研究論文

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響Effects of Diet Restriction on Indices of Glucose and Lipid Metabolism of Rats

福田 ひとみ，平川 智恵＊，入谷 信子Hitomi Fukuda, Tomoe Hirakawa, Nobuko Iritani

＊元帝塚山学院大学＊Formerly of Tezukayama Gakuin University

要約

予備実験で自由摂食させた時を 100％摂食群とし，それに対して食餌量を 90％，80％または

70％に制限した 4群にラベルした acetate を投与したが，肝臓 TAG（脂肪）への合成が食餌制

限が強くなるにつれて減少した。その結果に基づいて食餌制限の限界を 80％と考えた。ラット

を自由摂食群とその 80％に制限（80％食）した群を 2週間飼育し，糖質，脂肪代謝系の指標を

3時間ごとに測定し経時変化を調べた。胃の内容物重量は，17 : 00の給餌から 10時間後の翌朝

3 : 00までは制限食群の方が大きく，6 : 00には両群で同じになった。その後，内容物は両群と

も次第に減少したが，特に制限食群では 9 : 00以後大きく減少した。血漿遊離脂肪酸値が上昇

し，飢餓の影響が見られた。血漿インスリン値は両群とも 0 : 00までは高く，その後，制限食群

では低下した。肝臓グリコーゲン値は，給餌後から翌朝 6 : 00までは大きく上昇し，自由摂食群

より 6時間早くピークに達した。そして各指標の変動が制限食で大きかったことから，80％食

群では，給餌前の飢餓の時点では，健康が十分に保持できないことが示唆された。

キーワード：ラット，食餌制限，糖質と脂質代謝

Abstract

In a preliminary experiment, triacylglycerol synthesis from labeled acetate was decreased with decreas-

ing diet quantity in rats fed 70％～100％ of ad libitum intake of fat free diet, suggesting that the 80％

diet may be possible restriction. The effects of diet restriction on glucose and lipid metabolism were

measured at 3 h intervals beginning at 18 : 00 in rats given diet at 17 : 00, after feeding ad libitum

（control）or 80％ feeding of control for 2 weeks. By the diet restriction, the plasma and liver triacyl-

glycerols were significantly decreased and the weights of visceral adipose tissues were significantly de-

creased with decrease of body weight increment. The stomach contents in the diet restriction group were

人間科学部研究年報 平成 29年

― １０１ ―

greater than in the control until 3 : 00 the next morning and then lesser after 9 : 00. In the restricted

group, the plasma free fatty acid levels increased and the insulin levels decreased during diet depletion.

The hepatic glycogen reached a high peak similar to the control group in 7 h after feeding but 6 h ear-

lier than in the control. The mRNA concentrations of muscle Glut 4 and liver insulin receptors were not

significantly different between the two groups. The diurnal changes were more greatly observed in the

diet restriction rather than in the control. It is suggested that the 80％ diet was not enough to keep

health during diet depletion.

Keywords : Rat, Diet Restriction, Glucose and Lipid Metabolism

健康を維持するには，エネルギー量と各栄養素を過不足なく摂ることが重要である。平成 26

年国民健康・栄養調査では，20歳代の女性のやせの者の割合が 17.4％である1）。また，やせの

願望は年々高くなっている2）。さらに，20歳代の摂取エネルギーは，平成 7年が男性 2330 kcal，

女性 1895 kcal，平成 26年ではそれぞれ 2137 kcal, 1662 kcal と減少している。異常なダイエット

ブームの中で制限食の健康への影響に対する基礎的研究が必要である。

実験動物を用いて，食餌の摂取による基質濃度や酵素活性などは生体内の時計遺伝子の修飾を

受けた経時的変化を示す事3）4）が明らかになってきたが，食餌制限（制限食）下の糖質や脂肪代

謝系の日内変動に関する情報はほとんど得られていない。さらに，糖質と脂肪代謝系の物質代謝

速度が異なるため，それらの指標となる代謝産物濃度と代謝調節分子群の mRNA 発現や酵素群

の活性は食餌投与後に個別に異なった日内変動（経時的変化）を呈し，制限食下では通常食下と

は異なった経時的変化が予想される。そこで，本研究において，糖質と脂肪代謝系の指標に対す

る食餌量制限の影響について，ラットを用いて，自由摂食群（対照）と食餌量を制限した群（制

限食群）の糖質と脂肪代謝系の各種指標について経時的に追求し比較検討した。

Ⅰ 実験方法

Ⅰ－1 試薬，飼料

試薬のほとんどを和光純薬工業株式会社より購入した。血糖値，血漿遊離脂肪酸および血漿，

肝臓のトリアシルグリセロール（TAG）の定量には，それぞれグルコース CⅡテストワコー，

NEFAC テストワコー，トリグリセライド E-テストワコーテスト（和光純薬工業株式会社）のキ

ットを用いた。血漿インスリンの測定には，（125I）RAT INSULIN RIA KIT（（Millipore Corpora-

tion（Linco），Massachusetts, U.S.A）を用いた。ラードは山桂産業株式会社製を用いた。ラード

の脂肪酸組成は（％）14 : 0, 1.1 ; 16 : 0, 30.4 ; 18 : 0, 17.9 ; 18 : 1, 41.2 ; 18 : 2, 5.7であった。［1

-14C］Acetic acid, sodium salt（37-111 MBq/mmol）は，Moravek Biochemicals Inc.（Brea, CA,

人間科学部研究年報 平成 29年

― １０２ ―

USA）を用いた。

無脂肪高糖食は，（g/100 g）ショ糖（台糖株式会社，東京）63.7，乳製カゼイン（和光純薬工

業株式会社）18.0，塩化コリンおよびビタミン混合物 0.15），ミネラル混合物 3.55），セルロース

パウダー（旭化成工業株式会社，大阪）9，コール酸ナトリウム 0.125とした。10％ラード食は，

無脂肪高糖食のショ糖の代わりにラード 10（g/100 g）を付加した。

Ⅰ－2 動物実験

予備実験：4週齢 Wistar 系雄ラット（日本 SLC 株式会社，浜松）に無脂肪高糖食を与えて 3

日間予備飼育をした後，毎日 17 : 00に給餌して 4日間飼育した。先に，無脂肪高糖食の方が脂

肪を添加した食餌より脂質画分への取り込みが著明であると報告している6）。飼料を制限する量

を決めるために変化の大きい無脂肪高糖食を用いた。食餌を制限する群は 4匹で，1匹ずつステ

ンレス製飼育カゴで飼育し，室温は 24，相対湿度 50～70％で，12時間（明期は 8 am-8 pm）

の明暗サイクルとした。自由摂食群を対照とし，これに対して前日の対照群の食餌量の 90％，

80％および 70％に制限した食餌群を設けて 4日間飼育した。それぞれ体重 100 g 当たり 74 kBq

/0.1 ml のラベルした acetate を尾静脈より注射した。投与 2時間後に屠殺し，臓器中に取り込ま

れた脂質画分および TAG 画分の放射活性を測定した。TAG 画分への放射活性の取り込みを

TAG 合成量の指標とした。これまでの研究でラベルした acetate を尾静脈注射すると，その肝臓

での脂質合成量は 2時間後ですでにピークに達していた6）7）。

イソフルランによる麻酔下で屠殺し，血液，肝臓，脂肪組織（精巣周囲，腎周囲，腸間膜脂肪

組織）と筋肉を採取した。血液はヘパリン処理した注射筒で腹部下行大静脈より採血し，1,000

xg で 10分間遠心分離し血漿を得た。血漿，肝臓および脂肪組織を－85で保存し分析に用い

た。

本実験：8週齢 Wistar 系雄ラットに 10％ラード食を自由摂食させて 3日間予備飼育し，その後

自由摂食の対照群（100％）と前日の対照群の摂取量の 80％投与群（制限食群）に分け，毎日

17時に給餌して，2週間飼育した。17 : 00および給餌後 1時間の 18 : 00より 3時間ごとに解剖

した。血液は門脈と腹部下行大静脈より採血し，予備実験と同様に処理した。

屠殺後，肝臓を摘出して，一部は 0.25 M ショ糖溶液中でホモジネートした後，105,000 xg で

60分間遠心分離し，その上清液を脂肪酸合成系酵素活性の測定に用いた。残りの肝臓と脂肪組

織はドライアイスアセトンで冷却したアルミ板を用いて凍結し，血漿，肝臓および脂肪組織を

－85で保存し，分析に用いた。

動物実験は「帝塚山学院大学動物実験指針」に基づき，「実験動物の飼養および保管ならびに

苦痛の軽減に関する基準を定める件」を遵守して実施した。（承認番号：201001）

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響

― １０３ ―

Ⅰ－3 肝臓 Fatty acid synthase 活性の測定

Fatty acid synthase（FAS, EC 2.1.3.85）活性の測定は，Hsu らの方法8）により 37で測定した。

肝臓ホモジネートの 105,000 xg 上清液を用い，酵素活性を mU/mg protein で示した。

Ⅰ－4 RNA 抽出と mRNA 発現量測定

肝臓，筋肉，脂肪組織の全 RNA は guanidium thiocyanate-phenol-chloroform 法で抽出した9）。

抽出した RNA は分析まで－80で保存した。FAS および Uncuppling protein（UCP）の発現量

は前報に準じた10）11）。Insulin Receptor および Glucose transporter 4（GLUT4）の発現量は Taqman

PCR のプライマー（Life Technology Co., Insulinreceptor : Rn 01637243_ml, 140 bp ; GLUT4 : Rn

01752377_ml, 89 bp ; GAPDH : Rn 01775763_gl, 174 bp）を用いて，定量 RT-PCR 法で測定した。

mRNA の発現量は GAPDH に対する相対発現量で算出した。

Ⅰ－5 分析

肝臓，血漿，脂肪組織から Folch ら12）の方法により総脂質を抽出した。予備実験の肝臓，血

漿，脂肪組織のトリアシルグリセロール（TAG）への放射活性の測定には，先に報告した方法

を用いて薄層クロマトグラフィーにより分離した7）。血漿の TAG および遊離脂肪酸量は，和光

純薬のキットを用いて測定した。肝臓グリコーゲン量は Good らの方法で測定した13）。

Ⅰ－6 統計処理

結果はすべて平均値±標準偏差で示し，有意差検定は Two-way ANOVA 法で統計処理（SPSS

Ver 21, IBM）を行い，Turkey 多重比較を行った。危険率 5％未満を有意とした14）。

Ⅱ 結果

Ⅱ－1 予備実験

Ⅱ－1.1 食餌制限による体重，臓器重量の変化

食餌制限をしたときのラットの終体重（4日後），体重変化，肝臓および精巣周囲脂肪組織重

量を Table 1に示した。ラットを自由摂食させると，その摂食量は 1日体重 100 g 当たり 14.5±

0.66 g で，これを自由摂食群（100％）として，他の 3群は，この摂食量の 90％，80％および

70％に食餌量を制限した。

食餌量を制限することで，終体重は 80％食群および 70％食群で著明に減少した。飼育期間

（4日）中の体重の増加量は，自由摂食群で約 20 g であったのに対し，90％食群では約 16 g, 80

％食群では約 12 g に，70％食群では約 9 g となり，80％食群と 70％食群で体重増加は著しく

抑えられた（Table 1）。90％食，80％食，70％食群の減少の割合は自由摂食群のそれぞれ約 75

人間科学部研究年報 平成 29年

― １０４ ―

％，60％，50％であった。また，肝臓重量も同様に減少したが，体重 100 g あたりでは各群間

で有意差は無かった。一方，体重 100 g 当たりの脂肪組織重量は，自由摂食群に比べ制限食群で

減少した。

Ⅱ－1.2 食餌制限による脂肪合成への影響

ラベルした acetate を尾静脈注射したときの肝臓，血漿および脂肪組織（精巣周囲脂肪組織）

での放射活性（acetate よりの総脂質と TAG への取り込み）を調べた（Fig. 1）。肝臓における総

脂質への放射活性の取り込みは，90％食群では自由摂食群の 60％まで抑えられ，80％食群およ

び 70％食群ではそれぞれ 22％，11％にまで低下した。TAG への取り込みも食餌量の減少と共

に減少した。また，脂肪組織では総放射活性の 70～90％が TAG への取り込みであり，90％食

Fig. 1 Effects of diet quantity restriction on incorporation of labeled acetate into total lipids and TAG inthe liver, plasma and adipose tissue after the intravenous injection

Male Wistar rats, 4-5 weeks old, were fed a fat-free diet 100, 90, 80 or 70％ feeding of ad libitum（100％）, for 4d. The rats were intravenously injected 0.925 MBq［1-14C］-acetate /kg bw at 9.00 h, and then killed 2 h after thelabeled acetate injection. Labeled acetate incorporation into total and total lipids in liver, plasma and epididymaladipose tissue for 2 h after the injection were measured. Total, total lipid and TAG radioactivities are shown（dpm/g or ml）. Mean±SD（n＝4）. One-way ANOVA for food quantity : p＜0.001 in liver, plasma and adipose tissue.

Table 1 Effect of diet quantity restriction on body weight gain, liver and epidydimal adipose tissueweight for 4 days feeding

Diet quantity（％）

100 90 80 70

Diet quantity（g/100 g bw/day） 14.5±0.66a 13.1±0.80b 11.6±0.56c 10.6±0.37d

Final body weight（g） 89.3±5.31a 86.7±6.60ab 78.7±3.30bc 82.3±0.94bc

Body weight gain（g） 20.5±2.88a 16.1±1.92b 12.2±2.00c 9.52±1.60c

Liver（g/100 g bw） 6.07±0.53 5.94±1.00 6.28±0.64 5.70±0.49Adipose tissue（g/100 g bw） 0.44±0.06a 0.35±0.06b 0.33±0.06b 0.34±0.05b

The body weights at the start of feeding were not significantly different in the 100％（control）, 90, 80 and 70％ feeding. Mean±SD（n＝6）. Means with different superscript letters are significantly different at p＜0.001.

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響

― １０５ ―

群では自由摂食群の約 60％まで低下し，さらに 80％食群および 70％食群では約 20％にまで低

下した。一方，血漿の総脂質への取り込みは，制限食群で約 70～20％まで低下した。血漿では

他の組織と比べて総脂質以外への取り込みも多かった。

肝臓 TAG 値は，90％食群では自由摂食群と有意な差は無かったが，80％食群と 70％食群で

は自由摂食群の約 50％に減少した。血漿 TAG 値も肝臓と同様な結果であった（Fig. 2）。脂肪

組織 TAG 値は組織重量（g）あたりでは有意な差は無かった。80％食群と 70％食群では臓器重

量がかなり減少したので（Table 1），脂肪組織あたりで比較すると，90％食群，80％食群，70

％食群は自由摂食群のそれぞれ 56％，24％，15％となり，その減少は食餌量が少なくなるにつ

れて著しく減少した。

予備実験より 90％食群では各測定値は自由摂食群より小さかったが，体重，肝臓と血漿 TAG

値は自由摂食群と有意な差がなく，80％食群ですでに体重および脂肪組織重量や各測定値に減

食の影響がみられたので，本実験では自由摂食群と 80％食群を比較した。

Ⅱ－2 本実験

Ⅱ－2.1 摂食量と胃内容物の変動，体重，臓器重量の変化

制限食の影響を調べるには，摂食の関係で何時に解剖するかが問題である。糖質と脂肪代謝系

の指標に対する食餌量制限の影響について，ラットを用いて自由摂食群と制限食群の糖質と脂肪

代謝系の各種指標の日内変動を経時的に測定した。2週間摂食している飼育条件下では，日内リ

ズムが確定している。日内リズムは，リズムの有無，ピークの時間のずれおよび変動幅から成り

立っている15）が，これらについて比較した。

摂食量は，自由摂食群では 17 : 00の給餌後から翌朝 9 : 00まで摂食し続け，それ以後は次の

給食時の 17 : 00までほとんど摂取しなかった（Fig. 3）。すなわち，給餌開始から 16時間までほ

Fig. 2 Effects of diet quantity restriction on liver, plasma and adipose tissue TAG levelsThe rats were the same in Fig.1. Mean±SD（n＝4）. One-way ANOVA for food quantity : p＜0.001 inliver and plasma.

人間科学部研究年報 平成 29年

― １０６ ―

ぼ直線的に摂取量は上昇したが，その後はほとんど上昇しなかった。一方，制限食群では，給餌

後の 1時間での摂食量が最も多く，0 : 00までに全摂取量の 90％を食べ，3 : 00には食べ尽くし

ていた。

その時の胃内容物の量は，自由摂食群では翌朝 9 : 00までは保持されていたが，その後大きく

減少した。制限食群では給餌 10時間後（3 : 00）までは自由摂食群より大変多かったが，給餌

Fig. 3 Effects of diet quantity restriction on diet intake and stomach contentsMale Wistar rats, 8 wk old, were fed ad libitum intake（100％, control）or 80％ feeding of a control for 2wk. The rats were maintained on a 12-h-light : -dark cycle（lights on at 0800 h）. The upper and middle fig-ures show the diet intake（g/100 g bw/h）of control and 80％ feeding, respectively. The stomach contents（g/100 g bw）are shown at each time. Mean±SD（n＝6）. Two-way ANOVA for stomach contents : diet quan-tity（D）, p＜0.001 ; time（T）, p＜0.001 ; D x T, p＜0.001. Rats were the same to those shown in Fig.4-8.

Table 2 Effect of diet quantity restriction on body weight gain, liver and adipose tissueweight for 2 weeks feeding

Diet quantity（％） 100 80

Final body weight（g） 300±13.5 265±11.9*Body weight gain（g） ＋79.7±13.4 ＋38.4±11.4*Liver（g/100 g bw） 3.91±0.50 3.44±0.38*Epidydimal adipose tissue（g/100 g bw） 1.60±0.30 1.20±0.22*Perirenal adipose tissue（g/100 g bw） 1.64±0.54 1.07±0.45*Mesenteric adipose tissue（g/100 g bw） 0.64±0.14 0.44±0.14*

The body weights at the start of the experiment were not significantly different in the control（100％）and 80％ feeding. Mean±SD（n＝6）. *Significantly different from control group, p＜0.001.

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響

― １０７ ―

13時間後（6 : 00）以降大きく減少した。胃内容物の量は 3 : 00までは制限食群の方が多く，給

餌開始 16時間後（9 : 00）からは制限食群で少なく，15 : 00には胃内容物が認められなかった。

体重の変化は，初体重 224±9.6 g（平均値±標準偏差）から自由摂食群では体重は 300±13.5 g，

制限食群では 265±11.9 g となった。体重増加率は，制限食群では自由摂食（100％）群の約 50

％であった。体重 100 g あたりの肝臓重量，内臓脂肪組織（精巣周囲，腎周囲，腸管膜脂肪組

織）重量は，食餌制限により有意に低下した（Table 2）。特に内臓脂肪組織重量は，制限食群で

は自由摂食群の 65～75％であった。

Ⅱ－2.2 血漿グルコース値，インスリン値，FFA 値

血漿グルコース値（血糖値）は，給餌後 7～13時間（翌朝 0 : 00～6 : 00）で自由摂食群より制

限食群が低かった（Fig. 4）。血漿インスリン値は，給餌して 7時間後（0 : 00）まで両群とも高

く，その後自由摂食群では低下は認められなかったが，制限食群では次第に低下した。給餌 16

時間後（9 : 00）から次の給餌時間まで自由摂食群に比べて有意に低かった。日内変動のピーク

が制限食群では 18 : 00となり，自由摂食群より 3時間早く，その変動幅も大きくなっていた。

Fig. 4 Effects of diet quantity restriction on plasma glucose, insulin and free fatty acids（FFA）levelsMean±SD（n＝6）. Two-way ANOVA for glucose : D, p＜0.01 ; T, p＜0.05, for plasma insulin : D, p＜0.001 ; T, p＜0.05, for plasma free fatty acids : T, p＜0.001 ; D x T, p＜0.01.

人間科学部研究年報 平成 29年

― １０８ ―

一方，血漿 FFA 値は，両群とも給餌 16時間後（9 : 00）から上昇した。自由摂食群では，制限

食群ほど変動が著明ではなかったが，制限食群は給餌 16時間（9 : 00）以後で高く，変動幅も大

きかった。これは胃内容物が減少した時間と一致していた。自由摂食群では血漿 FFA 値は制限

食群ほど日内変動が著明ではなかった。

Ⅱ－2.3 血漿および肝臓 TAG 値

血漿 TAG 値は，制限食群では自由摂食群より全般に低く，特に給餌 16時間以後（9 : 00以

後）各時間における TAG 値が自由摂食群より有意に低かった。また，ピークは自由摂食群では

9 : 00～12 : 00で高くなる傾向であったが，制限食群では 0 : 00～6 : 00で高く，ピークが前にず

れていた。肝臓 TAG 値は，いずれの時刻においても制限食群で自由摂食群の約 50％であった

が，両群とも時間による有意差はなく日内変動は認められなかった（Fig. 5）。

Ⅱ－2.4 肝臓グリコーゲン量

肝臓グリコーゲン量は，自由摂食群のピークは給餌 19～22時間後（12 : 00～15 : 00）であっ

たが，制限食群では給餌後 7～16時間（0 : 00～9 : 00）で高くなりピークは 6時間早くなった

（Fig. 6）。変動幅も制限食群の方が著明に大きかった。

Ⅱ－2.5 脂肪酸合成系酵素の誘導

一連の脂肪酸合成系酵素（Acetyl-CoA carboxylase, Fatty acid synthase, Malic enzyme, Glucose-6-

Fig. 5 Effects of diet quantity restriction on plasma and liver TAG levelsMean±SD（n＝6）. Two-way ANOVA for plasma TAG : D, p＜0.001, D xT, p＜0.05, for liver TAG : D, p＜0.001 ; T.

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響

― １０９ ―

phosphate dehydrogenase, ATP citrate lyase）の半減期は酵素によって異なるが，fatty acid synthase

（FAS）は代謝回転が速く，変動幅も大きい。FAS mRNA の半減期は約 8 h，酵素が約 1日であ

ることを見いだしている10）。また，絶食後，再摂食により脂肪酸合成系酵素の中で最も速く，大

きく上昇する16-20）ので FAS の結果のみ示した。FAS mRNA 量は，両群とも給餌後 7-10時間

（0 : 00から 3 : 00）で高い傾向が見られた（Fig. 7）。酵素活性も mRNA 量と比べると日内変動

の幅は小さいが，給餌後 10～19時間（3 : 00から 12 : 00）で高い傾向が見られた。FAS mRNA

量と酵素活性のピークが一致しなかった。

Fig. 6 Effects of diet quantity restriction on liver glycogen levelsMean±SD（n＝6）. Two-way ANOVA for liver glycogen : D, p＜0.001 ; T, p＜0.001 ; D x T, p＜0.001.

Fig. 7 Effects of diet quantity restriction on FAS mRNA concentrations and enzyme activitiesThe mRNA concentrations were normalized to the values at 9 : 00 of the control rats. The enzyme activitiesare shown as mU/mg protein. Mean±SD（n＝6）. Two-way ANOVA for mRNA concentrations : T, p＜0.05.

人間科学部研究年報 平成 29年

― １１０ ―

Ⅱ－2.6 エネルギー代謝系および糖代謝系の発現

エネルギー代謝に関与する UCP（1, 2, 3）mRNA 量について肝臓，脂肪組織，筋肉で調べた。

肝臓 UCP2 mRNA 量は，日内変動が見られたが，自由摂食群と制限食群による発現量には有意

な差は無かった（データ省略）。筋肉の細胞組織にグルコースを取り込むグルコーストランスポ

ーター 4（GLUT4）の発現量は，給餌 1時間後（18 : 00）に高くなった（Fig. 8）。肝臓のインス

リンのシグナルを細胞に伝えるインスリン受容体 mRNA 量は，制限食群では給餌後 7～16時間

後（0 : 00～9 : 00）で低くなり，給餌後 1時間後（18 : 00）で高くなった。

Ⅲ 考察

糖質と脂肪代謝系の物質代謝速度が異なるため，それらの指標となる代謝産物濃度と代謝調節

分子群の mRNA 発現や酵素群の活性は食餌投与後に個別に異なった日内変動（経時的変化）を

呈し，制限食では通常食とは異なった経時的変化が予想される。予備実験で食餌量による脂肪合

成の影響について調べたが，食餌量を制限すると体重増加は著しく抑えられた（Table 1）。90％

食，80％食，70％食群の減少の割合は自由摂食群のそれぞれ約 75％，60％，50％であった。体

重 100 g 当たりの脂肪組織重量は，自由摂食群に比べ制限食群で減少した。肝臓における総脂質

への放射活性の取り込みは，90％食群では自由摂食群の 60％まで抑えられ，80％食群および

70％食群ではそれぞれ 22％，11％にまで低下した。TAG への取り込みも食餌量の減少と共に

減少した（Fig. 1）。一方，肝臓 TAG 値は 90％食群では自由摂食群と有意な差は無かったが，

Fig. 8 Effects of diet quantity restriction on GLUT4 mRNA concentrations of muscle and insulinreceptor mRNA concentrations of liver

The mRNA concentrations were normalized to the values at 9 : 00 of the control rats. Two-wayANOVA for GLUT4 mRNA : T, p＜0.05, for insulin receptor mRNA : T, p＜0.001.

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響

― １１１ ―

80％食群と 70％食群では自由摂食群の約 50％に減少した（Fig. 2）。90％食群では各測定値は

自由摂食群より小さかったが，体重，肝臓と血漿 TAG 値は自由摂食群と有意な差がなく，80％

食群ですでに体重および脂肪組織重量や各測定値に減食の影響がみられたので，本実験では自由

摂食群と 80％食群を比較した。

本実験では，糖質と脂肪代謝系の指標の変化を自由摂食とその 80％の量を与える制限食群に

分けて 2週間飼育し，日内変動を比較した。飼育条件の変更から 8～10日で内因性のリズムが形

成される21）ので摂食期間は 2週間とした。

積算摂食量は，自由摂取群では給餌直後から翌朝 9 : 00まで直線的に増加したが，80％食群

では 17 : 00の給餌で，急速に大量に摂取するため 0 : 00までに約 90％を摂食していた（Fig. 3）。

制限食群は，それ以降食べていないことになるが，胃内容量は低下し，9 : 00には血漿 FFA 値

が上昇していた（Fig. 4）。すなわち，朝 9 : 00には飢餓の状態と考えられる。今回の実験におい

て，制限食群では朝の 3 : 00から次の食餌時間である 17 : 00まで摂食していない。すなわち，

自由摂食群では 8時間，制限食群では 17時間食餌を摂取していないことになる。Sakamoto ら22）

は絶食時間の長さによる血漿インスリン値，血糖値，FFA 値，TAG 量の影響を調べているが，

いずれの値も絶食 12時間後までは有意な差はなく，絶食 20時間後に著明に値が変化することを

報告しているが，今回の結果を支持していた。

肝臓のグリコーゲン量は，制限食群では 0 : 00～9 : 00まで高値を示したが，17 : 00の給餌後

直ちに摂食し始め，急速に多く食べるので 3 : 00までは胃内容物が自由摂食群より高く，速く上

昇したと考えられる。自由摂食群では，6時間早く 12 : 00にピークに達した（Fig. 6）。

先に，ラットに無脂肪高糖食を 1週間摂食させたとき，一連の脂肪酸合成系酵素の mRNA 量

に日内変動を認めて報告した23）。その中で最も代謝回転の早い FAS mRNA 量と酵素活性に日内

変動を認めた。mRNA 量と酵素活性のピークが一致しなかったが，これは合成速度と半減期の

差10）によると考えられる（Fig. 7）。mRNA 量と酵素活性は自由摂食群と制限食群で有意な差が

なく，脂肪合成系については食餌制限による影響はないと考えられる。先に，摂食 6時間後の脂

肪酸合成系酵素の転写活性や mRNA 量が満腹の 25％くらいの量から発現し始め，満腹の約 50

％で満腹と同じレベルまで発現していることを報告24）したが，80％食群では mRNA 量は十分に

発現できる量である。また，脂肪酸合成系酵素の基質レベルに日内変動が認められおり，acetyl-

CoA と citrate は暗期に高く，逆に malonyl-CoA は明期に高いが，いずれも酵素の Km 値や Ka

値より低く，基質レベルが酵素活性に直接には影響しないと考えられる25）。

今回の結果は，指標の値が最大となる時間や最大値が両群で異なり，指標によってはある時点

の結果だけで判定するのは考慮が必要であることが示唆された。

ほ乳類の生理機能には，体内時計が関与し，糖質，脂肪代謝は時計遺伝子の発現によって調節

されることが知られているが，その発現量も食餌の種類および食餌摂取の時間帯によって変化す

人間科学部研究年報 平成 29年

― １１２ ―

ることが報告されている25）26）。今回の実験結果からは，食餌量の影響が大きかった。今回は 80

％制限食で行なったが，今後健康上の問題がないと考えられる制限食で同様の実験を行う予定で

ある。

本実験では，ラットにおける自由摂食群と制限食群について糖質と脂肪代謝系の指標に対する

給餌前後の経時変化を測定した。本研究で得られた知見は，今後の食餌量制限の健康への影響に

対する基礎的研究の実験条件設定の参考となるであろう。

参考文献１）厚生労働省健康局総務課生活習慣病対策室（2015）平成 26年国民健康・栄養調査結果の概要（2015）p

10-11.

２）厚生労働省健康局総務課生活習慣病対策室（2009）平成 20年国民健康・栄養調査結果の概要 p 15-16.

３）Sherman H, Frumin I, Gutman R, Chapnik N, Lorentz A, Meylan J, le Coutre J, Froy O（2011）Long-term re-stricted feeding alters circadian expression and reduces the level of inflammatory and disease markers. J Cell

Mol Med 15 : 2745-2759.

４）加藤秀夫，国信清香，齋藤亜衣子，出口佳奈絵，西田由香，加藤悠（2011）時間栄養学と健康．日薬理誌（Folia Pharmacol. Jpn.）137 : 120～124.

５）Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC Jr（1993）Purified diets for laboratory rodents : Final report of the Ameri-can Institute of Nutrition and Hoc Writing Committee on the reformation of the AIN-76 A rodent Diet. J Nutr

123 : 1939-1951.

６）Iritani N, Hirakawa T, Fukuda H, Katsukawa M, Kouno M（2014）Comparison of labeled acetate and glucoseincorporations into lipids in the liver and adipose tissue after intravenous injection in rats. J Nutr Sci Vitaminol

（Tokyo）60 : 176-182.

７）Kimura T, Fukuda H, Iritani N（2005）Labeled acetate incorporation into lipids and lipid elimination after oraladministration in rat liver and adipose tissue. J Nutr Sci Vitaminol（Tokyo）51 : 104-109.

８）Hsu RY, Butterworth PHW, Porte JW（1969）Pigeon liver fatty acid synthetase. Methods Enzymol 14 : 233-

239.

９）Chomczynski P, Sacchi N（1987）Single-step method of RNA isolation by acid guanidium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal Biochem 163 : 156-159.

１０）Katsurada A, Iritani N, Fukuda H, Matsumura Y, Nishimoto N, Noguchi T, Tanaka T（1990）Effects of nutri-ents and hormones on transcriptional and post-transcriptional regulation of fatty acid synthase in rat liver. Eur J

Biochem 190 : 427-433.

１１）Iritani N, Sugimoto T, Fukuda H, Tomoe K（2002）Changes in UCP family expressions in rat tissues due todiet and aging. J Nutr Sci Vitaminol（Tokyo）48 : 410-416.

１２）Folch J, Lees M, Sloane-Stanley GH（1957）A simple method for isolation and purification of total lipids fromanimal tissues. J Biol Chem 226 : 497-509.

１３）Good CA, Kramer H, Somogy M（1933）The determination of glycogen. J Biol Chem 100 : 485-491.

１４）Snedecor GW, Cochran WG（1967）Statistical Methods. p 285-338. Iowa State University Press, Ames, IA.１５）Kohsaka A, Laposky AD, Ramsey KM, Estrada C, Joshu C, Kobayashi Y, Turek FW, Bass J（2007）High-fat

diet disrupts behavioral and molecular circadian rhythms in mice. Cell Metabo 6 : 414-421.

１６）Iritani N（1992）Nutritional and hormonal regulation of lipogenic-enzyme gene expression in rat liver. A re-view. Eur J Biochem 205 : 433-442.

１７）Katsurada A, Iritani N, Fukuda H, Noguchi T, Tanaka T（1987）Influence of diet on the transcriptional and

ラットにおける食餌制限による糖質と脂肪代謝系への影響

― １１３ ―

post-transcriptional regulation of malic enzyme induction in the rat liver. Eur J Biochem 168 : 487-491.

１８）Katsurada A, Iritani N, Fukuda H, Matsumura Y, Noguchi T, Tanaka T（1989）Effects of nutrients and insulinon transcriptional and post-transcriptional regulation of glucose-6-phosphate dehydrogenase synthesis in rat liver.

Biochim Biophys Acta 1006 : 104-110.

１９）Katsurada A, Iritani N, Fukuda H, Matsumura Y, Nishimoto N, Noguchi T, Tanaka T（1990）Effects of nutri-ents and hormones on transcriptional and post-transcriptional regulation of acetyl-CoA carboxylase in rat liver.

Eur J Biochem 190 : 435-441.

２０）Fukuda H, Katsurada A, Iritani N（1992）Effects of nutrients and hormones on gene expression of ATP citrate-lyase in rat liver. Eur J Biochem 209 : 217-222.

２１）Hatori M, Vollmers C, Zarrinpar A, DiTacchio L, Bushong EA, Gill S, Leblanc M, Chaix A, Joens M, Fitz-patrick JA, Ellisman MH, Panda S（2012）Time-restricted feeding without reducing caloric intake preventsmetabolic diseases in mice fed a high-fat diet. Cell Metab 15 : 848-860.

２２）Sakamoto S, Muto T, Yokota M, Ishimura N, Niwa Y, Harada N, Okada K, Nakaya Y（2000）Comparison be-tween short-term food restriction and exercise on whole body glucose disposal in high-fat rats. J Med Invest 47 :

138-144.

２３）Fukuda H, Iritani N（1991）Diurnal variations of lipogenic enzyme mRNA quantities in rat liver. Biochim Bio-

phys Acta 1086 : 261-264.

２４）Iritani N, Nishimoto N, Katsurada A, Fukuda H（1992）Regulation of hepatic lipogenic enzyme gene expres-sion by diet quantity in rats fed a fat-free, high carbohydrate diet. J. Nutr 122 : 28-36.

２５）Fukuda H, Katsurada A, Iritani N（1985）Diurnal variations of lipogenic enzymes, their substrate and effectorlevels, and lipogenesis from tritiated water in rat liver. Biochim Biophys Acta 835 : 163-168.

２６）Yanagihara H, Ando H, Hayashi Y, Obi Y, Fujimura A（2006）High-fat feeding exerts minimal effects onrhythmic mRNA expression of clock genes in mouse peripheral tissues. Chronobiol Int 23 : 905-914.

人間科学部研究年報 平成 29年

― １１４ ―