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分子栄養学のススメ

分子栄養学の確立者である三石巌によって設立された会社“メグビー”のブログです。

●血管と血流

 

血液の通路である血管には、動脈、静脈及び毛細血管の3種類があります。

心臓の拍動によって押し出された血液は、「動脈」の中を流れて、体の末端まで送られます。

動脈は枝分かれして細くなり、全身に網の目のように配置される「毛細血管」へと続きます。

体のそれぞれの組織・器官は、付属する毛細血管網によって養われています。

 

血管と聞くと、動脈や静脈を思い浮かべることが多いかも知れませんが、全身に張り巡らされている血管の99%を占めるのは毛細血管です。

心臓を出たばかりの動脈を流れる血液のスピードは秒速約50㎝なのに対し、毛細血管は約0.1~1.0mmといわれています。

動脈の1000分の1のスピードでゆっくり流れながら、周辺の細胞に酸素や栄養物質を届けています。

 

また、毛細血管の内径は、赤血球の直径とほぼ同じか、それよりも小さいのが普通です。

そこで赤血球は変形し、血管壁に密着しながら流れます。

赤血球膜と血管壁が触れあう面積が大きいことは、酸素と二酸化炭素のガス交換に有利です。

 

「静脈」は、末梢からの血液を心臓へと返す通り路になっています。

 

●内皮細胞のはたらき

 

動脈と静脈、そして毛細血管は、その役割に適した構造をしていますが、いずれもその管の内側には、「内皮細胞」がタイルを貼ったように並んでいます。

この「血管内皮細胞」については、血液と接する物理的な壁としてしか認識されていない時代が続きましたが、「血管生物学」の発展によって、多彩な機能があることが分かってきています。

 

特に、毛細血管の内皮細胞の配列は、組織・器官によって、

「かなり密着したもの」

「隙間のあるもの」

「小さな穴を持つもの」

などがあり、それぞれの場所での物質の透過性を維持しています。

 

例えば、脳では内皮細胞には穴はなく、内皮細胞同士がぴったりとくっ付き合っています。

この場合、必要な物質(グルコースなど)は、輸送タンパク(グルコーストランスポーター)で運び込みます。

このような仕組みは、脳を守ることに役立っています。

 

また、腎臓の糸球体を構成している毛細血管には大きな穴があり、それが基底膜を通ってろ過され尿になります。

肝臓や脾臓の血管でも、内皮細胞にたくさんの穴が開いています。これらの臓器の機能には、血液の自由な移動が必要なためです。

 

内皮細胞は、このように組織と血液の間での物質の移行を調節します。

さらに、血液の凝固を抑制したり、血管を拡張させたりして、血栓を作らないようにも働きます。

また、リンパ球や好中球やマクロファージなどの免疫担当細胞との相互作用によって、生体防御の役割も担っています。

 

●炎症対策の必要性

 

内皮細胞は酸化ストレスや免疫反応により傷付くので、日常の栄養対策が必要です。

酸化ストレスとは、体内の抗酸化と酸化とのバランスが崩れた状態をいいます。

 

呼吸によって取り込んだ酸素は、外部からの様々な刺激(紫外線、放射線など)を受け、反応性の高い「活性酸素」に変化します。

活性酸素は、白血球などが取り込んだ細菌を殺菌するためなどに作られますが、過剰な産生は細胞を傷害し、様々な疾患をもたらす要因となります

 

活性酸素は、DNA鎖を切断し、遺伝情報を変えてしまうことにより、異常なタンパク質を作ります。

また、タンパク質に化学変化を起こし、活性を低下させたり、脂質に損傷を与えて細胞膜をもろくしたりして、細胞の機能を低下させます。

生体は、活性酸素を消去するための防御システムを備えており、活性酸素を分解する種々の「酵素」を持っています。

代表的な酵素として、SOD(スーパーオキシドジスムダーゼ)やグルタチオンペルオキシダーゼが知られています。

 

生体内の多くの酵素は、その働きを発揮するために、タンパク質以外の成分を必要とします。

SODは銅・亜鉛・マンガン、グルタチオンペルオキシダーゼはセレンが構成成分となり、酵素の機能を活発にさせます。

 

しかし、SODなどの合成能力が低下している場合や、活性酸素の発生量が増大している場合には、外から抗酸化成分を摂取して不足分を補うことが大切です。

ビタミンC、ビタミンE、コエンザイムQ10、カロチノイド、フラボノイド、ポリフェノールなどは、活性酸素を安定化させる抗酸化成分です。

 

三石巌の著書によく出てくる「スカベンジャー」とは、英語で“掃除屋”を意味し、活性酸素の除去に働く様々な抗酸化成分のことを指しています。

スカベンジャーは、それぞれ体内で働く場所や働き方が違うので、できるだけいくつかの種類を組み合わせて摂ると、体内の抗酸化ネットワークを強固にすることができます。

 

本格的な夏を迎える前に、抗酸化対策をしっかり行い、血管や血流を健全に保ちましょう。

<参考>

 

 

「細胞のはたらきがわかる本」(岩波ジュニア新書)

ビタミンEの化学名「トコフェロール」は「出産の力を与えるアルコール」という意味で付けられた名前です。
ビタミンEは妊娠ビタミンと呼ばれており、「抗不妊作用」を持っています。
その抗不妊作用はビタミンEの種類によって大きく違います。

今回はビタミンEの働きの1つであるα-トコフェロールの抗不妊作用について取り上げます。
血液及び組織中に存在するビタミンの大部分はα-トコフェロールです。
α‐トコフェロールには抗不妊作用以外にも抗酸化作用、血流促進作用、抗炎症作用、抗血小板凝集抑制作用、免疫賦活作用、ホルモン調整作用など多くの働きをしています。
また、厚生労働省が策定している食事摂取基準ではビタミンEについてα-トコフェロールのみを指標に表しています。
 

不妊の現状

厚生労働省が2020年に報告しているデータによると、日本では、不妊を心配したことがある夫婦は35.0%で、夫婦全体の約2.9組に1組の割合になります。
また、実際に不妊の検査や治療を受けたことがある(または現在受けている)夫婦は18.2%で、夫婦全体の約5.5組に1組の割合になるそうです。「不妊治療と仕事との両立サポートハンドブック」より
世界では成人人口の約 17.5 % (世界の約 6 人に 1 人) が不妊を経験していると言われています。日本WHO協会HPより
 

性ホルモンとビタミンEの関係

ビタミンEは、血液、心臓、肝臓、骨格筋など様々な器官に分布していますが、特に副腎や脳下垂体といったホルモンを産生する器官への分布が多いことが特徴です。
性ホルモンは副腎皮質、精巣(男性ホルモン)、卵巣(女性ホルモン)から分泌されますが、脳下垂体から分泌される副腎皮質刺激ホルモン、性腺刺激ホルモンが標的臓器にたどり着くことで性ホルモンの分泌が促されます。
ビタミンEはすべての内分泌器官に蓄えられており、欠乏すると精巣、卵巣、副腎などが萎縮したり、変性したりすることが知られています。
また、性腺刺激ホルモンや性ホルモンの合成代謝にビタミンE、ビタミンCが深くかかわっていると考えられています。

 

女性の月経のリズムを整えることは妊娠だけでなく女性の健康にも繋がります。
月経周期は主に卵巣から分泌される卵胞ホルモン(エストロゲン)と黄体ホルモン(プロゲステロン)によって制御されています。そして、それらのホルモンの分泌を促す性腺刺激ホルモンである卵胞刺激ホルモン(FSH)、黄体化ホルモン(LH)からも支配を受けています。
ビタミンEは月経周期に関わるホルモンの分泌に深く関与し、ホルモン分泌を整える働きも担っています。

看護roo!HPより

 

不妊とビタミンE

ビタミンEは妊娠ビタミンと言われており、男女ともに妊娠に必要なビタミンです。
古くから、不妊症の女性にビタミンEを投与すると不妊が解消する症例が報告されています。
女性がビタミンE不足・欠乏状態になると胎児に栄養を送る胎盤にビタミンEが届けられず、胎盤が発達できず胎児吸収が起こることが動物実験で示されています。
さらに、ビタミンE、ビタミンCなどの抗酸化物質の減少や抗酸化に働く酵素の活性低下が男性不妊に相関していることも知られています。
 

不妊の栄養対策

(女性の場合)
卵子を生む場所である卵巣と、胎児を育む子宮を健康に保つことが重要です。
しかし年齢とともに、卵巣や子宮などの各臓器の萎縮は起こりますので、卵巣や子宮の機能維持のために、良質タンパク、ビタミンB群、ビタミンC、ミネラル(カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛)などの栄養素の摂取が不可欠です。
また、細胞分化の正常化に関わるビタミンAは、卵子を作っていく際や妊娠して胎児を成長させていく上でも必須になります。
ビタミンEは、性ホルモンの分泌を調節し正常に保つ働きや、卵子の細胞膜を傷害から守る働き、さらに胎盤の形成に重要な役割を果たしています。性ホルモンの分泌は卵子の成長や排卵などにも影響しますので、不足のないように摂取されることが大切です。  
さらに、冷え・ストレス・運動不足などによる血行不良は、卵巣や子宮組織の働きを悪くする大きな原因になります。

(男性の場合)
精子が作られる精巣も、加齢とともに萎縮し、機能(受精の能力など)が低下傾向になると言われています。
精巣がこれ以上萎縮しないように維持していくためには、組織の材料である良質タンパク、ビタミンB群、ビタミンC、ミネラルなどの栄養素の摂取が重要です。
精巣にはビタミンA、ビタミンE、亜鉛、セレンが高濃度に含まれ、機能を維持しています。特に精子を活発にするにはセレンが重要です。これらの不足は、機能の低下に繋がるため、不足のないように気を付けましょう。

ビタミンE摂取の上限量
厚生労働省が策定している食事摂取基準では成人男性で750〜900㎎/日、成人女性で650〜700㎎となっています。
(参考)https://www.mhlw.go.jp/content/10904750/000586561.pdf


ビタミンEは性ホルモンの正常な分泌に必要なビタミンです。
また、これからの季節では皮膚を紫外線から守ったり、メラニンの合成を抑制したりとうれしい働きをたくさん受け持っています。
ストレスに対抗する為に必要なビタミンのひとつでもありますので、日常的に摂取し、不足が起きないように備えておくことが大切です。
 

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参考
阿部皓一(2020)食品と容器,61,116-121
吉岡保(1985)ビタミンEと産婦人科疾患、ビタミンE-基礎と臨床-,福場博保,美濃真監修,pp479-487(医歯薬出版,東京)
Jishage K et al(2001)J Biol Chem,276,1669-1672
Huang C,Cao X,Pang D,Li C,Luo Q Zou Y,Feng B,Li L,Chang A,Chen Z(2018),Oncotarget,11,24494-24513 

 

 

 

骨粗鬆症は、骨の強度が低下することで引き起こされます。
骨の強度(骨の強さ)は、骨の量の指標となる「骨密度」と「骨質」の2つの要素によって決まります。

骨の強度に関しては、70%が骨密度、残りの30%は骨質に影響されると言われています。


まずは、骨の役割・構造・成分について確認していきましょう。

 

■骨の役割
人体には約200個以上の骨があります。
骨には「身体を支える、身体を動かす、臓器を保護する、血液をつくる、カルシウムやリンを貯蔵する」などの大切な役割があります。
この中でも、カルシウムの貯蔵庫としての役割は重要です。

◎骨はカルシウムの貯蔵庫
骨には、カルシウムの99%が蓄えられています。残りの1%が血液や筋肉などの組織に存在していますが、これらは神経の伝達や筋肉の収縮、血液の凝固などに欠かせないため、血液中のカルシウムが不足するとすぐに骨からカルシウムを溶かして供給しています。
カルシウムの摂取量が少ないと、次から次へと骨からカルシウムを血液へ補わねばならず、骨の中のカルシウムが失われてしまいます。

 

■骨の構造

 


 

骨は、強い衝撃にも耐えられるように丈夫で、軽快な動きをするために、できるだけ軽くする必要があります。
「軽くて丈夫」を実現するために、骨の外側はみっちりと詰まった硬い「緻密質」、内側はスポンジ状で内部は隙間だらけの「海綿質」で成り立っています。
また、骨の中心部の空洞は「骨髄腔」といい、ここで血液の主要な成分である赤血球、白血球、血小板がつくられます。
さらに、「緻密質」には、ハバース管があり、中を血管が通っています。
ハバース管には、骨をつくる「骨芽細胞」と骨を壊す「破骨細胞」が存在しており、骨は絶えず破壊(骨吸収)と修復(骨形成)が繰り返され、新しい骨につくりかえられています。
 

骨は古いものから新しいものへ生まれ変わる

 

 

骨が古くなり劣化すると、血液を作っている骨髄から「破骨細胞」が出てきます。
破骨細胞は、骨を酸や酵素で溶かし、溶けだしたカルシウムとリン酸を取りこみます。
これを「骨吸収」といい、約2週間かかります。
その後、「骨芽細胞」があらわれ、コラーゲンを合成してカルシウムやリンなどをくっつけて骨を作ります。これを「骨形成」といい、約3ヵ月〜4ヵ月かかります。
これらの「骨吸収」と「骨形成」により、古い骨が新しい骨に作り変えられることを「骨代謝」または「リモデリング(再構築)」といいます。
若い人では約2年、高齢者では約5年で全身の骨が新しいものに入れ替わるとされています。
健康な骨では、骨吸収と骨形成のバランスが保たれていますが、加齢とともに「骨形成」が遅れる傾向になります。
タンパク質・カルシウムの不足があれば、なおさら「骨吸収」が進み、骨形成を上回ってしまい、骨がスカスカしてもろくなります。

 

■骨の成分

骨はカルシウムを主成分とするミネラル(無機質)とタンパク質であるコラーゲン(有機質)でできています。
無機質はリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの水に溶けない「骨塩」となって骨の硬さをつくり出しています。
一方、骨は硬いだけでなく適度な弾力も必要です。その性質を受けもつのは、有機質であるコラーゲンや粘質多糖体(コンドロイチン硫酸・ヒアルロン酸)からなる「骨基質」です。
ヒアルロン酸やコンドロイチン硫酸などの粘質多糖体の形成には、糖、良質タンパク(アミノ酸)、ビタミンAなどが必要です。
特に、ビタミンAは、糖と糖をつなぎ合わせる働きを担っていることから、粘質多糖体を作る作業には必要不可欠な栄養素です。
また、丈夫な骨の20%ぐらいはコラーゲンでできていますが、十分な良質タンパクとビタミンCがなければ正しいらせん状にはなりません。

上述のように、骨粗鬆症は、骨の強度が低下することで引き起こされます。
骨の強度は、「骨密度」「骨質」によって決まります。
なお、骨密度検査では、骨のカルシウムなどの「骨塩量」を計測しています。
「骨塩量」を測定することで、骨粗鬆症を評価しており、骨密度検査=骨塩定量とも呼ばれています。


ただし、骨強度の維持には、骨密度だけでなく骨質も重要です。
骨の質が悪いと骨は弱くなり、たとえ骨密度が低下していなくても骨折する危険性が高まります。骨質は年齢とともに低下しますが、食事や運動不足などの生活習慣も深く関わっています。
 

骨の質を高めるとは?
タンパク質(コラーゲン)が劣化すると骨質が低下する。

 
 

骨の質に大きく関係すると考えられているのが、コラーゲンの劣化です。
骨は、コラーゲンというタンパク質が束になってコラーゲン線維となり、ビルに例えると鉄筋部分の役割をしています。

コラーゲンが柱を形成し、そのまわりにカルシウムなどのミネラルがコンクリートのようにはりついた構造をしています。
 

コラーゲン線維の質は、隣接するコラーゲン分子同士をつなぎ止める「コラーゲン架橋」の形成状態によって決まります。
※コラーゲン架橋は、鉄筋同士をつなぎ止める梁のような役割をしています。

コラーゲン架橋には「善玉架橋」「悪玉架橋」があります。
●善玉架橋
コラーゲン線維の強度を高める。

●悪玉架橋
糖化や酸化などにより形成され、コラーゲン線維を脆弱化させる。

善玉架橋は、遺伝情報に基づいて秩序を保ちながら形成されるので、過剰形成されることはありません。

 

しかし、悪玉架橋は、老化や糖尿病、腎障害などの病態に関わりのある後期反応性生成物(AGEs:エイジズ)によるAGEs架橋(※ペントシジン)によるものであり、糖化・酸化により形成され、過剰に形成される恐れがあります。
過剰に形成されたAGEs架橋は、コラーゲン線維の適度な弾力を失わせて固く脆弱化させてしまうことで、骨折のリスクが高くなってしまいます。
若い人の骨では、コラーゲン同士が規則正しく並び、それを結びつける善玉架橋によって丈夫で柔軟性のある骨折しにくい骨が作られています。
しかし、年齢とともにコラーゲンが劣化し、不規則な悪玉架橋が増えて、柔軟性が失われ、硬くて脆い骨折しやすい骨に作りかえられてしまいます。

骨密度が低いことに加えて、悪玉架橋が多く骨質が低下している人は、正常な人に比べて7.2倍も骨折しやすいと言われています。

骨粗鬆症を予防するためには、骨密度の維持と骨質の強化が重要です。
日常生活の中で気をつけるべきポイントは、栄養対策と適度な運動です。

<栄養対策>
●骨密度の維持
(良質タンパク、ビタミンA、B群、C、D、E、K、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、銅)

骨密度を左右するカルシウムなどのミネラル成分は、良質タンパクとビタミンCから作られるコラーゲンに沈着しており、さらにミネラル成分の沈着にはビタミンKの働きが必要不可欠です。
上述のように、骨は破骨細胞によって古い骨を壊し、骨芽細胞によって新しい骨を作るというサイクルで日々新しく生まれ変わっています。新しい骨を作るためには、骨細胞の細胞分裂を正常に促すビタミンAの働きが重要です。
さらに、ビタミンDは、骨代謝(カルシウムの吸収)に大きく関わっています。
また、女性の場合、年齢と共に女性ホルモンの減少が生じて、骨量の低下が起こりやすくなるため、ホルモンバランスを整えるビタミンEの摂取は重要です。

●骨質の強化(良質タンパク、ビタミンB1、B6、B12、葉酸、C、E、植物ポリフェノール)
骨質(コラーゲン線維の質)は、隣り合うコラーゲン分子同士をつなぎ止める「コラーゲン架橋」の形成状態によって決まります。
このコラーゲン架橋は、「ホモシステイン」や「ペントシジン」によって異常(弾力低下)をきたし脆弱化することで、骨質が悪化してしまいます。

血液中に「ホモシステイン」という物質が増えると、骨量が多くても骨折しやすくなるといわれています。


ホモシステインは、必須アミノ酸のひとつであるメチオニンの代謝における中間生成物で、動脈硬化の危険因子としても知られています。

(血中にホモシステインが多くなると、活性酸素の発生量が増加し、血管壁が傷ついてもろい状態になってしまいます。)
このホモシステインが骨質にも影響を与えています。


骨質(コラーゲン線維の質)は、隣り合うコラーゲン分子同士をつなぎ止める「コラーゲン架橋」の形成状態によって決まります。
ホモシステイン(活性酸素)の影響で、コラーゲン架橋の形成状態が悪くなると、コラーゲン線維の適度な弾力が失われて固く脆弱化することで、骨質が悪化してしまいます。

そこで、骨質(コラーゲン架橋の状態)を維持、向上させるには、血中のホモシステイン値を低下させるために必要なビタミンB6、ビタミンB12、葉酸の摂取不足を防ぐとともに、正常なコラーゲン生成の材料として、良質タンパク、ビタミンB群、ビタミンCなどの摂取も合わせて行うことが大切です。
また、活性酸素の除去には、ビタミンC、ビタミンE、植物ポリフェノールなども必要不可欠です。

※ペントシジンは生体内糖化反応産物の一種であり、ホモシステインにより生成が促進されることも報告されています。


運動で骨に刺激を与えて「骨を強くする」

 


骨の形成には、重力による刺激が必要です。
宇宙飛行士が1回の飛行で骨量が20%も減少するという話からも、適度な運動で骨に刺激を与えることが骨粗鬆症予防のために役立つことを示しています。


運動をすると骨の中にある「骨細胞(※1)」が骨に伝わる衝撃を感知し、「骨芽細胞」に骨を作って!という指令を出します。


しかし、骨に十分な衝撃がかからない生活を続けていると「骨細胞」は「スクレロスチン(※2)」というホルモンを分泌し「骨を作るのをやめましょう!」というメッセージを「骨芽細胞」に伝えてしまいます。


すると「骨芽細胞」の数が減り、骨の建設が滞りやがては骨粗鬆症を引き起こすと言われています。


さらに「骨芽細胞」には「オステオカルシン」というホルモンを産生する働きがあります。

 


骨は、重力に逆らう「タテ方向の刺激(負荷)」を与えることで、骨密度が高まりますので、ウォーキング、サイクリング、エアロビクス、太極拳、片足立ち、かかと落としなどが良いと言われています。
実行できそうなことをこまめに続けることで、骨の健康状態を維持することが期待できます。

※1 骨組織の細胞の90%以上を占める細胞で、骨に加わる物理的な刺激を感知して、骨の形成する「骨芽細胞」と吸収する「破骨細胞」をコントロールする役割。

※2 骨細胞から分泌されるホルモン(糖タンパク質)。骨芽細胞による骨形成を低下させると同時に破骨細胞による骨吸収を増加させることにより、骨量増加を阻害する働きがあります。

 

<参考図書>

ビタミンC健康法 (健康基本知識シリーズ2) | 三石 巌 |本 | 通販 | Amazon

 

老化と活性酸素 (健康自主管理システム3) | 三石 巌 |本 | 通販 | Amazon

 

ウルトラ図解 骨粗鬆症 (法研)