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JP7748115B2 - きのこ由来の概日リズム調節物質 - Google Patents
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JP7748115B2 - きのこ由来の概日リズム調節物質 - Google Patents

きのこ由来の概日リズム調節物質

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Description

本発明は、きのこ由来生理活性物質およびその用途に関する。詳細には、本発明は、きのこ由来の概日リズム調節物質およびそれを含む食品組成物、医薬組成物、化粧料組成物等に関する。なお、本願は、日本国特許出願第2021-072719号に対して優先権を主張するものである。該日本国特許出願の全内容を参照により本願に組み込む。
概日リズムとは、生物が本来保持している約24時間周期のリズムである。その乱れは概日リズム睡眠障害(航空機による長距離移動やシフト勤務などによって生じる社会的概日リズム睡眠障害を含む)の原因となるばかりでなく、生活習慣病やがんなどにも関連していることが明らかになってきている。概日リズムが腸内環境、免疫、認知、学習機能、薬剤代謝など、多岐にわたる生理機能に影響していることを示す研究も多く発表されてきている。これらの要因から、概日リズム改善に対する社会的ニーズが増大している。このようなニーズに答えるべく、概日リズム調節物質の探索が行われている(例えば、特許文献1~4)。しかしながら、これらの物質は、効果や安全性の点で必ずしも満足できるものではない。
特開平06-72874号公報 特開平11-515014号公報 特開2003-81829号公報 特開2010-215561号公報
概日リズム調節作用を有する新たな物質を見出す必要性があった。そのような物質を含む概日リズム調節用組成物、そのような物質を用いる概日リズム調節方法などを提供する必要性もあった。
上記課題を解決するために、本発明者らは、2000種近いきのこの抽出物ライブラリーを作成し、概日リズム調節物質に関してスクリーニングを行ったところ、食用とされるきのこであるツチナメコ(Cyclocybe erebia)の抽出物が非常に強力な概日リズム調節作用を有することを見出した。そして、本発明者らは、この抽出物から概日リズム調節物質を単離し、構造決定し、これらの物質が文献未記載のジテルペノイド、(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオール、および(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオールであると同定した。さらに本発明者らは、動物実験においてこれらの物質の概日リズム調節活性を確認した。かくして、本発明者らは本発明を完成させた。
したがって、本発明は以下のものを提供する:
(1)式I:
[式中、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、またはCORであり、R、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、OH、COOH、NR、NO、SOH、またはハロゲンであり、AはCH、O、S、またはNHであり、Rは水素またはC1-3アルキルであり、RおよびRは互いに独立して水素またはC1-3アルキルである]で示される化合物。
(2)R、RおよびRが互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルであり、R、R、RおよびRが互いに独立してメチルまたはエチルであり、AがCHである、(1)記載の化合物。
(3)R、RおよびRが水素であり、R、R、RおよびRがメチルであり、AがCHである、(2)記載の化合物。
(4)立体配置(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)を有する(1)~(3)のいずれか記載の化合物。
(5)式I’:
で示される(4)記載の化合物。
(6)式II:
[式中、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、またはCORであり、R、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、OH、COOH、NR、NO、SOH、またはハロゲンであり、Rは水素またはC1-3アルキルであり、RおよびRは互いに独立して水素またはC1-3アルキルであり、nは1-3の整数である]で示される化合物。
(7)R、RおよびRが互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルであり、R、R、RおよびRが互いに独立してメチルまたはエチルであり、nが1または2である、(6)記載の化合物。
(8)R、RおよびRが水素であり、R、R、RおよびRがメチルであり、nが1である、(7)記載の化合物。
(9)立体配置(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)を有する(6)~(8)のいずれか記載の化合物。
(10)式II’:
で示される(9)記載の化合物。
(11)(1)~(10)のいずれか記載の化合物を含む、概日リズム調節用の組成物。
(12)(5)記載の化合物および/または(10)記載の化合物を含む、(11)記載の組成物。
(13)Cyclocybe属のきのこの培養物を含む、概日リズム調節用の組成物。
(14)Cyclocybe属のきのこがツチナメコである、(13)記載の組成物。
(15)ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、(14)記載の組成物。
(16)食品組成物、医薬組成物または化粧料組成物である、(11)~(15)のいずれか記載の組成物。
(17)概日リズムの乱れに起因する健康障害を改善、治療または予防するための、(11)~(16)のいずれか記載の組成物。
(18)健康障害が概日リズム睡眠障害である、(17)記載の組成物。
(19)Cyclocybe属のきのこを培養し、培養物から(1)~(10)のいずれか記載の化合物を精製することを含む、(1)~(10)のいずれか記載の化合物の製造方法。
(20)Cyclocybe属のきのこがツチナメコである、(19)記載の方法。
(21)ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、(20)記載の方法。
(22)化合物が、(5)記載の化合物および/または(10)記載の化合物である、(19)~(21)のいずれか記載の方法。
(23)受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているツチナメコ。
さらに本発明は以下のものを提供する:
(24)(1)~(10)のいずれか記載の化合物を、概日リズム調節を要する対象に投与することを含む、概日リズム調節方法。
(25)化合物が、(5)記載の化合物および/または(10)記載の化合物である、(24)記載の方法。
(26)Cyclocybe属のきのこの培養物を、概日リズム調節を要する対象に投与することを含む、概日リズム調節方法。
(27)Cyclocybe属のきのこがツチナメコである、(26)記載の方法。
(28)ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、(27)記載の方法。
(29)概日リズムの乱れに起因する健康障害を改善、治療または予防するための、(24)~(28)のいずれか記載の方法。
(30)健康障害が概日リズム睡眠障害である、(29)記載の方法。
さらに本発明は以下のものを提供する:
(31)概日リズム調節における使用のための、(1)~(10)のいずれか記載の化合物。
(32)(5)記載の化合物および/または(10)記載の化合物である、(32)記載の化合物。
(33)概日リズム調節における使用のための、Cyclocybe属のきのこの培養物。
(34)Cyclocybe属のきのこがツチナメコである、(33)記載の培養物。
(35)ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、(34)記載の培養物。
(36)概日リズムの乱れに起因する健康障害の改善、治療または予防における使用のための、(31)または(32)記載の化合物、または(33)~(35)のいずれか記載の培養物。
(37)健康障害が概日リズム睡眠障害である、(36)記載の化合物または培養物。
さらに本発明は以下のものを提供する:
(38)概日リズム調節用の組成物を製造するための、(1)~(10)のいずれか記載の化合物の使用。
(39)化合物が、(5)記載の化合物および/または(10)記載の化合物である、(40)記載の使用。
(40)概日リズム調節用の組成物を製造するための、Cyclocybe属のきのこの培養物の使用。
(41)Cyclocybe属のきのこがツチナメコである、(40)記載の使用。
(42)ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、(43)記載の使用。
(43)組成物が、概日リズムの乱れに起因する健康障害を改善、治療または予防するために用いられる、(38)~(42)のいずれか記載の使用。
(44)健康障害が概日リズム睡眠障害である、(43)記載の使用。
本発明によれば、新規概日リズム調節物質、ならびにそれらを含む概日リズム調節用組成物などが提供される。本発明の概日リズム調節物質は概日リズム調節作用が大きい。しかも該物質は、可食きのこであるツチナメコ由来であるため、安全性が高い。したがって、該物質を含む概日リズム調節用組成物は、概日リズム調節作用が大きく、安全性が高い。さらに本発明によれば、Cyclocybe属のきのこの培養物を含む概日リズム調節用組成物が提供される。ツチナメコを含むCyclocybe属のきのこは食用に供されるものが多いので、Cyclocybe属のきのこの培養物を含む概日リズム調節用組成物もまた、概日リズム調節作用が大きく、安全性が高い。式Iおよび式IIで示される本発明の化合物およびその類縁体、ならびにCyclocybe属のきのこの培養物を含む組成物は、食品、医薬品、化粧品、ならびに時間栄養学等の分野に大きなインパクトを与えると考えられる。
図1は、ツチナメコ(TUFC 32157株)の培養濾液の酢酸エチル抽出物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、得られたヘキサン/アセトン=60/40(v/v)画分の概日リズム調節活性を示すフラフである。グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線は活性画分を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図2は、上記ヘキサン/アセトン=60/40(v/v)画分をODSカラムクロマトグラフィーにかけ、得られたメタノール/水=80/20(v/v)画分の概日リズム調節活性を示すフラフである。グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線は活性画分を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図3の上パネルは、上記メタノール/水=80/20(v/v)画分のHPLCチャートである。図3の下パネルは、ODSカラムによる分取HPLCによって精製されたFr.2中の活性物質の概日リズム調節活性を示すフラフである。図3の下パネルのグラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線は活性画分を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図4は、図3上パネルの保持時間4.5~5.0分のフラクションを80%アセトニトリル/0.1%酢酸を用いたODSカラムによるHPLCのチャートを示す。Fr.1およびFr.2をそれぞれ分取した。 図5は、単離されたFr.2中の活性物質のH NMRスペクトル(上パネル)および13C NMRスペクトル(下パネル)を示す。 図6は、Fr.1中の活性物質の概日リズム調節活性を示すグラフである。グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線はFr.1中の活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図7の左上パネルは、Fr.1を50%アセトニトリル/0.1%酢酸を用いたODSカラムに供して得られたHPLCのチャートである。図7の左下パネルは、Fr.1-2を70%メタノール/水を用いたODSカラムに供して得られたHPLCのチャートである。図7の右上パネルは、図7の左上のHPLCチャートの保持時間約11分のピークを分取して得られたフラクション(Fr.1-2)中の活性物質の概日リズム調節活性を示すグラフである。図7の右下のパネルは、図7の左下のHPLCチャートの保持時間約20分のピークを分取して得られたフラクション(Fr.1-2-6)中の活性物質の概日リズム調節活性を示すグラフである。右上パネルおよび左上パネルにおいて、グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線は活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図8は、Fr.2中の活性物質とFr.1-2-6中の活性物質のHおよび13C NMRスペクトルの比較を示す。 図9は、Fr.2中の活性物質の濃度依存的な振幅増大活性を示すグラフである。グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。細かい破線はFr.2中の活性物質3μg/ml添加系、粗い破線はFr.2中の活性物質10μg/ml添加系、実線はFr.2中の活性物質30μg/ml添加系、点線は溶媒のみ添加系の結果を示す。 図10は、概日リズムのピーク前にFr.2中の活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムの変化を示すグラフである。グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線はFr.2中の活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図11は、概日リズムのピーク後にFr.2中の活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムの変化を示すグラフである。グラフの横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線はFr.2中の活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。 図12は、明期から暗期に変わる1時間前(ZT11)に、Fr.2中の活性物質をBmal1レポーターマウス(株式会社ジーピーシー研究所)に投与した場合の(3日間にわたりZT11における投与を行った)、各時間におけるマウス肝臓の発光の変化を示す写真である。図中、青は発光値が低いことを、赤は発光値が高いことを示す。左3匹がFr.2中の活性物質投与群、右2匹がコントロール群である。 図13は、ZT11に、Fr.2中の活性物質をBmal1レポーターマウスに投与した場合の(3日間にわたりZT11における投与を行った)、各時間におけるマウス肝臓の発光値の変化を示すグラフである。横軸は測定時点を、縦軸は相対発光強度を示す。実線はFr.2中の活性物質をBmal1レポーターマウスに投与した場合の発光強度を、破線は溶媒のみをBmal1レポーターマウスに投与した場合の発光強度を示す。 図14は、明期から暗期に変わって1時間後(ZT13)に、Fr.2中の活性物質をBmal1レポーターマウスに投与した場合の(3日間にわたりZT13における投与を行った)、各時間におけるマウス肝臓の発光の変化を示す写真である。図中、青は発光値が低いことを、赤は発光値が高いことを示す。左3匹がFr.2中の活性物質投与群、右2匹がコントロール群である。 図15は、ZT13に、Fr.2中の活性物質をBmal1レポーターマウスに投与した場合の(3日間にわたりZT13における投与を行った)、各時間におけるマウス肝臓の発光値の変化を示すグラフである。横軸は測定時点を、縦軸は相対発光強度を示す。実線はFr.2中の活性物質をBmal1レポーターマウスに投与した場合の発光強度を、破線は溶媒のみをBmal1レポーターマウスに投与した場合の発光強度を示す。 図16は、Fr.1-2-6中の活性物質の概日リズム調節活性を示すフラフである。横軸は測定時間(h)、縦軸はDetrended Bioluminescence(counts/min)を示す。実線はFr.1-2-6中の活性物質を細胞に添加した場合の概日リズムを、破線は溶媒のみを細胞に添加した場合の概日リズムを示す。
本発明は、1の態様において、式Iで示される化合物を提供する。
式Iの化合物は、1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオールおよびその類縁体を包含する。式Iの化合物は、その誘導体を包含する。式Iの化合物は、その構造異性体および立体異性体を包含する。さらに式Iの化合物が塩および溶媒和物を形成しうる場合は、その塩および溶媒物も式Iの化合物に包含される。
式Iの化合物において、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、またはCORである。Rは水素またはC1-3アルキルである。好ましくは、R、RおよびRは互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルである。さらに好ましくは、R、RおよびRは水素である。
1-3アルキルは炭素数1~3個のアルキル基を意味し、メチル、エチル、プロピルおよびイソプロピル基を包含する。
式Iの化合物において、R、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、OH、COOH、NR、NO、SOH、またはハロゲンである。RおよびRは互いに独立して水素またはC1-3アルキルである。C1-3アルキルにつていては上で説明したとおりである。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素を包含する。好ましくは、R、R、RおよびRは互いに独立してメチルまたはエチルである。さらに好ましくは、R、R、RおよびRはメチルである。
AはCH、O、S、またはNHである。好ましくは、AはCHである。
好ましい式Iの化合物は、R、RおよびRが互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルであり、R、R、RおよびRが互いに独立してメチルまたはエチルであり、AがCHである化合物である。さらに好ましい式Iの化合物は、R、RおよびRが水素であり、R、R、RおよびRがメチルであり、AがCHである化合物、すなわち、1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオールである。この化合物の好ましい立体配置は(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)である。したがって、本発明の特に好ましい式Iの化合物の1つは(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオール(式I’の化合物)である。
本発明は、もう1つの態様において、式IIで示される化合物を提供する。
式IIの化合物は、1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオールおよびその類縁体を包含する。式Iの化合物は、その誘導体を包含する。式IIの化合物は、その構造異性体および立体異性体を包含する。さらに式IIの化合物が塩および溶媒和物を形成しうる場合は、その塩および溶媒和物も式IIの化合物に包含される。
式IIの化合物において、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、またはCORである。Rは水素またはC1-3アルキルである。好ましくは、R、RおよびRは互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルである。さらに好ましくは、R、RおよびRは水素である。
1-3アルキルは炭素数1~3個のアルキル基を意味し、メチル、エチル、プロピルおよびイソプロピル基を包含する。
式IIの化合物において、R、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、OH、COOH、NR、NO、SOH、またはハロゲンである。RおよびRは互いに独立して水素またはC1-3アルキルである。C1-3アルキルについては上で説明したとおりである。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素を包含する。好ましくは、R、R、RおよびRは互いに独立してメチルまたはエチルである。さらに好ましくは、R、R、RおよびRはメチルである。
式IIの化合物において、nは0、1、2または3である。好ましくは、nは1または2である。さらに好ましくは、nは1である。
好ましい式IIの化合物は、R、RおよびRが互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルであり、R、R、RおよびRが互いに独立してメチルまたはエチルであり、nが1または2である化合物である。さらに好ましい式IIの化合物は、R、R、およびRが水素であり、R、R、RおよびRがメチルであり、nが1である化合物、すなわち1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオールである。この化合物の好ましい立体配置は(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)である。したがって、本発明の特に好ましい式IIの化合物の1つは(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオール(式II’の化合物)である。
式Iの化合物および式IIの化合物は概日リズム調節活性を有する。概日リズムは、生物が本来保持している約24時間周期のリズムである。本明細書において、概日リズムの調節は、概日リズムの周期を短くする、または長くすること、位相を前進させること、または後退させること、あるいは振幅を大きくすることを包含する。
概日リズムの乱れは、航空機による長距離移動による時差ボケ、シフト勤務などによって生じる社会的時差ボケ、および概日リズム睡眠障害の原因となるばかりでなく、生活習慣病やがんなどにも関連していることが明らかになってきている。概日リズムが腸内細菌、免疫、認知および学習機能、肌機能やエネルギー代謝、薬剤や栄養素の吸収、代謝、排泄など、多岐にわたる生理機能に影響していることを示す研究も多く発表されてきている。これらの要因から、消費者の概日リズム改善物質への関心は非常に高く、社会的ニーズも急増している。
式Iの化合物および/または式IIの化合物を用いて概日リズムを調節することにより、概日リズムの乱れに起因する様々な疾病や障害を改善、治療または予防することができる。概日リズムの乱れに起因する障害としては、概日リズム睡眠障害(例えば睡眠相後退症候群、睡眠相前進症候群、非24時間睡眠覚醒症候群、不規則型睡眠覚醒パターン、交代勤務による睡眠障害、時差症候群(いわゆる時差ボケ)など)、腸内細菌叢の乱れ、免疫機能の低下、認知および学習機能の低下、薬剤の代謝異常、ならびに生活習慣病やがんなどが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、式Iの化合物および/または式IIの化合物を用いて概日リズム睡眠障害を改善、治療または予防してもよい。概日リズムの調節のために、式Iの化合物を用いてもよく、式IIの化合物を用いてもよく、式Iの化合物と式IIの化合物を併用してもよく、あるいは式Iの化合物および/または式IIの化合物を他の概日リズム調節剤あるいは睡眠改善剤と併用してもよい。
例えば式I’の化合物は、動物において概日リズムの位相を後退させることができる(実施例の(7)(iii)、図12、図13、図14、図15参照)。したがって、例えば式I’の化合物を、概日リズムの位相を後退させるために用いてもよい。例えば式I’の化合物を、例えば体内時計が早まりすぎるのを抑制するために使用してもよい。体内時計が早まりすぎるのを抑制することによって、例えば極端な早寝早起きになりすぎる生活パターンを改善することができる。このような使用は、特に高齢者において有用でありうる。
本発明においては、株式会社ジーピーシー研究所が開発した、概日リズムレポーターマウス由来の細胞(GP-M02-P2)を用いて概日リズム調節物質をスクリーニングした。このマウスには、概日リズムを形成する時計遺伝子のひとつbmal1遺伝子(bmal1)のプロモーター下流にルシフェラーゼ遺伝子が挿入されている。このマウス由来の細胞にサンプルを添加して発光の変化を調べることにより、概日リズムに直接働きかける物質の取得が可能になる。本発明の式Iの化合物および式IIの化合物の概日リズムの調節活性は、上記マウス由来の細胞を用いて確認されたので、本発明の式Iの化合物および式IIの化合物は、概日リズムに直接働きかける物質である。これに対して、既存の機能性表示食品やサプリメント等の睡眠改善製品は、アミノ酸や神経伝達物質、アロマオイル等を含むものであり、中枢神経の鎮静作用や深部体温の変化、ストレスの緩和等が作用メカニズムと考えられている。したがって、本発明で得られた式Iの化合物および/または式IIの化合物を睡眠改善製品に応用した場合、既存の睡眠改善製品とは異なる昼夜の生体リズムのメリハリや概日リズムの改善による自然な睡眠を誘発する新しい作用メカニズムを持つ製品が得られる。
したがって、本発明は、もう1つの態様において、式Iの化合物および/または式IIの化合物を含む、概日リズム調節用組成物を提供する。この態様の組成物を、概日リズムの乱れに起因する健康障害を改善、治療または予防に使用してもよい。例えば、この態様の組成物を概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防に使用してもよい。
上記組成物は、食品組成物、医薬組成物、または化粧料組成物であってもよい。
本発明の組成物が食品組成物である場合、その形態は特に限定されず、固形、半固形、液体等いずれの形態であってもよい。食品には飲料も含まれる。また、食品組成物はいわゆるトクホや機能性表示食品等の健康食品やサプリメントを含む。食品組成物の製造方法は当業者に公知である。健康食品やサプリメントの形態は医薬組成物の形態に準じるものであってもよく、例えば錠剤、カプセル、粉末、顆粒、ドリンク、ドロップなどの形態であってもよい。健康食品やサプリメントは、医薬組成物の製造方法に準じた方法により製造されてもよい。
本発明の組成物が医薬組成物である場合、剤形は特に限定されず、錠剤、顆粒、粉末、カプセル、ドリンク、シロップ、ドロップなどの経口剤、クリーム、ジェル、軟膏、パスタなどの塗布剤のほか、注射剤、輸液剤などが例示される。医薬組成物は、適当な担体または賦形剤とともに処方される。医薬組成物の製造方法は当業者に公知である。
本発明の組成物が化粧料組成物である場合、その形態は特に限定されず、例えばローション、クリーム、ジェル、乳液、ファンデーション、シャンプー、リンス、石けん、ボディーソープ、入浴剤などであってもよい。化粧料組成物の製造方法は当業者に公知である。
本発明の組成物の摂取量、投与量または使用量は、概日リズム調節効果を見ながら、適宜決定、変更されうる。
本発明の式Iの化合物および式IIの化合物は、Cyclocybe属のきのこであるツチナメコ(Cyclocybe erebia)の培養物から得られた。したがって、本発明は、もう1つの態様において、Cyclocybe属のきのこの培養物を含む、概日リズム調節用組成物を提供する。Cyclocybe属のきのことしては、Cyclocybe erebia、Cyclocybe aegerita、Cyclocybe cylindraceaなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、この態様の組成物は、ツチナメコ(Cyclocybe erebia)の培養物を含む。より好ましくは、この態様の組成物は、受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されたツチナメコの培養物を含む。この態様の組成物を概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防に使用してもよい。この態様の組成物は、医薬組成物、食品組成物または化粧料組成物であってもよい。
本発明において、Cyclocybe属のきのこの培養物は、Cyclocybe属のきのこを培地で培養して得られる培養物全体(菌糸および培地)、菌糸、培養濾液のいずれであってもよい。きのこの培養物は、ホモジナイザー等の公知の手段により菌糸を破砕して得られた抽出物であってもよい。きのこの培養物は、公知の手段・方法にて濃縮物(エキス)、乾燥品(例えば凍結乾燥品)、粉末、ペレット、顆粒などに成形されてもよい。好ましくは、きのこの培養物は培養濾液である。培養濾液は、フィルターや遠心分離機を用いてきのこの培養物から菌糸を除いたものである。溶媒抽出やクロマトグラフィーなどの公知の手段、方法を用いて培養濾液を精製してもよく、凍結乾燥などの公知の手段、方法を用いて濃縮してもよい。本発明において、好ましくは、Cyclocybe属のきのこの培養物は式Iの化合物および/または式IIの化合物を含むものである。
本発明は、さらなる態様において、式Iの化合物および/または式IIの化合物を対象に投与することを含む、該対象における概日リズムの調節方法を提供する。上記概日リズムの調節は、概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防であってもよい。
本発明は、さらなる態様において、対象における概日リズムの調節における使用のための式Iの化合物および/または式IIの化合物を提供する。上記概日リズムの調節は、概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防であってもよい。
本発明は、さらなる態様において、対象における概日リズムの調節のための組成物の製造における、式Iの化合物および/または式IIの化合物の使用を提供する。上記概日リズムの調節は、概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防であってもよい。
本発明は、さらなる態様において、Cyclocybe属のきのこの培養物を対象に投与することを含む、該対象における概日リズムの調節方法を提供する。上記概日リズムの調節は、概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防であってもよい。
本発明は、さらなる態様において、対象における概日リズムの調節における使用のためのCyclocybe属のきのこの培養物を提供する。上記概日リズムの調節は、概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防であってもよい。
本発明は、さらなる態様において、対象における概日リズムの調節のための組成物の製造における、Cyclocybe属のきのこの培養物の使用を提供する。上記概日リズムの調節は、概日リズム睡眠障害の改善、治療または予防であってもよい。
本発明は、さらにもう1つの態様において、Cyclocybe属のきのこを培養し、培養物から式Iの化合物および/または式IIで示される化合物を精製することを含む、式Iの化合物および/または式IIの化合物の製造方法を提供する。
Cyclocybe属のきのこの培養方法は公知である。培養条件は、使用するきのこの種類、必要とされる式Iの化合物および/または式IIの化合物の量などを考慮して、適宜選択することができる。例えば、モルト液体培地中、20~30℃でツチナメコを2週間~2ヶ月培養してもよい。培養物に関しては上で説明したとおりである。式Iの化合物および/または式IIの化合物の製造にはツチナメコを用いることが好ましく、受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されたツチナメコを用いることがさらに好ましい。上記寄託菌株を用いた場合、概日リズム調節活性を有する主な生成物として、(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオールおよび(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオールが得られる。
培養物からの式Iの化合物および/または式IIの化合物の精製は、溶媒抽出、クロマトグラフィー等の公知の手段、方法を用いて行うことができる。例えば、酢酸エチル等の有機溶媒を用いて培養物を抽出し、活性画分を得てもよい。クロマトグラフィー例としては、ODSカラム等を用いる逆相カラムクロマトグラフィー、シリカゲルカラム等を用いる順相カラムクロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー等が挙げられる。精製を行うことによって、培養物から式Iの化合物および/または式IIの化合物を単離してもよく、式Iの化合物および/または式IIの化合物を多く含む画分を得てもよい。
本発明は、さらにもう1つの態様において、受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されたツチナメコを提供する。本菌を培養して培養物を得て、培養物から式Iの化合物および式IIの化合物を得ることができる。
特に断らないかぎり、本明細書で用いる用語は、生物学、生化学、化学、薬学、医学、時間栄養学等の分野において通常に理解されている意味に解される。
以下に実施例を示して本発明をより詳細かつ具体的に説明するが、実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
(1)概日リズム調節物質のスクリーニング方法
鳥取大学附属菌類きのこ遺伝資源研究センターが保有するきのこの菌株を液体培養し、菌体と培養濾液から抽出物を作成した。人工培養が困難な菌株については、野外で採取した子実体から抽出物を作成した。
株式会社ジーピーシー研究所が開発した、概日リズムレポーターマウス由来の細胞(GP-M02-P2)を実験に使用した。この細胞は、概日リズムを形成する時計遺伝子のひとつbmal1遺伝子(bmal1)のプロモーター下流にルシフェラーゼ遺伝子が挿入されたマウスに由来する。この細胞にきのこ抽出物サンプルを添加し、発光の変化を調べることにより、概日リズムへの影響について調べた。
(2)概日リズム調節物質のスクリーニング結果
1760個のサンプルのスクリーニングを行い、24個のサンプルが概日リズムに影響を与えることを見出した。
(3)概日リズム調節物質の単離および同定
食用きのこであるツチナメコ(TUFC 32157株)を大量培養し、活性物質の単離および同定を行った。ツチナメコをモルト培地に移植し、1ヶ月間25℃で培養した。培養液を吸引濾過により濾液と菌糸体に分離した。培養濾液を酢酸エチルで抽出したところ450mgの抽出物が得られた。酢酸エチル抽出物に概日リズム調節活性が見られたので、これをさらにヘキサンとアセトンを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィー、次いで水とメタノールを用いたODSカラムクロマトグラフィーによって分画した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーではヘキサン/アセトン=60/40(v/v)画分(収量145.7mg)に、ODSカラムクロマトグラフィーではメタノール/水=80/20(v/v)画分(収量57.6mg)に活性が見られた。上記各画分の概日リズム調節活性を、図1および図2に示す。ODSカラムクロマトグラフィーにて得られたメタノール/水=80/20(v/v)画分中に含まれる、保持時間4.5~5.0分のフラクション(図3上パネル参照)を、80%アセトニトリル/0.1%酢酸を用いたODSカラムによる分取HPLCによって精製した(HPLCチャートを図4に示す)。保持時間7分のフラクション(Fr.1)から活性物質2.2mgを得た。保持時間10分のフラクション(Fr.2)から活性物質16.9mgを得た。Fr.2中の活性物質の概日リズム調節活性を図3下パネルに示す。
(4)Fr.2中の活性物質の同定
続いて、Fr.2中の活性物質をエレクトロスプレイイオン化質量分析(ESI-MS)および高分解能質量分析(HR ESI MS)によって分析したところ、分子量が318、分子式がC2030であることがわかった。
ESI-MS
Positive:m/z 341[M+Na]+,382[M+Na+ACN]+
Negative:m/z 318[M+Cl]-,363[M+HCOO]-
HR ESI MS
Positive:m/z 341.2078 C20H30O3Na(Δ=-0.876)
Negative:m/z 353.1890 C20H30O3Cl(Δ=1.181)
さらに、一次元および二次元NMRの解析から、この化合物は下式:
で示される構造を有する文献未記載のジテルペノイド、1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオールであることが明らかとなった。この化合物のH NMRスペクトルおよび13C NMRスペクトルを、それぞれ図5の上パネルおよび下パネルに示す。
(5)Fr.2中の活性物質の立体構造決定
上と同様の方法にて、ツチナメコ(TUFC 32157株)を培養し、培養液からFr.2を得た。Fr.2中の活性物質を少量のトルエンに加熱溶解させた後、放冷して室温とし、さらに4℃に冷却して、単結晶を得た。単結晶をX線結晶構造解析に供したところ、2分子の化合物は、結晶中で分子間水素結合により中空構造を持つドーナツ状の12量体を形成しており、その内部にトルエン分子が包接されていることがわかった。さらに、2θmax=152.334°でデータ処理・構造解析を行ったところ、非対称単位中に12分子の化合物と、7分子のトルエンが存在していることがわかった。得られた12分子の構造はすべて予想構造と一致し、同一の立体配置(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)を持っていた。これらの結果から、Fr.2中の活性物質を、(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-7-メチレン-1a,2,4a,5,6,7,7a,7b-オクタヒドロ-1H-シクロプロパ[e]アズレン-5,6-ジオールと同定した。本化合物の立体構造を含めた構造式を以下に示す。
(6)Fr.1中の活性物質の同定
上と同様の方法にて、ツチナメコ(TUFC 32157株)を培養し、培養液からFr.1を得た。Fr.1中の活性物質の概日リズム調節活性を調べたところ、位相後退作用が認められた(図6)。Fr.1を50%アセトニトリル/0.1%酢酸を用いたODSカラムに供したところ、HPLCチャート上に5つのピークが認められた(図7左上パネル)。保持時間約11分のフラクション(Fr.1-2)を分取した。Fr.1-2中に含まれる活性物質の概日リズム調節活性を図7右上パネルに示す。Fr.1-2を、70%メタノール/水を用いたODSカラムに供したところ、HPLCチャート上に6つのピークが認められた(図7左下パネル)。保持時間約20分のフラクション(Fr.1-2-6)を分取した。Fr.1-2-6中に含まれる活性物質の概日リズム調節活性を図7右下パネルに示す。Fr.1-2-6中に含まれる活性物質は、振幅増大作用および位相後退作用を有していることがわかった。Fr.1-2-6中に含まれる活性物質について構造解析を行った。
Fr.2中の活性物質とFr.1-2-6中の活性物質のH NMRおよび13C NMRスペクトルを比較し(図8)、H COSY、HMQC、HMBC等を考慮して、Fr.1-2-6中の活性物質の構造と立体配置を決定した。この化合物は下式:
で示される構造を有する文献未記載のジテルペノイド、1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオールであることが明らかとなった。この化合物は(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)の立体配置を持っていた。これらの結果から、Fr.1-2-6の活性物質を、(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)-1-(1-ヒドロキシ-4-メチルペント-3-エン-1-イル)-1,4-ジメチル-1,1a,2,4a,5,6,7a,7b-オクタヒドロスピロ[シクロプロパ[e]アズレン-7,2’オキシラン]-5,6-ジオールと同定した。本化合物の立体構造を含めた構造式を以下に示す。
(7)Fr.2中の活性物質(式I’)の概日リズム調節活性
以下の(i)、(ii-1)および(ii-2)の実験において、株式会社ジーピーシー研究所が開発した、概日リズムレポーターマウス由来の細胞(GP-M02-P2)を使用した。以下に基本的な実験手順を示す。
1日目:細胞(GP-M02-P2)を測定用ディッシュに播種した。
2日目:細胞播種から24時間後にデキサメタゾンにより同調処理を2時間実施した。2時間後、基質含有培地に置換してリズム測定を開始した。
3~7日目:5日間の発光測定により細胞のリズムデータを取得した。
(i)概日リズム調節活性の濃度依存性
2日目に、Fr.2中の活性物質を添加した培地を用いてリズム測定を開始した。培地中のFr.2中の活性物質の濃度は3μg/ml、10μg/mlおよび30μg/mlであった。結果を図9に示す。Fr.2中の活性物質は、濃度依存的に振幅を変化させることが確認された。
(ii)細胞への添加タイミングによる作用の違い
事前に実験を行って、2日目から測定し続けた概日リズムの最初のピーク到達時間を予測した(3日目の午前中に最初のピークを迎えることがわかった)。
(ii-1)ピーク前添加
3日目のピーク到達予測時間の2時間前に測定中の細胞の培地中にFr.2中の活性物質を添加し、測定を再開した。結果を図10に示す。この実験では、Fr.2中の活性物質は位相後退作用を示した。
(ii-2)ピーク後添加
3日目のピーク到達予測時間の4時間後に測定中の細胞の培地中にFr.2中の活性物質を添加し、測定を再開した。結果を図11に示す。この実験では、Fr.2中の活性物質は振幅増大、および位相前進作用を示した。
これらの実験から、Fr.2中の活性物質は、添加のタイミングによって位相を前進させたり、後退させたり、あるいは位相に変化を生じさせなかったりすることがわかった。
(iii)マウス概日リズムに対する影響
概日リズムを形成する時計遺伝子のひとつbmal1遺伝子(bmal1)のプロモーター下流にルシフェラーゼ遺伝子が挿入されているマウス(Bmal1レポーターマウス)(株式会社ジーピーシー研究所)を用いて実験を行った。明期から暗期に変わる1時間前(ZT11)または明期から暗期に変わって1時間後(ZT13)に、Fr.2中の活性物質(5mg/kg)をBmal1レポーターマウスに投与した。3日間にわたって各タイミングにおいてFr.2中の活性物質を投与した。いずれの実験系においてもZT15(明期から暗期に変わって3時間後)から24時間、4時間おきにマウスの発光値を測定した。発光基質(D-ルシフェリン)をマウス皮下に投与し、投与10分後に発光値を測定した。コントロール系では溶媒(DMSO)のみを投与した。
ZT11におけるFr.2中の活性物質の投与の結果を図12および図13に示す。ZT13におけるFr.2中の活性物質の投与の結果を図14および図15に示す。いずれの実験系においても、位相の後退が確認された。
以上より、Fr.2中の活性物質は動物において概日リズムを変化させることがわかった。
(8)Fr.1-2-6中の活性物質(式II’)の概日リズム調節活性
上記(7)(i)と同様の試験を行った。結果を図16に示す。Fr.1-2-6中の活性物質が振幅増大、および位相後退作用を示すことがわかった。
本発明は、食品、医薬品および化粧品の分野、ならびに時間栄養学の研究等の分野において非常に有用である。
本願明細書に記載されたツチナメコ(鳥取大学農学部附属菌類きのこ遺伝資源センターTUFC 32157株)は、千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室にある独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許微生物寄託センターに寄託され、2021年3月31日付けで受領番号NITE AP-03453を付与された。本菌は、2021年4月26日付けで受託番号NITE P-03453を付与された(受託日:2021年3月31日)(国内寄託)。次いで、本菌は、2022年3月15日付で受託番号NITE BP-03453を付与された(受託日:2021年3月31日)(国際寄託)。

Claims (21)

  1. 式I:
    [式中、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、またはCORであり、R、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、OH、COOH、NR、NO、SOH、またはハロゲンであり、AはCH、O、S、またはNHであり、Rは水素またはC1-3アルキルであり、RおよびRは互いに独立して水素またはC1-3アルキルである]で示される化合物。
  2. 、RおよびRが互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルであり、R、R、RおよびRが互いに独立してメチルまたはエチルであり、AがCHである、請求項1記載の化合物。
  3. 、RおよびRが水素であり、R、R、RおよびRがメチルであり、AがCHである、請求項2記載の化合物。
  4. 立体配置(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)を有する請求項1~3のいずれか1項記載の化合物。
  5. 式I’:
    で示される請求項4記載の化合物。
  6. 式II:
    [式中、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、またはCORであり、R、R、RおよびRは互いに独立して水素、C1-3アルキル、OH、COOH、NR、NO、SOH、またはハロゲンであり、Rは水素またはC1-3アルキルであり、RおよびRは互いに独立して水素またはC1-3アルキルであり、nは0-3の整数である]で示される化合物。
  7. 、RおよびRが互いに独立して水素、メチル、エチルまたはアセチルであり、R、R、RおよびRが互いに独立してメチルまたはエチルであり、nが1または2である、請求項6記載の化合物。
  8. 、RおよびRが水素であり、R、R、RおよびRがメチルであり、nが1である、請求項7記載の化合物。
  9. 立体配置(1R,1aS,4aR,5R,6S,7S,7aR,7bS)を有する請求項6~8のいずれか1項記載の化合物。
  10. 式II’:
    で示される請求項9記載の化合物。
  11. 請求項1~10のいずれか1項記載の化合物を含む、概日リズム調節用の組成物。
  12. 請求項5記載の化合物および/または請求項10記載の化合物を含む、請求項11記載の組成物。
  13. Cyclocybe属のきのこであるツチナメコの培養物を含む、概日リズム調節用の組成物。
  14. ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、請求項13記載の組成物。
  15. 食品組成物、医薬組成物または化粧料組成物である、請求項11~14のいずれか1項記載の組成物。
  16. 概日リズムの乱れに起因する健康障害を改善、治療または予防するための、請求項11~15のいずれか1項記載の組成物。
  17. 健康障害が概日リズム睡眠障害である、請求項16記載の組成物。
  18. Cyclocybe属のきのこであるツチナメコを培養し、培養物から請求項1~10のいずれか1項記載の化合物を精製することを含む、請求項1~10のいずれか1項記載の化合物の製造方法。
  19. ツチナメコが受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているものである、請求項18記載の方法。
  20. 化合物が、請求項5記載の化合物および/または請求項10記載の化合物である、請求項18または19のいずれか1項記載の方法。
  21. 受託番号NITE BP-03453として独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されているツチナメコ。
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