから，DMに代表される複雑な病態やその合併症の治療に有用な臨床薬となる可能性がある。 しかしながら、本総説は、この目的でのCAの適用にはまだ多くの限界があることを示している。 第一に、異なる条件下でのDMの予防と治療におけるCAの使用にもかかわらず、作用機序と特異的標的が依然として不明であることである。 第二に、DMに適用されるCAの用量は、さらなる証拠によって確認される必要がある。 第三に，これまでの研究では，DN，DR，DPNにのみ焦点が当てられており，糖尿病性脳血管障害や糖尿病性心疾患は含まれていない。 第四に，CAと西洋の血糖降下剤，あるいは他の漢方薬との併用が可能であることである。 これらは、DMの最も顕著な影響である血糖を攻撃するために、毒性の低減と有効性の向上をもたらす可能性がある。 最後に，DMの予防と治療のための新薬としてCAを開発するには，安定性，溶解性，経口絶対バイオアベイラビリティの向上が必要である。
利益相反
著者は利益相反がないことを宣言した。
謝辞
本研究は、湖南省教育部科学研究基金（第17C0123号）および湖南省保健計画事業委員会科学研究基金（C2017010号）の支援を得た。 著者らは、専門的な言語サービスを提供してくれたEditSprings (https://www.editsprings.com/) に感謝の意を表したいと思います。