大豆サポニンによる腸炎、タイトジャンクション破壊、酸化的損傷およびオートファジーに対するグルタミンの保護効果 Scophthalmus maximus L

Protective effects of glutamine against soy saponins-induced enteritis, tight junction disruption, oxidative damage and autophagy in the intestine of Scophthalmus maximus L.

抄録

大豆サポニンは大豆粕に含まれる熱に不安定な抗栄養素であり、様々な養殖魚の遠位腸を巻き込む病理学的変化としてよく知られているSBM誘発腸炎の主要な原因物質である。我々は，大豆サポニンがSBM誘発性腸炎を引き起こし，タイトジャンクション構造を破壊し，ヒラメ稚魚の酸化的損傷を誘発する可能性があることを以前に報告した．条件付必須アミノ酸であるグルタミンは、腸管上皮細胞の増殖に利用される重要な基質である。そこで，大豆サポニンの有害な作用をグルタミンが抑制できるかどうかを調べるために，8週間の飼育試験を行った．3種類の等窒素・等脂質実験飼料を以下のように調製した。(i) 魚粉ベースの飼料（FM），(ii) FM+10g/kg 大豆サポニン（SAP），(iii) SAP+15g/kg グルタミン（GLN）．その結果、大豆サポニンは炎症マーカー（IL-1β、IL-8、TNF-α）および関連シグナル伝達因子（NF-кB、AP-1、p38、JNK、ERK）の遺伝子発現レベルを有意に上昇させ、それが食事性グルタミンによって顕著に抑制されることが明らかにされた。SAP群と比較して、GLN給餌魚はタイトジャンクション遺伝子（CLDN3、CLDN4、OCLN、Tricellulin、ZO-1）の発現レベルが有意に高いことを示した。SAP飼料にグルタミンを添加すると、活性酸素、マロンジアルデヒド、プロテインカルボニルの産生が顕著に抑制され、抗酸化酵素の活性、HO-1、SOD、GPX、Nrf2のmRNAレベルが増強された。さらに、GLNを与えた魚は、SAPを与えた魚と比較して、オートファゴソームの数が著しく少なかった。以上より、大豆サポニンの腸管炎症、タイトジャンクション障害、酸化損傷に対する有害作用を、NF-кB、AP-1、MAPK経路の減衰とNrf2経路の活性化を介して、グルタミンは逆転させることができることが示唆された。グルタミンは、炎症に遭遇した適切なレベル内でオートファジー過程を制御する機能を有している可能性がある。

Soy saponins, as thermo-stable anti-nutrients in soybean meal (SBM), are the primary causal agents of SBM-induced enteritis, which represents a well-documented pathologic alternation involving the distal intestines of various farmed fish. Our previous work showed that soy saponins might lead to SBM-induced enteritis, destroy tight junction structure and induce oxidative damage in juvenile turbot. Glutamine, as a conditionally essential amino acid, is an important substrate utilized for the growth of intestinal epithelial cells. An 8-week feeding trial was carried out to determine whether glutamine can attenuate the detrimental effects of soy saponins. Three isonitrogenous-isolipidic experimental diets were formulated as follows: (i) fish meal-based diet (FM), considered as control; (ii) FM + 10 g/kg soy saponins, SAP; and (iii) SAP + 15 g/kg glutamine, GLN. The results showed that dietary soy saponins significantly increased the gene expression levels of inflammatory markers (IL-1β, IL-8 and TNF-α) and related signaling factors (NF-кB, AP-1, p38, JNK and ERK), which were remarkably attenuated by dietary glutamine. Compared to SAP group, GLN-fed fish exhibited significantly higher expression levels of tight junction genes (CLDN3, CLDN4, OCLN, Tricellulin and ZO-1). Glutamine supplementation in SAP diet markedly suppressed the production of reactive oxygen species, malondialdehyde and protein carbonyl, and enhanced the activities of antioxidant enzymes as well as the mRNA levels of HO-1, SOD, GPX and Nrf2. Furthermore, GLN-fed fish had a remarkably lower number of autophagosomes compared to SAP-fed fish. In conclusion, our study indicated that glutamine could reverse the harmful effects of soy saponins on intestinal inflammation, tight junction disruption and oxidative damage, via attenuation of NF-кB, AP-1 and MAPK pathways and activation of Nrf2 pathway. Glutamine may have the function of controlling autophaghic process within an appropriate level of encountering inflammation.