市販のホエイ製品は、細菌性エンドトキシン・リポ多糖類（LPS）誘発炎症をin vitroで抑制するグリコマクロペプチド強化活性を有し、腸管バリア機能を促進する

Commercial whey products promote intestinal barrier function with glycomacropeptide enhanced activity in downregulating bacterial endotoxin lipopolysaccharides (LPS)-induced inflammation in vitro.

• Shirley Arbizu
• Boon Chew
• Susanne U Mertens-Talcott
• Giuliana Noratto

抄録

チーズホエーには、複数の健康増進効果を示す生理活性化合物が含まれている。本研究では、市販のホエイ製品（CWP）であるホエイ蛋白質単離物（WPI）、ガラクトオリゴ糖ホエイ蛋白質濃縮物（GOS-W）およびグリコマクロペプチド（GMP）について、HT29-MTX 腸管ゴブレット細胞および Caco-2 上皮細胞を用いて、in vitro で腸管の健康を改善する可能性を評価することを目的としています。HT29-MTX培養の結果、WPIはGOS-WやGMPと比較して高い活性酸素産生抑制効果を示した。しかし、GMPは他のCWPと比較して、リポ多糖(LPS)誘導性TLR-4炎症経路を最も強力に抑制していた。両細胞株で評価した上皮の完全性のバイオマーカーは、HT29-MTXではタイトジャンクションタンパクであるclaudin-1, claudin-3, occludin (OCC)およびzonula occludens-1 (ZO-1)がGMPによってアップレギュレーションされた（対照の1.33-1.93倍）、Caco-2では1.56-2.09倍）。すべてのCWPは、TNF-αに挑戦したCaco-2/HT29-MTX共培養単分子膜において経上皮電気抵抗(TEER)を増加させた(p < 0.05)が、GMPのみが上皮バリア機能促進の役割で知られるポジティブコントロールTGF-β1と同様の効果を示した。TNF-α誘導共培養単分子膜透過性は、すべてのCWPによって同程度のレベルで阻止された（p＜0.05）。以上のことから、CWPは、GMPによる抗炎症作用や腸管バリア機能の強化に重点を置いて、腸疾患を予防する機能性食品素材として利用できる可能性があると考えられる。これらの知見を検証するためには、さらなるin vivo試験が必要である。

Cheese whey contains bioactive compounds which have shown multiple health-promoting benefits. This study aimed to assess the commercial whey products (CWP) whey protein isolate (WPI), galacto-oligosaccharide-whey protein concentrate (GOS-W) and glycomacropeptide (GMP) for their potential to improve intestinal health in vitro using HT29-MTX intestinal goblet and Caco-2 epithelial cells. Results from HT29-MTX culture showed that WPI mitigated reactive oxygen species (ROS) production at a higher extent compared to GOS-W or GMP. However, GMP downregulated the lipopolysaccharide (LPS)-induced TLR-4 inflammatory pathway with the highest potency compared to the other CWP. Biomarkers of epithelial integrity assessed on both cell lines showed tight junction proteins claudin-1, claudin-3, occludin (OCC), and zonula occludens-1 (ZO-1) upregulation by GMP in HT29-MTX (1.33-1.93-fold of control) and in Caco-2 cells (1.56-2.09-fold of control). All CWP increased transepithelial electrical resistance (TEER) in TNF-α challenged Caco-2/HT29-MTX co-culture monolayer (p < 0.05), but only GMP was similar to the positive control TGF-β1, known for its role in promoting epithelial barrier function. The TNF-α-induced co-culture monolayer permeability was prevented at similar levels by all CWP (p < 0.05). In conclusion, CWP may be used as functional food ingredients to protect against intestinal disorders with emphasis on the GMP enhanced anti-inflammatory and intestinal barrier function properties. Further in vivo studies are guaranteed to validate these findings.