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考察

本研究は、EDの長期摂取が、単独またはエタノールとの併用により、心筋の生化学的・超微細構造的変化を引き起こすことを初めて示した。

結果、レッドブルおよびエタノールともに心筋中のブドウ糖とグリコーゲン濃度を増加させたことが明らかにされた。 RB群では、グルコースとグリコーゲン濃度の増加は、EDの2つの成分、カフェインとタウリンによって引き起こされました。 通常、カフェインは細胞質内貯蔵物からカルシウムを放出させ（22）、カルシウム／カルモジュリン依存性プロテインキナーゼキナーゼ（CaMKK）を介してAMPKを活性化させる（23）。 AMPKは、心筋細胞におけるグルコースの取り込みと利用を促進します(24)。 また、AMPKはグリコーゲン合成酵素のリン酸化を介してグリコーゲン合成を抑制するか、グリコーゲンホスホリラーゼのリン酸化を介してグリコーゲンの分解を活性化します(25)。 しかし、我々の研究でおそらく起こったように、AMPKの慢性的な活性化は、グルコースの取り込みとグルコース-6-リン酸の生成を増加させることにより、グリコーゲン合成を増加させると考えられます。 これにより、グリコーゲン合成酵素のアロステリックな活性化が誘導され、AMPKによる阻害的なリン酸化を克服することができる（26）。 さらに、タウリンが成体ラットの心臓におけるグルコースの取り込み、解糖、グリコーゲン合成を増加させることが報告されている（27）。

本研究では、エタノールによってグルコースとグリコーゲン濃度がわずかに上昇した。 エタノールはインスリンに対する感受性を低下させるが、これは心筋において腫瘍壊死因子-α（TNFα）および／またはインターロイキン-6（IL-6）が介在し、Jun N-terminal kinasesの活性化を誘導し、Akt-AS160- GLUT4シグナル伝達経路を阻害する（28）。 そのため、グルコース濃度は低下しているはずである。 この結果についての説明はできないし、このテーマについての研究は文献にもない。

レッドブルとエタノールの併用投与は、グルコース濃度の有意な上昇をもたらしたが、これは、これらの成分をそれぞれ単独で投与すると心筋内のグルコース濃度が上昇することから予想されたことである。 心臓の器官の成長と発達に必要なエネルギーを供給するため、心臓の先天性発達に必要である(29)。 成熟した器官では、グリコーゲンは少量しか存在せず、興奮伝導系にエネルギーを供給している。 グリコーゲンが大量に存在するのは、虚血状態においてのみである(30)。 心筋にグリコーゲンが蓄積すると、心房細動前症候群の発生が助長されます (31)。 いくつかの研究で、心臓血管レベルでの悪影響（動悸、不整脈、高血圧、さらには心臓突然死）の発生と、糖尿病および／またはアルコールの関連が報告されています（2、32）；したがって、これらの影響が心筋のグリコーゲン蓄積と関連している可能性を排除できません。 この効果は、ひいてはEDやアルコールの慢性摂取で報告されている心筋機能異常の原因となり得ます。 コレステロールの役割は、膜タンパク質が発現している領域に「橋」（脂質ラフト）を形成することによって、細胞膜を硬くし、細胞の形状を維持することです（33）。 さらに、コレステロールは膜の流動性を制御しており、その結果、コレステロールとリン脂質の比率が重要な役割を担っている(34)。 細胞膜におけるコレステロールとリン脂質のモル比は、通常、単一体よりわずかに低く保たれている(35)。

レッドブルによるコレステロール濃度の低下は、EDに含まれるタウリンやナイアシンの含有量が高くなったためかもしれない。 タウリンとナイアシンはともに動脈硬化の予防と治療に使用されるため，この変化はある程度予想される(36, 37)． より正確には、タウリンは血清コレステロールを減少させ（38）、ナイアシンは血清コレステロールとトリグリセリドを減少させてHDL濃度を増加させる（39）。

慢性エタノール処理後の心筋におけるコレステロールの減少もGodfreyら（40）とHuら（41）によって報告されているが、誰もこれらの結果を説明せず、この現象の生理的意義も不明であった。

レッドブルとエタノールの併用投与は、2つの成分の単独投与よりもさらに高い心筋のコレステロールの減少を誘導した。

その結果、すべての投与群で心筋タンパク質濃度がわずかに増加し、E群で有意であった。 レッドブルの投与後に観察されたタンパク質濃度のわずかな増加は、ビタミンB6の高い含有量によるものであると思われます。 ルーマニアで販売されているレッドブル1回分には、1日に推奨されるB6量の250％が含まれている。 ビタミンB6は、アミノ酸の合成、分解、相互変換に必要な140以上の酵素の機能において必須の補酵素です(42)。

タンパク質付加体の形成は、我々の研究で観察されたE群におけるタンパク質濃度の著しい上昇の説明となり得ます。 アルコールは肝組織、神経組織、筋肉組織に蛋白質付加体を蓄積させ、これらの組織におけるエタノール誘発毒性を悪化させることが研究で明らかにされている(43)。 Worrall らによる研究 (44) では、6 週間のアルコール処理により、ラットの心臓組織で還元型アセトアルデヒド蛋白質付加物、未還元型アセトアルデヒド、マロンジアルデヒド-アセトアルデヒドの量が増加したことが確認された。 さらに、タンパク質とアセトアルデヒドが形成する付加物が、コラーゲンの合成や結合組織タンパク質の発現を担うmRNAの形成を刺激することが以前の研究で示されている(45)。

すべての処理後に心筋でASTとALT活性が増加し、血清で減少した。 レッドブルとエタノールによる超微細構造の変化によれば、これらの膜の完全性マーカーの活性は、血清中で増加すると予想された。 しかし、我々の結果は、エタノールで10日間処理した後に心筋でALT活性が変化せずAST活性が上昇したと報告したMihailovicら（46）の結果と一致する。 我々の結果は、レッドブルが少なくとも心筋においてエタノールと同様の有害な作用を持つことを示している。 さらに、レッドブルとエタノールの併用は、AST活性に対して相乗的および／または補完的な効果をもたらした。

エタノールで処理したラットの心臓組織で観察された最も深刻な超微細構造変化（図4cおよび4d）4dは、アルコール性心筋症の発症を示すものであった。 De Leirisら(47)が指摘するように、エタノールを慢性的に摂取したヒトや動物モデルでは、心臓組織の機能的・構造的な変化が起こる。 酸化ストレスは、過酸化脂質、タンパク質の酸化を誘発し、ミトコンドリアのGSH含量を減少させ、カルシウムのホメオスタシスを乱し、心筋の収縮能力を損なう。 また、細胞内小器官の構造も変化し、クリスターが乱れ、酸化的な代謝が変化している。 Tsiplenkovaら(48)は、アルコール性心筋症におけるエタノールによるダメージについて、オルガネラの膨張やクリストの喪失を含むミトコンドリア膜の変化などの詳細な目録を提供している。 これらの著者らはまた、筋細胞とともにミトコンドリアの数が増加し、ミトコンドリアが占める空間が筋原線維が占める空間よりも大きいことに気付いた。 このことは、ミトコンドリアで満たされた筋原線維間スペースが拡大している我々の観察結果と一致する。

さらに、細胞間隙にコラーゲンの沈着が見られたが、これはUrbano-MarquezとFernandez-Sola（49）がヒトのアルコール性心筋症患者で報告していることである。

そのような変化した心筋細胞がアポトーシスで終わるか、ネクローシスで終わるかはまだ不明であるが、アポトーシス、あるいはアポトーシスとネクローシスの組み合わせが、アルコール性心筋症における心筋細胞の損失をもたらすようである（50）。

アルコール摂取によって引き起こされる心筋細胞の変化はよく知られているが、心臓筋肉におけるEDによる超構造変化に関する証拠は（もしあれば）ほとんど存在しない。 RB群の一部の心筋細胞では、筋原線維の配列が緩やかな構造を示し、その隙間には希薄なマトリックスと拡張したクリステを示すいくつかの大きな（膨張した）ミトコンドリアが存在しており、このことから酸化的代謝に影響があることが推測された。 これらの形態学的変化はすべて、我々の研究で報告されたグルコース、グリコーゲン、コレステロール濃度、ASTおよびALT活性の生化学的変化と相関していた。 狭窄した筋原線維の間のミトコンドリアの過度の増殖（「ミトコンドリア症」）は、アルコール性心筋症の特徴としてTsiplenkovaら（48）により報告されている。

RBE群の筋細胞では、EDとエタノールの複合作用はさらに劇的で、溶血面積の増加、筋原線維の大部分が規則的（平行）配列でなく、その一部が断片化し、希薄な構造と拡張したクリステを持つミトコンドリアが複数存在した。 筋原線維間には、アルコール性心筋症で報告されているように、おそらくグリコーゲンで満たされた多数の小胞が存在していた(49)。 これらの構造的変化は、我々の研究で測定された生化学的変化も裏付けている。 いくつかの筋細胞は、不規則な境界を持つ低色素の核を持ち、インターカレーションディスクは断片化し、剥離した。