ウサギの血清脂質成分に及ぼすレチノール過剰投与の影響 Effects of excessive dosing of retinol on serum lipid composition in rabbits

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著者

    • 鈴木, 嘉彦 スズキ, ヨシヒコ

書誌事項

タイトル

ウサギの血清脂質成分に及ぼすレチノール過剰投与の影響

タイトル別名

Effects of excessive dosing of retinol on serum lipid composition in rabbits

著者名

鈴木, 嘉彦

著者別名

スズキ, ヨシヒコ

学位授与大学

麻布大学

取得学位

獣医学博士

学位授与番号

乙第251号

学位授与年月日

1987-03-11

注記・抄録

博士論文

レチノールは上皮細胞の機能保全作用,視紅として視覚作用に関する物質であり,Stepp(1909)により成長促働質のひとつとして発見された。それ以来他のビタミンと同様その欠乏に関する研究報告が多くなされている。また,レチノールの過剰投与に関する研究はRobahl(1942)の報告以来,いわゆる急性・慢性中毒である脳圧亢進症状,四肢腫脹,皮膚の落屑,肝障害などに関する研究報告は多いが,体内の脂質の変化についての報告はほとんどない。 しかし,近年,畜産の分野において,肉牛の蓄積脂肪の改善による肉質改良のためにレチノールの利用がなされており,脂質代謝に及ぼす影響についての研究が必要となってきた。 ウサギにレチノールを過剰投与し,血清脂質成分の経時的変化の追求と過剰投与時の血清中のリン脂質,コレステロール,過酸化脂質と血清脂質中の脂肪酸組成との関係について実験を行なった。 実験には,ニュージーランドホワイト種の雄ウサギを用いた。投与試料はレチノールパルミテート,α-トコフェロールアセテートを用い,4日目毎に筋肉内注射により試料を投与した。採血は4日目毎に定刻(午前10時)に実施した。 血清中の総脂質,トリグリセライド,リン脂質,総コレステロール,遊離コレステロール,HDL-コレステロール,過酸化脂質等について測定した。さらにレチノールによる過剰障害を示した群については血清脂質成分の他に血糖値,総蛋白質量,血中ヘモグロビン値,ヘマトクリット値,血清酵素活性および血清脂質の脂肪酸組成を測定し検討を加えた。 Misra,高井らは1.5万IU/kgでマウス,ラットに過剰障害が発現したとの報告をしているが,今回,ウサギに1.5万IU/kgのレチノールを投与し実験を行なったところ,ウサギでは過剰症の症状である貧血,体重の減少,被毛の脱落,皮膚の落屑等はみられず血清脂質成分にも有意な変化はなかった。 上記実験によりレチノールの1.5万IU/kg投与量ではウサギには生理的な異常がみとめられないので,ウサギの過剰障害が発現する量として15万IU/kg(ヒトの急性中毒量)レチノール投与群及び100㎎/kgα-トコフェロール(レチノール酸化防止)併用投与群の2群について実験を行なった。 ウサギは,レチノール15万IU/kg投与により貧血,被毛の脱落,皮寧の落屑等の諸症状を発現した。ウサギの体重は投与直後より低下し,実験終了時には投与前値の70%までに減少した。また,α-トコフェロールの併用投与により被毛の脱落,皮膚の落屑等の諸症状は軽減された。 血清中のレチノール濃度は投与直後より著しい増加を示した。しかし,投与4回目以降は投与の継続にもかかわらず8.5±0.5万IU/dlの濃度を示した。またα-トコフェロール併用投与群では投与直後より実験終了時までレチノール単独投与群に対して高値を示した。 血清中の脂質成分はレチノール過剰投与により,おおむね増加傾向を示した。しかし,過剰投与により増加を示す期間,増加の程度,α-トコフェロールの影響については脂質成分により異なる結果を示した。 血清中のトリグリセライドはレチノール単独投与で投与5回目まで著しい上昇を示し,投与6回目以降で緩やかな減少を示した。一方,αトコフェロールの併用投与群では投与3回目まで急激な上昇を示し,単独投与群に対して有意な増加を示した。 リン脂質,総コレステロール,遊離コレステロールはレチノール単独投与により急激に上昇し,その後も実験終了時まで有意に高い濃度を持続した。また,リン脂質,総コレステロール,遊離コレステロールはα-トコフェロールの併用投与により増加が抑制された。 HDL-コレステロールは両群ともにレチノール投与4回目まで急激な上昇を示した。その後,レチノール単独投与群は,5回目以降で減少を示したが,α-トコフェロール併用投与群は比較的遅くまで増加傾向が持続した。 血清過酸化脂質はレチノール単独投与では投与直後より著しく上昇し,実験終了時まで有意に高い濃度を示した。一方,α-トコフェロール併用投与群ではα-トコフェロールによる過酸化脂質の有意な抑制がみられた。 レチノール過剰投与による血清脂質中の脂肪酸組織の影響について検討するため,ガスクロマトグラフィーによる脂肪酸分析を実施した。 14:0以下及び18:0脂肪酸はレチノール過剰投与により有意な低下がみられた。とくに14:0以下の脂肪酸はα-トコフェロールの併用投与により著しい低下を示した。 16:0,18:1脂肪酸はレチノールの単独過投与,α-トコフェロールの併用投与のいずれにおいても有意な変化はみられなかった。18:2,18:3,20:4脂肪酸はレチノール過剰投与で有意に増加した。さらにこれらの高級不飽和脂肪酸はα-トコフェロールの併用投与により有意に増加した。増加の程度は20:4脂肪酸でとくに顕著であった。 また,レチノール過剰投与による影響は飽和脂肪酸よりも不飽和脂肪酸で大であった。まとめ1. ウサギにレチノールの1.5万IU/kg投与しても過剰症の全身症状及び血清脂質成分に有意な変化はみられず,ウサギはマウス,ラットに比較してレチノール過剰に対する反応性が大であった。この理由はつぎのように考えられる。生理的にはレチノールは生体内でRBP(Retinol Binding Protein)と特異的に結合し,標的組織に供給されることから,レチノールが過剰に供給された場合,それらに対応してRBPの産生が増加しレチノールの多くはRBPと特異的に結合するものと考えられる。従って,RBPのレチノール結合能力が少なければわずかなレチノールの増加によっても,血中にレチノールエステルが存在することになり,これが過剰症の原因となる。従って,マウス,ラットとウサギのレチノールに対する反応性の差異はRBPのレチノール結合能力の相違によるものと推察される。2. レチノールの15万IU/kg単独投与により血清中の脂質成分(総脂質,リン脂質,コレステロール,HDL-コレステロール,過酸化脂質)が著しい上昇を示したが,これはRBPの結合能力以上に投与されたレチノールエステルがリポ蛋白(LDL分画)と結合し,本来の標的組織以外の組織に非特異的に供給され脂質代謝に利用されたためと考えられる,RBPと結合していないレチノールエスチルは強い界面活性作用があり,これが生体膜に直接作用した場合には細胞障害をひきおこし,過剰症の原因となることが推察される。 また,血清過酸化脂質の増加の原因は,過剰に投与されたレチノールによる血中α-トコフェロールの減少,生体膜の高級不飽和脂肪酸の取り込み低下および,レチノールエステルの界面活性作用による生体膜の障害により高級不飽和脂肪酸の酸化や短鎖化がひきおこされるためと考えられる。α-トコフェロール併用投与による総脂質,リン脂質,コレステロール,過酸化脂質の抑制は,レチノール過剰投与によるα-トコフェロールの減少を補うことにより,レチノールの酸化を抑制し,さらに血清中の高級不飽和脂肪酸の酸化と短鎖化を防止した結果と推察される。3. 15万IU/kgレチノールを単独で継続投与しても血清中のレチノール濃度は8.5±0.5万IU/dlを示したが,これは,レチノールエステルの血中濃度の上昇によりα-トコフェロールが減少し,その結果,過酸化脂質が増加し,レチノール自身の酸化が促進されたためと推察される。4. レチノールの過剰投与により血清中の高級不飽和脂肪酸(18:2,18:3,20:4)が上昇し,14:0以下の低級脂肪酸が低下し,さらにα-トコフェロール併用投与により高級不飽和脂肪酸,とくに20:4脂肪酸の著しい上昇が示されたが,これはレチノール過剰投与による生体膜の高級不飽和脂肪酸の取り込みの低下により血清中の高級不飽和脂肪が増加したこと,また低級脂肪酸の低下はα-トコフェロールにより高級不飽和脂肪酸の短鎖化が抑制されたためと推察される。 レチノールの単独過剰投与は血清過酸化脂質の増加をおこし,その結果,細胞障害が惹起され過剰症の原因となること。また,これらの障害は,α-トコフェロールの併用投与により有意に抑制できることがわかった。さらに,α-トコフェロールの投与により,血清中の高級不飽和脂肪酸,とくに,20:4(アラキドン酸)が有意に増加することが明らかとなった。 以上の実験結果に基づけばレチノールを利用し,過剰障害をおこすことなく生体の筋肉内脂質の脂肪酸組成を変えることも可能であり,この知見を食肉の肉質改善に応用すれば,高級不飽和脂肪酸に富んだ食肉を意図的に生産することも可能であることが実験的に示唆された。

It has been tried to make use of retinol for improvement of quality of the depot fat of the beef cattle in the area of animal science. Therefore, research is needed to see how excessive dosing of retinol influence on lipid metabolism. The author investigated changes with the passage of time of serum lipid components and correlation of phospholipid, cholesterol, lipid peroxide in serum with fatty acid composition when rabbits are administrated excessive doses of retinol.MATERIALS and METHODS The laboratory animal used were male rabbits of New Zealand White Kind. The agents administered were retinylpalmitate and α-tocopherol acetate. The agents were administered by intramusculary injection at 4 day intervals. The blood samples were collected once every 4 days(at 10:00 a.m.). The items measured were total lipid, triglyceride, phospholipid. total-cholesterol, HDL-cholesterol and lipid peroxide. Furthermore, for a group showing hypervitaminosis, glucose, total-protein, hemoglobin, hematocrit, enzyme activity in serum and fatty acid composition were analyzed.RESULTS As for mice and rats, there is a report by Misra et al. on hypervitaminosis caused by the administration of 15,000 IU/kgB.W. of retinol. However, for the rabbits, my results did not show anemia, weight loss and depilation etc., by the administration of the dose of retinol which is toxic to mice and rats. Also, any remarkable change in serum lipid composition was not observed at this dose. Therefore, in this experiment, the rabbits were divided into two groups, one administered with 150,000 IU/kgB.W. retinol alone which caused hypervitaminosis A and the other given a combined treatment with 150,000 IU/kg B.W. retinol and 100 mg/kg α-tocopherol( as antioxidizing agent for retinol). The rabbits showed anemia, weight loss and depilation etc., by the administration of 150,000 IU/kg B.W. of retinol. The weight of rabbits decreased just after the administration. At the end of was 70 % as compared with the weight before the administration. The severity of hypervitaminosis by retinol was reduced when the rabbits were given combined treatment with α-tocopherol. The concentration of retinol in the serum remarkably increased just after the administration, becaming 85,000±5,000 IU/dl after the 4th dosage in spite of continueing an administration. The group of the concurrent administration of α-tocopherol showed a higher concentration than the group of retinol alone. It was suggested that α-tocopherol inhibited oxidation of retinol. The lipids level in the serum was shown to increase by administration of excessive doses of retinol. Triglyceride in serum drastically increased until the 5th dosage in the group given retinol alone. But, after the 6th dosage, the level gradually decreased. The group of the concurrent administration with α-tocopherol showed greater increase than the group given retinol alone. Phospholipid, total-cholesterol and free-cholesterol, abruptly increased by the administration of retinol alone. The higher levels of the serum concentration of the lipids continued for a long time. The increase of phospholipid, total-cholesterol and free-cholesterol were surpressed by α-tocopherol. For both groups, HDL-cholesterol was shown to abruptly increase until the 4th dosage of retinol. But the group given retinol alone showed a decrease after the 5th dosage. The group of the concurrent administration with α-tocopherol continued to increase for a long time. Lipid peroxide significantly increased just after the administration of retinol alone, and remained at a high concentration until the experiment was finished. On the other hand, lipid peroxide was controlled by α-tocopherol. The author analyzed with gas-chromatography the fatty acid composition of serum lipids, in order to clarify the influence of administration of excessive dosing of retinol. Fatty acids(less than 14:0, 18:0) were shown a significant desease by retinol. In particular, fatty acid(less than 14:0) abruptly decreased by the administration of α-tocopherol. Fatty acids(18:2, 18:3, 20:4) were shown to significant increase for the both groups of excessive dosing of retinol and the concurrent administration with α-tocopherol. In particular, fatty acid(20:4) abruptly increased by α-tocopherol. Therefore, as for the influence on fatty acids of excessive dosing of retinol, unsaturated fatty acids were more sensitive than saturated fatty acids.CONCLUTION 1) The rabbits had power of resistance against excessive doses of retinol because even though the rabbits were administered 15,000 IU/kg B.W. of retinol, they did not show hypervitaminosis A. Also, the lipid composition in serum did not change. The reason is probably as concluded below. Under the physiological conditions, retinol specifically binds to RBP(retinol binding protein) and is supplied to proper tissues. Therefore, when retinol is supplied excessively the production of RBP is enhanced and thus inactivate retinol specifically. If retinol binding-capacity of RBP is low, retinolester occures in serum by a slight increase of retinol. This is a cause of hypervitaminosis A. Therefor, it is guessed that the difference of power of resistance to excessive dosing of retinol between mice, rats and rabbits depends on the difference of retinol binding-capacity of RBP. 2) With the administration of excessive doses of retinol, lipid concentration in the serum(total lipid, phospholipid, cholesterol, HDL-cholesterol, lipid peroxide) were significantly increased. It was guessed that retinylester administered beyond the bindingcapacity of RBP bound lipoprotein(LDL fraction), and supplied non-specifically to the tissues other than proper tissues and used their machinary for lipid metabolism. Retinylester of non-binding RBP has a strong surface activity. In the case of direct action on the membrane, it causes cell lesion by hypervitaminosis A. The cause of increase of lipid peroxide is oxidation shortening of carbon chain of unsaturated fatty acid and it is because of decrease of α-tocopherol in serum by excessive dosing of retinol. The α-tocopherol inhibits the incorporation of long-chain unsaturated fatty acids into the membrane, which causes lesion of the membrane by the surface active action of retinolester. 3) The levels of total lipid, phospholipid, cholesterol and lipid peroxide were decreased by the concurrent administration of retinol and α-tocopherol. This is because the level of serum concentration of α-tocopherol was maintained by the concurrent administration of α-tocopherol. As a natural concequence, long-chain unsaturated fatty acids in serum were not oxidized. 4) Retinol concentration in serum was 85,000±5,000 IU/dl by administration of excessive doses of retinol, because the retinolester concentration in serum was increased by decrease of α-tocopherol. It was suggested that lipid peroxide was increase and oxidation of retinol was promoted. 5) Unsaturated fatty acids(18:2, 18:3, 20:4) in serum were increased, short chain fatty acids (less than 14:0) were decreased, and polyunsaturated fatty acids (especially 20:4 fatty acid was drastic ) were shown to increase by excessive dosing of retinol. It was suggested that long chain unsaturated fatty acids in serum were increased because of inhibition of their incorporaton into the membrane by excessive dosing of retinol. The reason of low level of short-chain fatty acid can be explained by existence of a mechanism controlling shortening of the carbon chain of unsaturated fatty acid. Therefore, the excessive dosing of retinol alone caused increase of lipid peroxide, and eventually it brought about cell lesion. That is the cause of hypervitaminosis A. However, these lesion can be controled by the concurrent administration of α-tocopherol and retinol. It is obvious that polyunsaturated fatty acids(especially arachidonic acid) in serum significantly increase by administration of α-tocopherol. As my results indicate, by using retinol, it is possible that fatty acid composition of intramuscular fat is changed without hypervitaminosis A. If this knowledge is applied for improvement of meat, it will be possible to produce meat rich in long-chain unsaturated fatty acids on purpose.

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000016252
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000016270
  • 本文言語コード
    • jpn
  • NDL書誌ID
    • 000000180566
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL-OPAC
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