Effect of yam (Dioscorea batatas) treatments on suppression of blood pressure, and renal and vascular nitric oxide synthase expression in spontaneously hypertensive rats

一酸化窒素(NO)は血管の弛緩作用を持ち、血圧調節に重要な役割を演じている。一方、生体内で産生され、酸化ストレスをもたらすスーパーオキシド(O_2^-)は血圧を上昇させることが知られている。それゆえ、高血圧状態ではO_2^-が産生し、NOと反応するため、血管弛緩に有効なNO量が低下していると考えられている。そこで、私たちは、抗酸化能をもつ食品成分が活性酸素を消去することができれば、血圧上昇を抑制できるのではないかと考えた。ナガイモ(Dioscorea batatas)には抗酸化作用を示す物質が含まれていることが試験管内実験で報告されている。しかし、ナガイモの血圧に及ぼす影響に関する科学的知見はほとんどない。そこで、本研究では自然発症高血圧ラット(SHR)を用いてナガイモに血圧上昇抑制作用があるかどうかを検討し、さらにその作用機序を明らかにすることを試みた。5週齢の雄のSHRおよび正常血圧のWistar Kyotoラット(WKY)に市販のナガイモ粉末を標準動物飼料(CE-2飼料、日本クレア社)に混合した飼料を与えた。動物をWKY+ナガイモ0%飼料群、+5%群およびSHR+0%群、SHR+0.56%群、SHR+1.67%群、SHR+5%群の6群に分け、各飼料を15週間自由に摂取させた。ナガイモ投与期間中に体重および収縮期血圧を2週間に1回測定し、投与終了後に採血し、摘出した臓器重量を測定した。血液の「サラサラ度」を示す血液レオロジー、血漿脂質成分、酸化ストレス指標としての過酸化脂質(LPO)およびグルタチオン(GSH)濃度を測定した。腎臓中の内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)およびO_2^-とNOの反応性生物(ONOO-)から生じるニトロチロシン(nTyr)の発現量をウェスタンブロット法により測定した。また、大動脈および腎臓中のeNOSの分布を免疫組織化学的に観察した。その結果、加齢に伴うSHRの血圧上昇はWKYに比べて顕著であった。SHR+0%群に比べてSHR+1.67%群とSHR+5%群で血圧上昇の抑制傾向がみられ、投与15週目には約20mmHgの有意な血圧上昇抑制効果が認められた。血液レオロジー、血漿中脂質成分およびGSH・LPO値ではナガイモによる変化はみられなかった。腎臓中のeNOS発現量はWKY+0%群に比べSHR+0%群で有意に高く、nTyrの発現量も高い傾向にあった。SHR+0%群とSHR+5%群では、いずれの発現量にも差は認められなかった。免疫染色法を用いた大動脈と腎臓のeNOS発現は、WKY+0%群に比べてSHR+0%群の血管内皮と尿細管に強い陽性反応が認められた。これに対して、血管内皮ではSHR+0%群に比べて5%群では反応が弱くなり、血管内皮のeNOS発現が低減していた。以上から、ナガイモ投与によりSHRの血圧上昇が有意に抑制され、大動脈のeNOS発現が低下する傾向が認められた。このナガイモによる血圧上昇の抑制機序の一つとして、ナガイモ中の抗酸化成分が体内のO_2^-を消去したため、O_2^-と反応してO_2^-消去に働いていたNOを産生する血管内皮中のeNOSの発現を低減したものと考えられた。The purpose of this study was to determine whether yam (Dioscorea batatas) could alleviate hypertension in spontaneously hypertensive rats (SHR) and modulate the expression of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) in the kidney and the aorta. Five-week-old male SHR and Wistar-Kyoto rats (WKY) were used. SHR were divided into four groups with 0, 0.56, 1.67 and 5% diets of yam. WKY were divided into two groups with 0 and 5% diets. Systolic blood pressure (SBP) was measured. At the end of the 15-week treatment period, the expression and localization of eNOS protein in the kidney and the aorta were examined by Western blot or immunohistochemical analyses. The SBP in SHR elevated markedly with aging compared with that in WKY. Compared with SBP of the yam-untreated SHR, SBP of 5% yam-treated SHR showed a significant attenuation of approximately 20mmHg. The yam-untreated SHR showed a marked upregulation of eNOS proteins in the kidney by Western blot, compared with the WKY group. No significant difference was found in the eNOS expression between the yam-treated and -untreated SHR. In immunohistochemical analysis, strong immunoreactivities against the eNOS antibody were seen in the aorta of the untreated SHR. In contrast, the intensities of eNOS signal in the aorta of 5% yam-treated SHR were weaker than those of the untreated SHR. In conclusion, our results suggest that the yam may, at least in part, play a role in modulating the upregulation of eNOS in the aorta of SHR, and that the modulation in the aorta might be associated with the attenuation of hypertension.国立情報学研究所の「学術雑誌公開支援事業」により電子化されました