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活性酸素とは何でしょうか?

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活性酸素とは何でしょうか?

活性酸素(Reactive Oxygen)とは、大気中に含まれる酸素分子がより反応性の高い化合物に変化したものの総称のことです。何故、活性酸素(Reactive Oxygen)が出来てしまうのでしょうか?多くの好気性生物は、生命維持に必要なエネルギーを得るため、ミトコンドリアで絶えず酸素を消費しています。好気性生物とは、酸素を利用した代謝機構を備えた生物のことです。これらの酸素の一部は、代謝過程において活性酸素と呼ばれる反応性が高い状態に変換されることがある。

酸素は空気の20%以上含まれると、私たちのからだにダメージを与えます。未熟児が病院で過剰の酸素を与えられたことで失明する未熟児網膜症がその一例です。私たちのからだは、60兆もの細胞から出来ていますが、その1つ1つにはミトコンドリアと呼ばれる小さな発電所があります。上に述べたようにミトコンドリアでは酸素を原料としてエネルギーを産生していますが、原料である酸素の2%が産業廃棄物に相当する大変活性の強い酸素が出来てしまいます。産業廃棄物の酸素(活性酸素)というのは本来ならば電子軌道に2個の電子があるべきなのですが一個の電子がなくなってしまい失った一個の電子を取り戻そうとして人体の他の正常な物質の分子(原子)から電子を奪ってしまうことがあるのです。元来、酸素は酸化力の非常に強い元素で、ものと結びついて、それを燃やしたり、鉄にくっついてサビさせたりします。この「ほかのものと結びつく力」が異常に強まった激しい酸素のことを『活性酸素』といいます。活性酸素の活性とは酸化力(他の原子や分子から電子を奪い取る)が強いという意味です。活性酸素はその激しい酸化力で、重要な臓器や細胞を手当たり次第に攻撃し、それらを酸化することによっていわゆるサビさせて、生活習慣病や老化の原因をつくる張本人なのです。血管がさび付くと高血圧、心臓病、脳出血などが起こるのです。老化の原因の一つなのです。

さらに活性酸素は、体の中の飽和脂肪酸と手を結び過酸化脂質という悪玉物質を作ります。過酸化脂質は、脂肪のヘドロのようなもので、血液をドロドロににごらせ、血管内壁を異常にし血管にベッタリとくっつき血液の流れを悪くして鬱血させたり、新陳代謝を妨害することがあり得ます。

活性酸素をまとめると酸素がミトコンドリアで消費されATPというエネルギーが産生されるとき、最低酸素の2%が活性酸素になり生体を構成しているタンパク質やDNAなどの分子から電子を奪い分子本来の働きが出来なくなります。この人体を蝕む活性酸素を解毒するのが抗酸化物質でありその抗酸化物質の一つがSOD(Super‐oxide ‐dismutase)なのです。SODの説明はのちほど詳しく説明します。

ミトコンドリアは、その一つ一つの細胞の中に数百〜数千個含まれています。 単純計算しても約3700兆個〜3京7000兆個ものミトコンドリアがヒトの体に存在することになります。 この膨大な数のミトコンドリアは、呼吸による酸素を取り込んでエネルギーを生み出す、いわば人体の「エネルギー工場」ともいえる重要な働きを担っています。

それでは何故、酸素が消費されるとき、人体をきずつけることになる毎日毎日莫大な量の酸素を消費しなければいけない生命体である人がその酸素の2%を人体にとって有害な活性酸素を産生するのは何か目的があるはずです。その目的は何でしょうか?それは人体に無限大といえるほど感染しているヘルペスを貪食細胞である好中球や単球やマクロファージの食作用にともなって、この食作用の過程で,大量の酸素分子はNAPDHオキシダーゼによりスーパーオキシドアニオンに変換された後,強力な抗菌作用を持つ過酸化水素や水酸ラジカルなどの他の活性酸素種に速やかに変換されます。この現象を酸素バーストや呼吸バースト(英語でOxidatibu burst)と呼び,好中球とマクロファージによる酸素取り込みが数秒以内に酸素消費量が100倍近くまで増加する。これらの活性酸素種はすべて、ヘルペスウイルスの殺傷活動において役割を果たしているのです。

一般的に1)スーパーオキシドアニオンラジカル(通称スーパーオキシド)、2)ヒドロキシルラジカル、3)過酸化水素、4)一重項酸素の4種類とされる。ただし一重項酸素は活性酸素の一種とされるが、軌道上の単独の不対電子を持たないのでフリーラジカルではない。しかし空になった電子軌道が電子を求めることにより強い酸化力を持つ。フリーラジカルは電子軌道に二個の対の電子を持つと安定するのですが一個の電子しかないつまり対になっていない不対電子を持っているので他の分子から一個の電子を奪い取って安定するのです。酸化というのは他の分子から電子を奪いとることですからフリーラジカルは強力な酸化力を持っているのです。

活性酸素は、酸素分子が不対電子を捕獲することによって、酸素分子からスーパーオキシド、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素、という順に生成する。従ってSODで1)のスーパーオキシドを一番強い活性酸素であり多くの生体損傷を引き起こす2)のヒドロキシルラジカルにしないためにSODが存在すると理解してください。活性酸素の中でもヒドロキシルラジカルは、極めて反応性が高いラジカルであり、活性酸素による多くの生体損傷は、ヒドロキシルラジカルによるものです。

3)過酸化水素の反応性はそれほど高くなく、生体温度では安定しているが、金属イオンや光により容易に分解してヒドロキシルラジカルを生成する。過酸化水素消毒は市販の消毒剤の中では最良のもののひとつで、3%の過酸化水素に6時間さらせば過酸化水素が生み出す活性酸素のもつ病原体を損傷する力で細菌、ウイルス、真菌、アメーバなどの微生物は死滅します。活性酸素は1 日に一個の細胞あたり約10 億個発生し、これに対して生体の活性酸素消去能力(抗酸化機能)が働くものの活性酸素は細胞内のDNAを損傷し、平常の生活でもDNA 損傷の数は細胞あたり一日数万から数10 万個になるが、DNA 損傷はすぐに修復される。

活性酸素には、フリーラジカルとそうでないものがある。スーパーオキシドアニオンラジカルやヒドロキシルラジカルはフリーラジカルである。フリーラジカルとは、不対電子をもつ反応性が高い物質のことです。不対電子をもつ原子や分子、あるいはイオンのことを指す 。物質は共有結合によって2つの電子が対となっていますが、何らかのエネルギーを受けると共有結合が切れてフリーラジカルを生じます。フリーラジカルは遊離基(ゆうりき)とも呼ばれる。 ラジカルは反応性が高く不安定な物質なので、生体分子などに多くの傷害を与えます。過酸化水素や一重項酸素はフリーラジカルではない。広義の活性酸素には一酸化窒素、二酸化窒素、オゾン、過酸化脂質をも含む。

ラジカル (radical) は、9種類あります。

1)スーパーオキシド 2)ヒドロキシルラジカル3)ヒドロペルオキシラジカル

4)ペルオキシラジカル5)アルコキシラジカル6)二酸化窒素 7)一酸化窒素

8)イル/ペルチイルラジカル

9)1重項酸素

活性酸素はフリーラジカルの一種ですが、厳密に言うとフリーラジカル種ではない活性酸素もあります。ラジカルでない活性酸素は6種あります。フリーラジカルは簡単にラジカルと言うこともあります。

1)過酸化水素 H2O2、2)1重項酸素 3)膜質ヒドロペルオキシド 4)次亜塩素酸 HOCl、5)オゾン O3、6)ペルオキシ亜硝酸 ONOO-

発生した活性酸素・フリーラジカルは、様々な物質に対して非特異的な化学反応をもたらし、細胞に損傷を与え得るために、その有害性が指摘されている。それを防ぐために各組織には抗酸化酵素と呼ばれる、活性酸素・フリーラジカルを消去あるいは除去する酵素が存在する。その抗酸化酵素として、カタラーゼやスーパーオキシドディスムターゼ、ペルオキシダーゼなど、活性酸素を無害化する酵素がある。その中の一つであるスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)について説明しましょう。

SOD(Super‐oxide ‐dismutase, 略してSOD)とは何でしょうか?SODは、スーパーオキシドアニオン(・O2-)を酸素と過酸化水素へ不均化する酸化還元酵素です。不均化(ふきんか)とは1種類の物質のスーパーオキシドアニオン(・O2-)が2種類以上の酸素と過酸化水素に分かれるのが不均化です。不均化の逆反応は均等化であり、2種類以上の物質を混ぜて均一になるのが均等化です。つまりスーパー‐オキシド‐ディス‐ムターゼ (Super‐oxide ‐dismutase, 略してSOD) は、細胞内に発生した活性酸素を分解する酵素です。

酸素消費量に対するSODの活性の強さと、寿命に相関があるので、体が大きいほど酸素が必要と言われるが、これは体重に対して消費する酸素の量が多い動物種ほど寿命が短くなるはずのところを、SODが活性酸素を分解することで寿命を延ばしているとするものであり、動物の中でも霊長類、とくにヒトはSODの活性の高さが際立ち、ヒトが長寿である原因のひとつとされている。

SOD酵素群は以前、未知の機能をもつ金属タンパク質と考えられていた。SODにはいくつかの類型があり、それらタンパク質には銅や亜鉛、マンガン、鉄またはニッケルが補因子として含まれる。活性中心に銅(II)イオンと亜鉛(II)イオン(Cu, ZnSOD)、またはマンガン(III)イオン(MnSOD)や鉄(III) イオン(FeSOD)のように二価または三価の金属イオンを持った酵素で、細胞質(Cu, ZnSOD) やミトコンドリア(MnSOD)に多く局在している。酸化ストレスを減少させる役割を持つ。最近、ニッケルを持つ酵素(NiSOD)も発見されている。生成した過酸化水素はカタラーゼやペルオキシダーゼなどによって分解される。

酸化ストレス(Oxidative stress)とは、活性酸素が産生され障害作用を発現する生体作用と、生体システムが活性酸素を直接解毒したり、生じた障害を修復したりする生体作用との間で、均衡が崩れた状態で活性酸素が過剰に増えSODで処理しきれない状態を酸化ストレスというのです。生体組織の通常の酸化還元状態が乱されると、過酸化物やフリーラジカルが産生され、タンパク質、脂質そしてDNAが障害されることで、様々な細胞内器官が障害を受けることを酸化ストレスと言います。ちなみに酸化というのは相手の分子から電子を奪うことで相手の分子を不安定にさせて正常な分子の安定状態をなくしてしまうのです。

ADHD、がん、アテローム動脈硬化症、パーキンソン病、ラフォラ病、心不全、心筋梗塞、アルツハイマー病、鎌状赤血球症、脆弱X症候群、扁平苔癬、尋常性白斑、自閉症、うつ病、慢性疲労症候群、およびアスペルガー症候群などの疾患・症候等が酸化ストレスと関与しているといわれているのは酸化ストレスによって免疫が低下してherpesが増えたからです。しかもherpesを殺すために食細胞がherpesを貪食するたびに活性酸素が増えるためです。従って活性酸素を増やすのはherpesであると断言できます。Herpesとの戦いで増えた活性酸素種と抗酸化物質との戦いを「酸化ストレス」と言い、酸化ストレスの戦いによって免役の細胞を含めて様々な細胞が傷つくことを酸化されたといい俗に細胞がサビついたといいます。「酸化ストレス」という表現は分かりにくいので「酸化戦争」というべきです。「酸化戦争」ですからあちこちに被害が及ぶのです。また、活性酸素・フリーラジカルは、食事(食べ物、食品添加物、残留農薬等)、電磁波、ストレス、大気汚染、排気ガス等により増えるので、活性酸素との戦いである酸化ストレス過多になると、免疫にも大きな負担がかかり体がサビついて免疫の力も弱くなりすべての細胞の老化が進み、様々なherpesも免疫が弱れば弱るほど増えて様々な細胞に感染して病気や体の不調を引き起こすからです。

しかしながらその反面で、すでに述べたように活性酸素種は本来病原体であるヘルペスを攻撃し殺すための免疫系としての機能も持ち併せているため有益な物質であるのです。が、現代文明の豊かで便利すぎる生活様式が食事(食べ物、食品添加物、残留農薬等)、電磁波、ストレス、大気汚染、排気ガス等により活性酸素種が増えるので、活性酸素との戦いである酸化戦争(酸化ストレス)過多になってしまうと言われている根拠はいまだ明らかにされていません。この回答は私の宿題です。こうご期待!!!

先ほども言いましたが、活性酸素は高い反応活性を持つため、外部から入り込んできた異物(微生物)を排除することが出来ます。特にヘルペスウイルスは好中球や大食細胞に貪食されて活性酸素を産生してherpesウイルスを殺すことが出来できます。

白血球などの好中球やマクロファージが、体内の異物や毒物を認識し取り込み分解することは知られているが、この時に細菌などを分解するのに活性酸素が働いているのです。白血球(好中球)は、体内に細菌が侵入してくると捕獲(貪食)し、白血球はNAD(P)Hオキシダーゼを使ってNADH(NADPH)とH+と酸素を反応させて、過酸化水素を生成し、貪食されてもまだ増殖しようとする細菌を殺菌し、ヘルペスウイルスから守る生体防御メカニズムを有するのです。

体内で取り込まれた酸素から発生する活性酸素以外に、外的な要因で発生する活性酸素もある。紫外線や放射線が細胞に照射されると、細胞内に活性酸素が発生するのが知られている。これを利用したものに、癌治療として放射線治療が有名である。

また活性酸素の呼ばれている物質の一部は、内因性に増殖の細胞内シグナルとして働く事が明らかになってきた。

抗酸化物質と酵素について説明しましょう。

              

活性酸素種を除去できる抗酸化物質の効果一覧表

抗酸化物質活性酸素種
 O2H2O2・OH1O2
スーパーオキシドジスムターゼYesNoNoNo
グルタチオンペルオキシダーゼNoYesNoNo
ペルオキシダーゼNoYesNoNo
カタラーゼNoYesNoNo
アスコルビン酸(V.C)YesYesNoYes
システインNoNoYesNo
グルタチオンNoNoYesNo
(リノール酸=>過酸化脂質)NoNoYesNo
α-トコフェロール(V.E)NoNoYesYes
α-カロテン               NoNoYesNo
β-カロテンNoNoYesYes
フラボノイド               NoNoYesNo
リボフラビン(B2)NoNoNoYes
ビリルビンYesNoNoNo
尿酸                   NoNoYesYes

上の四つの活性酸素種であるO2-、H2O2、・OH   、1O2の下にYes Noが書かれているのは例えば一行目のスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)は活性酸素種のO2-の除去に対してはYesですから除去効果がありますという意味です。一方SODはH2O2はNoですから除去効果がないという意味です。従って元々、滴状乾癬の原因は活性酸素種ではなくherpesですからSODの顆粒を20年飲んでも治るわけはないどころかもともとSODの顆粒というのはSODが多く含まれているだけですからSODそのものではないのです。しかもSODの顆粒は本当のSODそのものではないのです。仮にSOD酵素そのものであれば代謝吸収ときにアミノ酸になってしまうのでさらに100%無駄な治療であったのです。その証拠の一つが2010年、米国食品医薬品局(USDA)がかつて食材や健康食品の酸素ラジカル吸収能(抗酸化能力)は体内の抗酸化作用に関連していると言われてきた根拠が証拠がないことを認めましたが遅きに過ぎますね。というのは既に述べたように食べ物に含まれているSODも消化されるとすべてアミノ酸に変わるので抗酸化物質の酵素でなくなってしまうのは言うまでもないことなのでアメリカの当局が長い間知らなかったのは驚きですね。

ステロイドを20年も使い続けてきたのでherpesが増えてあらゆる細胞に感染して傷つけ溶解感染という名の細胞崩壊のために新たなる細胞機能不全が起こり新たなる病気が症状としてどんどん増えていくのです。ましてやスーパー‐オキシド‐ディス‐ムターゼ (Super‐oxide ‐dismutase, 略してSOD) は、細胞内に発生した活性酸素を分解する酵素でありSODの顆粒は細胞内にどれだけ吸収されるのでしょうか?というのもSODは細胞内でしか働かないのです。

抗酸化物質にはビタミンC、ビタミンE、ベータ・カロチン、ビタミンA、グルタチオンなどがある。活性酸素を除去する酵素には上述のスーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼなどがある。

ビタミンEは、フリーラジカルを消失させることにより自らがビタミンEラジカルとなり、フリーラジカルによる脂質の連鎖的酸化を阻止する。発生したビタミンEラジカルは、ビタミンCなどの抗酸化物質によりビタミンEに再生される。キサンチンオキシダーゼは、キサンチン1分子から、尿酸とスーパーオキシド(O2-)をそれぞれ1分子生成する。キサンチンオキシダーゼ阻害剤(フェブキソスタット,トピロキソスタット)は、活性酸素種の生成を減少させる。

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