ビルベリーの果実に含まれる最も特徴的な成分は、アントシアニン類およびプロアントシアニジン類に属する色鮮やかなポリフェノール類である。
これらの物質の薬理学的特性は、現在では十分に解明されていると思われる。主に強力な抗酸化能と結び付けられるが、抗炎症、血管作用性、脂質低下作用、血糖降下作用、細胞再生、抗菌作用、化学予防効果など、他にも多くの生物活性を持つ。これらの特性のほぼ全てに関し、in vitroおよびin vivoの両方において精力的に研究されてきた。

抗酸化活性：
スーパーオキシドアニオン発生系ヒポキサンチン／キサンチンオキシダーゼを用いたin vitro試験により、ビルベリーのアントシアニン類および一部の関連アグリコン類は、強力なフリーラジカル・スカベンジャーであることが報告されている^（1,2）。ビルベリー（Vaccinium myrtillus）果実から抽出されたアントシアニンは、ラットの肝ミクロソーム内において、スーパーオキシドアニオンに対するスカベンジャーとして、また脂質過酸化反応の阻害物質として作用することが示されてきた^（3-5）。シアニジンおよび塩化デルフィニジンは、1,1-ジフェニル-1-ピクリルヒドラジル（DPPH）フリーラジカルと相互作用する強力なスカベンジャーであることが証明され、そのIC50値はそれぞれ2.5および4.0 μMであり、ケルセチンの値に匹敵した。
塩化シアニジンは、CCl4誘発性脂質過酸化反応に対し、最も活性の高い化合物である^（6）。Laplaudら^（7）は、ビルベリー（V. myrtillus）果実の水抽出エキスは、銅触媒による酸化から低比重リポタンパク（LDL）を保護すると報告した。
Rasettiら^（8）が報告したように、特定のビルベリーエキスには、紫外線（UV）で誘発される酸化的開裂反応からアポリポタンパクBを保護する効果が認められた。
Ichiyanagiら^（9）は、キャピラリーゾーン電気泳動法を用い、ビルベリーに含まれる主要な11種のアントシアニン類に関し、ヒドロキシルラジカル（OH）、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素に対する活性を検証した。OHに対するアントシアニン類の反応性は、標準物質として使用された（+）-カテキンと同等であり、アグリコン構造あるいは結合型糖質のいずれによっても有意な影響を受けることはなかった。対照的に、スーパーオキシドアニオンおよび一重項酸素に対する反応性は、アグリコン構造により決定された。
K. Nakanishiら^（10）は、アントシアニン類を豊富に含むビルベリーエキスは、目に存在する主要なリポフスチンであるA2Eの光誘発による光酸化を予防し得ることを実証した。蛍光性橙色の色素の一種であるリポフスチンは、加齢と共に網膜上皮に蓄積されるため、「加齢色素」としても知られている。リポフスチンは、先進工業国における失明の主因である加齢黄斑変性（AMD）の発病において、重要な役割を果たすことが示唆されてきた。リポフスチンは、光に曝露されると、一重項酸素を産生する。一重項酸素は視力に関わる上皮の変性を誘発する反応性酸素種である。同プロセスは、ビルベリー・アントシアニンにより抑制され、ビルベリー・アントシアニンによる目に有益な効果において、網膜の光酸化防御が重要なメカニズムを担っている可能性がある。
さらに最近のマイクロアレイ解析による遺伝子発現の研究では、ミルトセレクト^®アントシアニンは、炎症細胞モデルにおいて、炎症性遺伝子の発現レベルを低下させ、抗炎症遺伝子の発現レベルを回復させることが示されたが、これはビルベリーに含まれるアントシアノサイドによる抗炎症作用の論拠を示すものである^（11）。B環のカテコール部位は、アントシアニンの抗炎症作用において重要であることが明らかにされた^（12）。際立った特徴として、ミルトセレクト^®に含まれるアントシアニン類の80%は同構造種に属する。
Priorら^（13）は、異なった4種のVaccinium種の抗酸化能（酸素ラジカル吸収能＝ORAC）を比較し、V. myrtillusおよびV. angustifolium（低木）が、強力なORAC活性を有する（それぞれ44.6±2.3および45.9±2.2）ことを明らかにした。
ORACとアントシアニン類（rxy=0.77）あるいはフェノール類総含有量（rxy=0.92）との間には、直線関係が認められた。
さらにアントシアニン類は、金属イオンをキレート化し、アスコルビン酸（補助色素）-金属アントシアニン複合体を形成することにより、金属イオンにより生じるアスコルビン酸の酸化をも抑制する^（14）。加えてアントシアニンエキスは、ヒト赤血球中のフリーラジカル誘発によるK+喪失、並びに酸化化合物であるダウノマイシンおよびパラコート誘発による細胞反応を抑制することが報告されている^（15,16）。最近の研究により^（17）、ミルトセレクト^®には、マウスにおいて臭素酸カリウム誘発による腎損傷を防ぐ効果があることが示されている。臭素酸カリウムは環境汚染物質の一種であり、オゾンによる飲料水浄化プロセスにおいて、副産物として形成され得る。臭素酸カリウムは、フリーラジカルを誘発する有害な変更を腎組織に加える可能性がある。
ビルベリーエキスの保護特性は、ビルベリー・アントシアニンによる腎組織の抗酸化能改善、すなわちNO産生の低下および酸素ラジカル吸収能（ORAC）改善によるものである。Li Baoら^（18）は、ミルトセレクト^®が、フリーラジカル捕捉活性や脂質過酸化反応の阻害により、マウスにおいてストレス誘発性肝損傷を軽減することを示した。
マウスのエンドトキシン誘発によるブドウ膜炎（EIU）における最近の試験では^（19）、ミルトセレクト^®が、眼中の酸化窒素およびマロンジアルデヒドレベルを低下させ、眼中のORAC、グルタチオン、ビタミンC、スーパーオキシドジスムターゼ、グルタチオンペルオキシダーゼの活性を上昇させることが示された。さらにミルトセレクト^®は、銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼ、マンガンスーパーオキシドジスムターゼ、グルタチオンペルオキシダーゼmRNAの発現を増加させたため、ミルトセレクト^®がEIUにおいて、抗酸化物質のレベルを上昇させることにより、炎症誘発性酸化ストレスを軽減し得ることが示されている。

環状ヌクレオチド・フォスフォジエステラーゼの阻害：
シアニジン、デルフィニジン、マルビジン3-O-グルコシドおよびそれらのアグリコンなどのアントシアニン類は、網膜、脈絡膜、大血管や血小板など、様々な経路からフォスフォジエステラーゼ（PDE）イソフォームを阻害することが報告されている｡これらの化合物は、血小板PDEより網膜PDEに対し、また特に網膜カルモデュリンの刺激を受けた酵素に対し、高い活性が認められた。カルモデュリンの刺激を受けた酵素に対するマルビジンおよびデルフィニジン3-O-グルコシドのIC50は、5.4～35.6 μMであった。アントシアニン類には、標準物質として用いられたイソブチルメチルキサンチンより高い活性が観察された^（20-23）。

抗血小板活性：
MorazzoniおよびMagistretti^（23）は、ウサギ多血小板血漿（PRP）を用い、ADP、コラーゲン、アラキドン酸ナトリウム誘発による血小板凝集に対するビルベリー36%エキスの抗血小板活性について検討した。ビルベリーエキスのIC50値は、ジピリダモールにおいて得られた値と同等の0.36～0.81 mg/mL PRPであり、血小板凝集の強力な阻害物質であることが示された。さらにビルベリーエキスは、体外循環に維持したラットにおいて、ADP誘発による血小板凝集に対する阻害作用を発揮した。
最大400 mg/kg用量のビルベリーエキスをラットに経口投与した場合、血液凝固経路に影響を及ぼすことなく出血時間が24時間延長され、またマウスに400 mg/kgを経口投与した場合、ガラス製マイクロペレットへの血小板の凝集能が低下した。ビルベリー（V. myrtillus）果実から抽出されたアントシアニンエキスは、ヒト血漿中でADPあるいはアドレナリンにより誘発された血小板凝集をin vitroにおいて阻害することが報告されている^（24）。in vitroで実証された血小板凝集に対する阻害作用は、経口投与（480 mg/日、30～60日間）を受けた健常被験者30名の血液から採取された血小板のADPおよびコラーゲン誘発による凝集においても、ex vivoで確認された^（25）。

コラーゲン、リン脂質、プロテオグリカンとの相互作用：
in vitroにおいて、ビルベリー（V. myrtillus）果実から抽出されたアントシアニンエキスは、アテローム性動脈硬化、肺気腫、関節リウマチといった特定の病態において、コラーゲンや血管外マトリックスのその他の成分の分解に関わるエラスターゼなどのタンパク分解酵素を阻害する^（26）。アントシアニンエキスは、コラーゲン繊維を架橋結合し、またコラゲナーゼ作用に対するコラーゲン繊維の抵抗性を高めることにより、コラーゲン代謝との相互作用を生じ得る^（27）。また、糖尿病患者における毛細血管肥厚の原因となる高分子コラーゲンおよび構造糖タンパクの生合成を減少させることも示されてきた^（28）。組織化学的、生化学的研究により、ビルベリー（V. myrtillus）由来のアントシアニン類は、ラット脳由来細胞膜のリン脂質成分と相互作用し、それらの物理化学的特性を潜在的に変化させ、有害な刺激に対する抵抗性を高めることが示されている^（29）。Salmonaら^（30）は、血小板の膜粘度に対するビルベリー36%エキスの影響について検証し、膜リン脂質に対する高親和性により、アントシアニン類が膜流動性を変化させ得ることを確認した。

異物誘発肉芽腫において、ビルベリー（V. myrtillus）由来アントシアニン類は、ムコ多糖類生合成に対して局所刺激作用を生じることが、Mianらにより報告されている^（31）。ムコ多糖類は、血管周囲組織および基底膜の完全性維持において、重要な役割を果たすことが明らかになっている。Piovellaら^{（32, 33）}は、ヒト臍帯由来の内皮細胞を用いたin vitro試験において、アントシアニン類が色素の活発な食作用と強力な細胞再生を誘発すると報告した。線維芽細胞および平滑筋細胞での増殖促進作用についても、同試験で報告されている。
アントシアニン類は、ムコ多糖類に対する刺激作用により、血管壁および血管周囲組織両方の細胞成分再生を促すと思われる。

細動脈血管運動に対する作用：
微小血管網における細動脈径の周期的変化である細動脈血管運動は、間質液の形成を調節する微小血管メカニズムに影響を及ぼす。Colantuoniら^（34）は、麻酔ハムスターの頬袋および非麻酔ハムスターの皮膚襞開窓処置（筋肉型）の2つの実験モデルを用い、細動脈血管運動に対するビルベリー36%エキスの作用を検証した。ビルベリー36%エキス（5～10 mg/kg 静注）は、頬袋細動脈内および終末細動脈内において、麻酔により抑制された血管運動を誘発し、骨格筋細動脈網において、血管運動頻度を増加させた。これらの所見は、ビルベリーエキスが間質液形成を予防または制御し、微小血管網における血流再分配の制御に寄与し得ることを示している。

化学的予防：
ビルベリー・アントシアニン類の化学予防特性に関する最近の研究^（35）において、ミルトセレクト^®は、げっ歯類の腸管腺腫発症を用量依存的に減少させ得ることが示されている。その活性は、標的臓器におけるアントシアニン濃度が高いことに関わるものであり、血漿中に検出された全身濃度が極めて低い事実とは、著しく対照的である。最近ではこの点に関し、発癌および腫瘍進行において重要な役割を果たすと考えられている複数のチロシンキナーゼ（RTK）とアントシアニン類との相互作用に基づき、考えられ得る作用機序が提示されている^（36）。ミルトセレクト^®は広域なチロシンキナーゼ阻害作用を示し、潜在的な化学予防作用が示唆される。これらのデータに基づき、原発腫瘍あるいは肝転移の切除が予定されている結腸直腸癌患者25名を対象に、ミルトセレクト^®による結腸直腸癌の化学的予防効果を検証する予備臨床試験が実施された^（37）。被験者は、術前7日間、1日1.4、2.4、5.6グラムのミルトセレクト^®投与を受けた。腫瘍組織の増殖は、介入前の値に比べ、7%減少した。また尿、血液、標的組織中のアントシアニン類のレベルも測定されたが、結果はげっ歯類モデルで検出されたレベルと一致したものであった。

コホート試験：
最近発表された前向きコホート試験では、米国の閉経後女性34,489名を対象に、16年間（1986年から2003年）経過観察が行われた。その結果、食事によるアントシアニン類の摂取量（アントシアニン類の主な摂取源は、いちご、ブルーベリー、赤ワインであった）と冠動脈性心疾患、心血管疾患、並びに総死亡率との間には、有意な逆相関が観察された^（38）。

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