食品中のアクリルアミド。発生、代謝、分子毒性機構とファイトケミカルによる解毒作用

2023年3月5日 17:52

食品・化学物質毒性学
2023年3月2日オンライン公開、113696号
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食品中のアクリルアミド。発生、代謝、分子毒性機構とファイトケミカルによる解毒作用
著者リンクオーバーレイパネルFangfang Yan a d, Li Wang a, Li Zhao a e, Chengming Wang a, Qun Lu a b c, Rui Liu a b c
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https://doi.org/10.1016/j.fct.2023.113696
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アブストラクト
アクリルアミド（ACR）は、揚げ物、焼き物、炒め物などの食品の熱処理中に生成される一般的な汚染物質である。ACRとその代謝物は、生物に様々な悪影響を及ぼす可能性があります。これまで、ACRの生成、吸収、検出、予防についてまとめた総説はあったが、ACRによる毒性のメカニズムについて系統的にまとめたものはなかった。過去5年間で、ACR誘発毒性の分子メカニズムがさらに探求され、ファイトケミカルによるACRの無害化も一部達成された。本総説では、食品中のACRレベルとその代謝経路を要約し、ACR誘発毒性のメカニズムやファイトケミカルによるACRの無毒化について明らかにする。酸化ストレス、炎症、アポトーシス、オートファジー、生化学的代謝、腸内細菌叢の乱れが、様々なACR誘発毒性に関与しているようである。さらに、ポリフェノール、キノン、アルカロイド、テルペノイド、ビタミンおよびその類似体などの植物化学物質がACR誘発毒性に及ぼす影響と可能な作用メカニズムについても議論している。この総説は、将来的に様々なACR誘発毒性に対処するための潜在的な治療ターゲットと戦略を提供するものである。

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はじめに
揚げ物や焼き物など、熱処理された食品は世界的に人気があります。しかし、食品の熱処理中にいくつかの有害化合物が必然的に形成される。ACRは代表的な加工誘発汚染物質の一つであり、食品、特にジャガイモ、パン、ケーキなどのデンプン食品から広範囲に検出される（Baron Cortes et al.、2021）。ACRの平均摂取量は、一般市民で0.6μg/kg b.w./日、一部の消費者では4μg/kg b.w./日に達することさえあると推定されている（Chuang et al., 2006; Deribew and Woldegiorgis, 2021）. ACRの1日の最大許容摂取量は、ヒトの場合1μg/日と定められているが、多くの一般食品に含まれるACRの含有量は、このレベルよりもはるかに高い（Chuang et al.、2006）。

ACRは摂取後、消化管で容易に吸収され、心臓、脳、肝臓、腎臓などの異なる組織に運ばれ、血液脳関門や血液胎盤関門を通過することもできる（Fennell、2004；Fennell et al.、2005）。ACRは摂取後、肝臓でグリシダミド（GA）に代謝され、グルタチオン（GSH）とカップリングしたり、DNAやタンパク質と付加体を形成し、様々な障害を引き起こす可能性があります（Pernice et al., 2009; Von Tungeln et al.、2012）。ACRは、国際がん研究機関によりヒトに対する発がん性の可能性があると分類されており、疫学的および調査研究により、ACRへの食事による曝露が卵巣がん（Adani et al., 2020）、慢性腎臓病（Chen-Ning et al., 2020）、高血圧（Liang et al., 2022）、糖尿病（Guangli et al., 2021）のリスクに正の相関があることが示されている。また、ACRの毒性は、神経毒性、肝毒性、遺伝毒性、発生毒性など、動物実験や培養実験で確認されている（Rifai and Saleh, 2020）。現在のところ、ACRの毒性メカニズムは完全には解明されていない。また、ACRに関連する毒性を予防するための戦略を見出すことも重要である。いくつかのファイトケミカルが熱処理食品中のACRの産生を抑制できることはよく知られており、さらに興味深いことに、これらのファイトケミカルはフリーラジカルの消去とシグナル伝達経路の修飾の両方によって酸化ストレスによるダメージを減衰させることが判明し、ACRに起因する毒性を予防し健康を促進する重要な機会を提供すると考えられる。

過去5年間、いくつかの優れたレビューがACRの形成、代謝、吸収、検出、予防についてまとめてきた（Maan et al., 2022; Matoso et al., 2019; Mollakhalili-Meybodi et al., 2021; Timmermann et al., 2021）。また、その様々な毒性は、近年、研究の関心が高まっています。Rifai and Saleh（2020）は、ACRの毒性についてまとめたが、そのメカニズムについてはまとめていない。本総説では、食品中のACRの含有量とその代謝に関する最近の知見をまとめ、ACRが制御するin vitroおよびin vivoのシグナル伝達経路、ACR誘発毒性に対するファイトケミカルの予防効果について、より包括的に論じる。本総説は、ACR誘発毒性のメカニズムやファイトケミカルの潜在的な解毒作用について重要な情報を提供し、ヒトの健康増進に応用することができるであろう。

セクションの抜粋
メソッド
Science Direct、Web of Science、PubMedの各データベースを用いて、2000年から2022年まで、最近の文献（2018～2022年）に重点を置いて包括的なデータベース検索を行った。検索に使用したキーワードは、タイトルまたは抄録に「アクリルアミド」 AND 「含有量」 OR 「レベル」 OR 「代謝」 OR 「毒性」 OR 「酸化ストレス」 OR 「アポトーシス」 OR 「炎症」 OR 「オートファジー」 OR 「腸内細菌叢」 OR 「がん」 OR 「阻害」 OR 「解毒」 OR 「天然物」 OR 「ファイトケミカル」。その

食品中のACRの含有量
ACRは、ジャガイモ、パン、ケーキ、コーヒーなど様々な食品から広く検出されます。生食品ではほとんど検出されず、一般的には食品を高温で加熱処理する際に生成されます。グルコース、フルクトース、アスパラギンなどの天然反応物質が存在するため、植物由来の食品は通常、高いレベルのACRを有しています。表1に示すように、ACRのレベルは、食品の種類によって定量下限（LOQ）から8440μg/kgの範囲にあります。揚げ物・焼き物

ACRの代謝
ACRの吸収は、経口、経皮、吸入の経路で起こる。喫煙や職業上の原因とは別に、食事からの摂取は、一般市民がACRに暴露する主な原因となっている。初期の研究により、ACRは消化管から急速に吸収され、食事摂取後に筋肉、皮膚、血液、肝臓などあらゆる人体組織に到達し、ラットでは血液脳関門、ヒトでは血液胎盤関門を通過できることが示されている（図1A）（Fennell、2004；Fennell et al,

ACRによる毒性の分子機構
過去10年間で、研究者は、神経毒性、肝毒性、腎毒性、遺伝毒性、生殖毒性、発がん性など、in vitroとin vivoの両方のモデルを使って、ACRが誘発する様々な毒性を明らかにすることに大きな進歩を遂げた。ACRが食品から検出されて以来、ACRの神経毒性に大きな注目が集まっている。これまでの研究で、ACRは中枢神経系と末梢神経系の両方に影響を与え、また、神経系に影響を与えることが指摘されています。

ACR誘発毒性を緩和するファイトケミカルについて
ファイトケミカルは、様々な植物に由来する化合物であり、様々な疾患の予防や治療のために食品や伝統薬に利用されてきた。多くの研究により、ファイトケミカルの抗酸化作用や細胞内シグナル伝達経路の制御能力により、ACR誘発毒性に対する抑制能が報告されている。図6に、ACRによる障害を予防・抑制することができるファイトケミカルを示す。

結論と展望
ACR の毒性が発見されて以来、その毒性の分子メカニズムの解明が大きく進展している。文献レビューによると、ACRはMAPKs、Nrf2、NF-κB、AMPKおよびPI3K/ACTシグナル経路を制御し、酸化ストレス、炎症、アポトーシスおよびエネルギー代謝障害に限定されない細胞または組織障害を引き起こすため、様々な毒性を引き起こす。ACRを改善するファイトケミカルを見つけるために、多くの研究が行われてきました。

CRediTのオーサーシップ貢献声明
ファン・ファン・ヤン執筆-校閲・編集、メソドロジー、データキュレーション。リー・ワン執筆-レビュー＆編集、メソドロジー。李肇(Li Zhao) 概念化、検証。王成明。可視化、データキュレーション、形式的分析。Qun Lu: 執筆 - レビューと編集。Rui Liu：概念化、検証、監修、資金調達。

利益相反の宣言
著者らは、本論文で報告された研究に影響を及ぼすと思われる競合する金銭的利益や個人的な関係がないことを宣言するものである。

謝辞
本研究は、中国国家自然科学基金（助成番号：31671962）および中央大学基礎研究基金（助成番号：2662019PY034）の支援を受けた。

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