植物性化学物質の生体内利用率と代謝

生体内利用率とは、摂取された植物性化学物質が活性型で循環系に到達する割合であり、代謝とは、腸、肝臓、組織においてこれらの化合物に作用する一連の変換過程を指す。これらが一体となって、実際に標的組織に到達する分子を決定するが、それらの分子は食品中に存在する親化合物とは著しく異なることが多い。

Definition

植物性化学物質の生体内利用率と代謝とは、食事由来の植物性化学物質が食品から放出され、吸収され、抱合され、腸内微生物および宿主酵素によって変換され、分布し、排泄される過程、およびこれらの過程が組織に到達する化合物の濃度と化学的同一性をどのように形成するかを研究することである。

Scope

このトピックでは、植物性化学物質の吸収決定因子（食品マトリックス、化学形態、溶解度）、循環代謝物を生成する第II相抱合および腸内微生物代謝、ポリフェノールとカロテノイドの典型的には低く変動性の高い生体内利用率、およびそれらが生物学的効果の解釈に与える影響について扱う。これは生化学と栄養学の参考文献であり、食事指導ではない。

Core questions

• 食事性植物性化学物質の吸収量を決定する要因は何か？
• 第II相抱合と腸内微生物は、摂取後の植物性化学物質をどのように変換するのか？
• 循環する代謝物が食品中の親化合物と異なることが多いのはなぜか？
• 生体内利用率は、植物性化学物質の健康効果の解釈をどのように複雑にするのか？

Key concepts

• 生体内利用率と生物学的有効性
• 食品マトリックスと食品からの放出
• 第II相抱合（グルクロン酸抱合、硫酸抱合、メチル化）
• 腸内微生物代謝と微生物代謝物
• 腸肝循環と排泄
• 個体間変動性

Key theories

代謝物駆動型生物活性

親植物性化学物質は広範に抱合され代謝されるため、循環して組織に到達する化合物は主に代謝物である。したがって、生物活性は食品由来の親化合物ではなく、これらの形態に帰属されるべきである。

食品マトリックスとマイクロバイオームが決定要因となる理論

生体内利用率は、食品マトリックス、化学形態、および腸内微生物叢に強く依存しており、これが植物性化学物質曝露における大きな個体間および食品間の変動性を説明する。

Mechanisms

摂取後、植物性化学物質は吸収される前に食品マトリックスから放出されなければならない。多くのポリフェノールは小腸で吸収され、そこで広範な第II相抱合（グルクロン酸抱合、硫酸抱合、メチル化）を受けるため、主に遊離アグリコンではなく抱合体として循環する。大部分は大腸に到達し、そこで腸内微生物がそれらを切断し、より小さなフェノール性代謝物に変換し、それ自体が吸収されることがある。親油性のカロテノイドは、吸収のためにミセル形成と食事性脂肪に依存する。抱合体は腸肝循環を受けることがあり、その結果生じる血漿濃度は一般的に低く、一時的であり、個人間および食品源間で非常に変動が大きい。

Clinical relevance

生体内利用率と代謝は、in vitroで測定された植物性化学物質の抗酸化能がin vivoでの効果をしばしばうまく予測できない理由、および植物性化学物質が豊富な食品に対する反応が人によって異なる理由を説明する。この項目は、メカニズム的および栄養学的証拠の解釈を助けることを目的としており、個人の食事やサプリメントの決定の根拠となるものではない。

Evidence & guidelines

ヒトの生体内利用率研究の系統的編集とメカニズム的レビューにより、ほとんどの食事性植物性化学物質は、低く変動性の高い濃度で代謝物として血漿に到達することが確立されている。これが、in vitroの抗酸化アッセイをin vivoの利益と同一視することに対してレビューが警告する主要な理由である。ここでは臨床ガイドラインは発行されない。

History

初期の植物性化学物質研究では、親化合物が直接作用すると仮定されることが多かったが、2000年代初頭からのヒトの生体内利用率に関する系統的レビュー、特にManachらによるものは、低く変動性の高い吸収と広範な代謝を記録した。その後、腸内マイクロバイオームへの注目が高まり、微生物代謝物が主要な寄与因子であることが確立され、植物性化学物質の生物活性の理解が再構築された。

Debates

植物性化学物質のどの形態が、観察される効果に生物学的に責任があるのか？

親化合物は低レベルで循環し、高度に代謝されるため、植物性化学物質が豊富な食事に起因する生物学的効果が、抱合体、微生物代謝物、または一時的な親化合物のいずれによるものかについて議論が続いている。

Key figures

• Claudine Manach
• Gary Williamson
• Augustine Scalbert
• Alan Crozier
• Robert M. Russell

Seminal works

• manach-2005
• manach-2004
• del-rio-2013

Frequently asked questions

循環する植物性化学物質が食品中のものと異なるのはなぜですか？

吸収後、植物性化学物質は宿主酵素によって抱合され、腸内細菌によって変換されるため、血液中に見られる分子は通常、食品中に存在する元の化合物ではなく代謝物です。

抗酸化食品を理解する上で、生体内利用率が重要なのはなぜですか？

化合物は、吸収されて組織に到達して初めて作用することができます。多くの植物性化学物質は吸収が悪く変動性があるため、in vitroでの抗酸化力はin vivoでの効果を確実に予測するものではありません。