活性酸素を介したJNK, Akt, AMPKシグナル伝達の制御によるフコイダンのメタボリックシンドローム対策効果

Anti-Metabolic Syndrome Effects of Fucoidan from via Reactive Oxygen Species-Mediated Regulation of JNK, Akt, and AMPK Signaling.

• Xueliang Wang
• Xindi Shan
• Yunlou Dun
• Chao Cai
• Jiejie Hao
• Guoyun Li
• Kaiyun Cui
• Guangli Yu

抄録

最近の研究では、食物繊維がメタボリックシンドローム（MetS）を改善することが報告されています。しかし、フコイダンのメタボリックシンドローム（MetS）に対する効果はまだ明らかにされていませんでした。本研究では、フコイダン（FvF）のメタボリックシンドローム抑制効果を評価し、そのメカニズムを明らかにしました。in vitro では、FvF の処置はパルミチン酸ナトリウム (PA) によって誘発されるインシュリン抵抗性 (IR) のグループと比較される活性酸素種 (ROS) のレベルを著しく下げました。また、C-Jun N末端キナーゼ（JNK）のリン酸化レベルが有意に低下し、プロテインキナーゼB（pAkt）のリン酸化レベルが増加した。このように、FvFは活性酸素を介したJNKとAktのシグナル伝達経路を介してグルコース消費量を増加させ、IRを緩和させた。さらに、これらの変化は、アデノシン5'-一リン酸修飾プロテインキナーゼ（AMPK）とその下流標的（HMG-CoA還元酵素（HMGCR）、アセチル-CoAカルボキシラーゼ（ACC）、ステロール調節エレメント結合タンパク質-1c（SREBP-1C）など）の活性化を伴っており、IR HepG2細胞の脂質代謝を改善した。In vivoでは、FvFはMetSマウスの高血糖を改善し、血清インスリン値を低下させた。さらに、in vitro（Caco-2単分子膜モデル）、semi-in vivo（everted gut sacモデル）および経口グルコース耐性試験（OGTT）によるグルコース輸送の阻害を評価した結果、FvFは血中へのグルコースの吸収を有意に減少させ、MetSマウスの血糖値およびIRを改善できることが示された。さらに、FvFは血清トリグリセリド（TG）、総コレステロール（TC）、低密度リポ蛋白コレステロール（LDL-C）レベルと肝臓脂質蓄積を減少させ、一方、MetSマウスの血清高密度リポ蛋白コレステロール（HDL-C）レベルを増加させました。したがって、FvFは、IRを緩和し、グルコース輸送を阻害し、脂質代謝を調節することで、MetSの治療薬としての可能性があると考えられます。

Recent studies have reported that dietary fiber improved metabolic syndrome (MetS). However, the effects of fucoidans on MetS were still not clear. In this study, we evaluated the activity of fucoidan from (FvF) on attenuating MetS and first elucidated the underlying mechanism. In vitro, FvF treatment remarkably lowered the level of reactive oxygen species (ROS) compared with the sodium palmitate (PA)-induced insulin resistance (IR) group. The phosphorylation level of c-Jun N-terminal kinase (JNK) was significantly decreased, while phosphorylation of protein kinase B (pAkt) level increased, compared with that of the HepG2 cells treated with PA. Thus, FvF increased glucose consumption and relieved IR via ROS-mediated JNK and Akt signaling pathways. In addition, these changes were accompanied by the activation of adenosine 5'-monophosphate-ativated protein kinase (AMPK) and its downstream targets (e.g., HMG-CoA reductase (HMGCR), acetyl-CoA carboxylase (ACC), and sterol-regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1C)), which improved lipid metabolism in IR HepG2 cells. In vivo, FvF improved hyperglycemia and decreased serum insulin level in mice with MetS. Furthermore, we evaluated the inhibition of glucose transport by in vitro (Caco-2 monolayer model), semi-in vivo (everted gut sac model) and oral glucose tolerance test (OGTT), which indicated that FvF could significantly reduce the absorption of glucose into the blood stream, thus it could improve blood-glucose levels and IR in mice with MetS. Moreover, FvF decreased serum triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) levels and liver lipid accumulation, while increased the serum high density lipoprotein cholesterol (HDL-C) level in mice with MetS. Therefore, FvF could be considered as a potential candidate for the treatment of MetS by alleviating IR, inhibiting glucose transportation, and regulating lipid metabolism.