高麗人参と細胞代謝

高麗人参とその生理活性成分が細胞の恒常性に及ぼす影響とは？
 ミトコンドリア生合成とオートファジーに対する高麗人参の効果に関する考察。

細胞のホメオスタシスは、健康の中核であり、極めて複雑な生化学的プロセスによって特徴づけられます。無数の純粋な代謝メカニズムの中には、特定の細胞機能を調節するための生理学的カスケードも存在します。その中でも、ミトコンドリアの生合成とオートファジーに関連する細胞プロセスは、細胞の恒常性を維持するために重要です。

高麗人参とその最も有名な活性成分であるジンセノサイドは、これらのプロセスに影響を及ぼすことが報告されており、細胞の健康全般に関連する革新的なアプローチのユニークな機会となっています。

ミトコンドリアの生合成

ミトコンドリアの生合成は、細胞内で新しいミトコンドリアを生成するプロセスを指します。このプロセスは、最適なエネルギー需要を満たす上で非常に重要な要素です。ミトコンドリアの生合成には、転写共活性化因子PGC1αが関与しています。PGC1αが活性化されると、核内呼吸因子（Nrf1およびNrf2）の経路を刺激し、新しいミトコンドリアの生成だけでなく、活性酸素管理に関連する新しい酵素の産生を促進するため、細胞の損傷を防ぐことができます。

特定の希少なジンセノサイドであるRg3[1-3]、Rg5[4]、Rd[5]は、AMPKキナーゼを介したPGC1α経路の活性化因子として同定されており、ミトコンドリアの生合成を増加させるだけでなく、活性酸素の適切な管理を通じてミトコンドリアの機能をサポートします。

オートファジー

オートファジーは、細胞の自己分解プロセスであり、ミスフォールドタンパク質や機能不全に陥ったミトコンドリアなど、傷ついたり不要になったりした細胞成分の除去に不可欠です。したがって、オートファジーの制御は細胞修復プロセスに相当し、長寿という観点から研究者を魅了しています。また、消化管バリアレベルにおいても、細胞の完全性と腸内細菌叢との良好な関係（粘液中の微生物が酸素を利用できないようにする）を確保するためにも重要です。

オートファジーの主要な制御因子のひとつは、サーチュインファミリーです。具体的にはSIRT1とSIRT3が、様々なオートファジー関連タンパク質の脱アセチル化を通じてオートファジーを活性化する役割を果たしています。SIRT1とSIRT3は、先述のAMPKとPGC1αと密接に関連しており、ミトコンドリアの生合成とオートファジーの間の相互作用を促進しています。

Rh2[6]、Rk2[7]、Rb1[8]、Rg1[9]などの複数のジンセノサイドは、SIRT1（およびAMPK / PGC1α）を介したオートファジーのモジュレーターとして同定されています[10]。ただし、その影響は細胞の状態によって異なります。

結論

ジンセノサイドはミトコンドリア生合成の促進やオートファジーの調節など、細胞のホメオスタシスに対して幅広い有益な効果を示しています。これらの効果は、細胞機能の改善や全体的な健康を促進する健康食品の開発に特に関連しています。

さらに、ミトコンドリアの生合成を促進することにより、ジンセノサイドは細胞のエネルギー産生を増加させ、身体能力を向上させ、加齢関連疾患のリスクを軽減することができます。

また、オートファジーを調節することにより、ジンセノサイドは損傷した細胞成分の除去を促進し、細胞のリサイクルプロセスを強化することができます。これにより、慢性疾患のリスクを低減し、生理学的な回復をサポートすることができます。

参考文献

[1] Kim R, Kim JW, Lee SJ, Bae GU (2022) – ”Ginsenoside Rg3 protects glucocorticoid‑induced muscle atrophy in vitro through improving mitochondrial biogenesis and myotube growth.” Mol Med Rep. 2022 Mar;25(3):94. doi: 10.3892/mmr.2022.12610. Epub 2022 Jan 21.

[2] Kim K, Nam KH, Yi SA, Park JW, Han JW, Lee J (2020) – “Ginsenoside Rg3 Induces Browning of 3T3-L1 Adipocytes by Activating AMPK Signaling.” Nutrients. 2020 Feb 7;12(2):427. doi: 10.3390/nu12020427.

[3] Hong T, Kim MY, Da Ly D, Park SJ, Eom YW, Park KS, Baik SK (2020) – “Ca2+-activated mitochondrial biogenesis and functions improve stem cell fate in Rg3-treated human mesenchymal stem cells.” Stem Cell Res Ther. 2020 Nov 4;11(1):467. doi: 10.1186/s13287-020-01974-3.

[4] Zhu Y, Yang H, Deng J, Fan D (2021) – “Ginsenoside Rg5 Improves Insulin Resistance and Mitochondrial Biogenesis of Liver via Regulation of the Sirt1/PGC-1α Signaling Pathway in db/db Mice.” J Agric Food Chem. 2021 Aug 4;69(30):8428-8439. doi: 10.1021/acs.jafc.1c02476. Epub 2021 Jul 26.

[5] Wan S, Cui Z, Wu L, Zhang F, Liu T, Hu J, Tian J, Yu B, Liu F, Kou J, Li F (2023) – “Ginsenoside Rd promotes omentin secretion in adipose through TBK1-AMPK to improve mitochondrial biogenesis via WNT5A/Ca2+ pathways in heart failure.” Redox Biol. 2023 Apr;60:102610. doi: 10.1016/j.redox.2023.102610. Epub 2023 Jan 14.

[6] Liu H, An ZY, Li ZY, Yang LH, Zhang XL, Lv YT, Yin XJ, Quan LH, Kang JD (2023) – “The ginsenoside Rh2 protects porcine oocytes against aging and oxidative stress by regulating SIRT1 expression and mitochondrial activity.” Theriogenology. 2023 Apr 1;200:125-135. doi: 10.1016/j.theriogenology.2023.02.006. Epub 2023 Feb 9.

[7] Huang X, Xiao J, Wen M, Liang J (2022) – “Ginsenoside Rk2 Protects against Ulcerative Colitis via Inactivating ERK/MEK Pathway by SIRT1.” J Environ Pathol Toxicol Oncol. 2022;41(2):89-98. doi: 10.1615/JEnvironPatholToxicolOncol.2021039648.

[8] Shi G, Liu D, Zhou B, Liu Y, Hao B, Yu S, Wu L, Wang M, Song Z, Wu C, Zhu J, Qian X (2020) – “Ginsenoside Rb1 Alleviates Oxidative Low-Density Lipoprotein-Induced Vascular Endothelium Senescence via the SIRT1/Beclin-1/Autophagy Axis.” J Cardiovasc Pharmacol. 2020 Feb;75(2):155-167. doi: 10.1097/FJC.0000000000000775.

[9] Guan S, Xin Y, Ding Y, Zhang Q, Han W (2023) – “Ginsenoside Rg1 Protects against Cardiac Remodeling in Heart Failure via SIRT1/PINK1/Parkin-Mediated Mitophagy.” Chem Biodivers. 2023 Feb;20(2):e202200730. doi: 10.1002/cbdv.202200730. Epub 2023 Jan 24.

[10] Huang Q, Lou T, Lu J, Wang M, Chen X, Xue L, Tang X, Qi W, Zhang Z, Su H, Jin W, Jing C, Zhao D, Sun L, Li X (2022) – “Major ginsenosides from Panax ginseng promote aerobic cellular respiration and SIRT1-mediated mitochondrial biosynthesis in cardiomyocytes and neurons.” J Ginseng Res. 2022 Nov;46(6):759-770. doi: 10.1016/j.jgr.2022.02.002. Epub 2022 Feb 15.

参照元：https://botalys.com/botanicals/korean-ginseng/cellular-metabolism/