フリーラジカル：恐怖は誇張されていますか？(SQ-21)
フリーラジカル – 長い間、DNA、タンパク質、脂質、およびその他必須の生物学的分子を損傷することで知られている不快な毒性分子です。早期老化および慢性変性疾患への影響は十分に証明されています。しかしそれはフリーラジカルを知る唯一の方法でしょうか？私たちが解明しようとするように、フリーラジカルの恐怖は実際には誇張されているかもしれません。フリーラジカルは多くの悪い誇大広告をされていますが、真実は、フリーラジカルは生活の重要な一部であり、少量で多くの生物学的機能で重要な役割と果たしています。
それではこのフリーラジカルとは一体なんでしょうか？
フリーラジカル：細胞代謝の副産物
私たちの細胞は、私たちを生かすために重要な生科学的反応を行うために必要なエネルギーを生成するために、酸素を必要とします。細胞が酸素を処理するとき、フリーラジカルとして知られている反応性の高い分子が毒性副生成物として生成されます。フリーラジカルは私たちの遺伝子構造にどのように損傷を与えるのでしょうか？
フリーラジカルは一つ以上の不対電子を有する分子です。フリーラジカルが自身を安定させようと試みる過程で、いつも、より多くの電子を探しています。 - フリーラジカルを非常に不安定で反応しやすくする性質です。それらの電子を盗むためにDNA、脂質、タンパク質及び細胞膜のような近くの安定した分子と反応し、代わりに攻撃生体分子を不安定にします。これはより多くのフリーラジカルの生成を呼び起こす連鎖反応を誘発します。フリーラジカルは脆弱な細胞構造の酸化的損傷を引き起こします - 組織や器官の構造と機能を損ないます。この酸化的ストレスは、早期老化、癌、自己免疫疾患、関節炎、心臓血管疾患、パーキンソン、アルツハイマー病および失明などの多くの慢性および変性疾患の発症に支配的な役割を果たすことが知られています。
しかし、私たちの体は、フリーラジカルの影響に対抗するための精巧な、複雑な防御機構を維持するために努めています。抗酸化酵素、食物からの栄養素、および自己修復機構の内因性および外因性の供給の助けを借りて、通常、私たちの体はこの酸化ストレスへの制御を維持することが可能です。しかし、フリーラジカルの過負荷は多大な問題になる可能性があります。多くの環境要因は、体がそのペースを保つことができるより多くのフリーラジカルを生成するために刺激します。慢性ストレス、殺虫剤、加工食品、日光、金属露出や薬などの食品中の化学物質は、破壊の跡を残し、体内のフリーラジカルの過剰な蓄積を引き起こすいくつかの例です。
体内のフリーラジカルの有益な役割
さて、確かなことがひとつあります。フリーラジカルは生命に不可欠なものです。そして細胞反応時に誘導区廃棄物を排出するという機知の事実があるものの、私たちの体は、実際には、特定の重要な機能を実行するために少量でフリーラジカルを必要とします。
免疫システム貯蔵庫の武器
私たちの免疫システムはウイルスや細菌を殺すために意図的にフリーラジカルを作成します。好中球、単球やマクロファージなどの免疫細胞は血流からの酸素の取り込みを増加し、電子を奪います -スーパーオキシドアニオン、酸化窒素及び過酸化水素などのフリーラジカルを作成します。これらの強力なフリーラジカルは、その有毒な酸化バーストで侵入する病原体を退治します - 免疫防御における重要なステップです。このように私たちの免疫細胞は病原体を退治するために最も強力なフリーラジカルの破壊力を利用します。
細胞内の信号を中継
フリーラジカルはまた細胞シグナル伝達システムの不可欠な一部です。 - どの細胞同士がお互いにコミュニケーションし、感じ、微小環境を処理するか、活動を調整し、細胞を活性化したり組織の損傷を修復するといった様々な方法で反応します。細胞に応じて、この応答は、要求のバランスを維持するために、遺伝子発現および代謝を分裂する細胞の能力の変化を誘発します。ホルモン、神経伝達物質およびサイトカインは、すべて体が外部と内部の膨大な刺激に対応するために役立つシグナル伝達分子の例です。環境要因を正確に知覚し反応することは体内の恒常性の鍵です – 生存と良好な健康に必要です。細胞がこの情報を処理する際にエラーが発生すると、癌、糖尿病および自己免疫などの疾患をもたらす可能性があります。
フリーラジカルは、細胞内シグナルを中継するのにどのような役割を果たしているのでしょうか？非常に重要な役割のようです。
- 特定のフリーラジカルは、食細胞以外にも、多くの細胞の細胞内シグナル伝達経路を調節します。例えば、NADPHオキシダーゼの非食細胞のバージョンによるフリーラジカルの産生において、原形質膜に見出される酵素複合体は、「細胞内シグナル伝達の調節において重要な役割を果たし、線維芽細胞、内皮細胞、血管などの非食細胞の様々なタイプのカスケード平滑筋細胞、心筋細胞、および甲状腺組織。例えば、一酸化窒素（NO）血流、血栓症、神経活動を調節するための細胞間メッセンジャーであります。」[1]。
- 生理学のジャーナルに発表された2011年の研究では、フリーラジカルはストレスの多い状況では、必要な力と心拍を行い、シグナル伝達分子として機能することを示しました[2]。私たちの体が何かストレスを感じた場合、交感神経系は心筋細胞の表面上の特異的受容体、β-アドレナリン受容体を活性化します。これは心臓細胞内の生化学的変化のカスケードを誘発します。心筋細胞の強い収縮でそのような特定の反応の結果 - 大きな力で心臓の鼓動を作ります。科学者は、β受容体の活性化は、ミトコンドリア内フリーラジカルの産生を増加し、より強い収縮に寄与することを示しました。 「ストレス化の状況でより多くの血流送ることができるように心臓の鼓動に貢献するため、フリーラジカルは重要な役割を果たしています。」と研究主任のハーカン・ウェスターブラッド氏は言います。「一方で、持続的なストレスは、心不全につながることがあります。そして慢性的に増加したレベルのフリーラジカルは、ここでの問題の一部である可能性があります。」 [3]
- ネイチャーメディシンに発表された[4]別の2001年の研究で、研究者は 体の本質的なホルモンの多くの産生を担う脳の箇所である視床下部におけるフリーラジカル産生の増加による過食の結果を発見しました。これらのフリーラジカルは、シグナル伝達分子として振る舞い、食欲を抑える特定の神経細胞を活性化し、満腹感を促進します - 基本的に食物摂取を調節する脳に信号を送ります。しかし、体が慢性的にフリーラジカルの奔流にさらされると、それは、細胞損傷および老化を引き起こします。フィードバックによる抜け穴で、体はフリーラジカル製造を停止するように細胞機構に命令します。皮肉な点に気がつきましたか？このメカニズムは、酸化損傷から細胞を保護するように作用するが、それはまた、食後満腹感を感じるする身体の能力を制限しています。研究はエネルギー代謝の調節におけるフリーラジカルの役割を解明し、フリーラジカルをコントロールする細胞機能の命令を発見しました。「食餌誘導性肥満で食欲増加の心臓部です。」[5]
- カリフォルニア大学の生物学者が行った別の洞察力に富んだ研究によるフリーラジカルは、皮膚損傷の治癒に重要な役割を果たしている可能性があることがわかりました[6]。実験用の回虫Cによって行われた研究で、研究者のエレガンシェはフリーラジカルが、「ミトコンドリアで生成され、皮膚損傷の治癒に必要なだけではなく、活性酸素種、またはROSの増加レベルを増加し、実際に怪我を速く治す」ことを発見しました。研究者の一人であるアンドリュー・チザムによると、「最適なレベルのROSシグナルが必要であることが判明しました…….多すぎはよくないですが、少なすぎも悪いです。研究によって、私たちはミトコンドリア内のROSを生産し、抗酸化物質を排除する遺伝子をやっつけたときに、回虫が傷を塞ぐのに問題が発生することを発見しました。また、もう少しだけ多くのROSにより傷を塞ぐのが早まることを発見しました。」研究者はそのような効果は「知性の高い」動物に同様に当てはまると信じています。
適度な運動中の役に立つ細胞適応
この分野の研究者は、適度な運動は抗酸化剤として機能し、健全な酸化ストレス量を生成することを主張します[7]。軽度化中度の運動中に、フリーラジカルの産生が有用適応変化を行使できるようにし、経路および信号の筋肉細胞シグナル伝達の活性化に役立つという確かな証拠があります。これらの適応はエネルギーを生成する燃料消費のために、筋肉や新しいパターンへ血流増加を達成するために重要です。ポイントは少量の参加ストレスは細胞をより強くし、ストレスへの抵抗性を高める点です。非常にそうなので、「抗酸化物質でフリーラジカル代謝に干渉することはトレーニングに便利な適応を妨げる可能性があります」。適度な運動は眼液システムへの上方調節として実際に知られており[8]、過度な運動を長時間することは、体の抗酸化防御を打ち負かし、より多くのフリーラジカルの産生します – これは組織と免疫機能の損傷につながります。
良い、悪い？
これらすべての研究のポイントは何でしょうか？過剰なフリーラジカルは、細胞の損傷や老化を促進し、DNA、タンパク質および他の脆弱な細胞構造を損傷する可能性があります。しかし、低濃度の場合、フリーラジカルは生物学的プロセスにおいて重要な機能を果たし、実際に免疫機能および細胞応答に正の効果を及ぼします。さらに、私たちの体は、私たちが想像できるよりも非常に魅力的ではるかに組織的に、フリーラジカルのチャレンジに反応する驚くべき自己防衛機構を備えています。ちょうどいいバランスをとる必要があるだけです。
細胞は限られた量の抗酸化剤のプールだけ持っていることは事実であり、フリーラジカルの圧倒的な濃度を中和する限られた能力が付属しています。それが抗酸化剤を私たちにもたらします。その抗酸化剤ソリューションで体は満たされていますか？いいえ。特に私たちがしそれらを自然なコンテキストから取り出している場合は違います。それらの役割を助ける他のヘルパー栄養素が不在の場合、単離された抗酸化剤はフリーラジカル問題を解決することができません。
全体的な考えは自然や自然食品を含む健康な食事から栄養を取り入れるということです。色鮮やかな野菜や果物は体の自然な貯蔵庫に抗酸化剤、酵素、栄養を蓄えます。加工錠剤のサプリメントが同様の利点を提供するというのは単純に正しくないことを覚えて置いてください。
翻訳者: 千葉将臣
参考:
- Lien Ai Pham-Huy, Hua He and Chuong Pham-Huy. Free Radicals, Antioxidants in Disease and Health. International Journal of Biomedical Science. 2008.
- Andersson DC, Fauconnier J, Yamada T, Lacampagne A, Zhang SJ, Katz A, Westerblad H. Mitochondrial production of reactive oxygen species contributes to the β-adrenergic stimulation of mouse cardiomycytes. The Journal of Physiology. April 2011
- Free radicals may be good for you. ScienceDaily. March 1, 2011
- Diano et al. Peroxisome proliferation–associated control of reactive oxygen species sets melanocortin tone and feeding in diet-induced obesity. Nature Medicine. 28 August 2011
- Free radicals crucial to suppressing appetite. Science Daily. August 29, 2011
- Kim McDonald. Moderate Levels of ‘Free Radicals’ Found Beneficial to Healing Wounds. UC San Diego News Center. October 13, 2014
- Gomez-Cabrera MC, Domenech E, Viña J. Moderate exercise is an antioxidant: upregulation of antioxidant genes by training.Free Radical Biology & Medicine. January 15,2008.
- Radak Z, Chung HY, Koltai E, Taylor AW, Goto S. Exercise, oxidative stress and hormesis. Ageing Research Reviews. January 2008.
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