活性酸素(ROS, Reactive oxygen species)という毒性物質がある。自動車がガソリンと酸素を利用してエンジンで動力を得るように、私たちの体はブドウ糖と酸素を利用してミトコンドリアでエネルギーを作り出す。
その過程で生じる副産物として自動車では排気ガスが発生し、人体では活性酸素が発生する。したがって、人が生きている限り活性酸素の発生を避けることはできない。
活性酸素を分子生物学的観点から見ると「フリーラジカル」と呼ばれる。正常な細胞の分子には電子がペアを組んで存在するが、何らかの理由で電子がペアを組めないと不安定な状態であるフリーラジカルになる。フリーラジカルは他の分子から電子を奪おうとする性質があるため、周囲の細胞を攻撃して電子を強奪し、この過程で攻撃された細胞は損傷を受ける[1]。
活性酸素が無条件に悪いわけではない。私たちの体の免疫系に非常に重要な役割を果たす。白血球が細菌やウイルスを殺すとき、活性酸素を利用して殺菌作用を行う[2]。
損傷した細胞や突然変異細胞が自ら死ぬようにする「アポトーシス」を引き起こすのにも活性酸素は信号伝達の役割を果たす[3]。つまり、適量の活性酸素は私たちの体にとって必要不可欠である。
問題は「過剰」である。活性酸素があまりにも多くなると「鉄が空気中で錆びるように」私たちの体のさまざまな細胞にも「酸化作用」が起こり、ミトコンドリアが損傷し、細胞膜、タンパク質、脂質、DNAなどさまざまな組織に構造的変化を引き起こす（下の図）[4]。
その結果、心血管疾患、糖尿病、呼吸器疾患、認知症および神経系疾患、肝臓および腎臓疾患、皮膚老化、癌などさまざまな疾患を引き起こす可能性がある[5, 6, 7]。
しかし、活性酸素をあまり恐れる必要はない。私たちの体はすでに活性酸素を処理する防御装置を持っているからだ。例えば、切ったリンゴが茶色に変わるのは酸化作用のためであり、切ったリンゴの表面にレモン汁を塗ると褐変現象がなくなる。このような物質が「抗酸化物質」であり、レモン汁に含まれるビタミンCがその機能を果たす。
「抗酸化物質」には人体で作られる物質（酵素）と食品から摂取する物質（ビタミン）がある。人体で作られる物質はスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、カタラーゼ、グルタチオン、コエンザイムQ10などがある。
食品から摂取する物質はビタミンC（アスコルビン酸）とビタミンE（トコフェロール）、カロテノイド（ベータカロテン、ルテイン、リコペン）、ポリフェノール（カテキン、レスベラトロール、イソフラボン、アントシアニン、ケルセチン）およびセレン、亜鉛など微量元素も含まれる[8]。これらの抗酸化物質は活性酸素を中和し、水・酸素など無害な形に変え、損傷した組織の回復を助ける[9]。
1969年、アメリカのデューク大学のマッコード(McCord)とフリドビッチ(Fridovich)教授チームが活性酸素を除去する酵素である「スーパーオキシドディスムターゼ(SOD, Super Oxide Dismutase)」を発見したことを契機に、抗酸化剤開発を通じた疾患治療と老化抑制に関する研究が本格的に始まった[10]。
SODは強力な抗酸化酵素である。「活性酸素」がSODと出会うと不足している電子を受け取り、「過酸化水素(H2O2)」になる。その後、過酸化水素はカタラーゼとグルタチオンと出会い、水(H2O)に変わって体外に排出される。特にアメリカのジョンズ・ホプキンズ大学医学部の研究チームは「すべての慢性疾患の90%以上は活性酸素によって引き起こされる」とも述べている[11]。
今や人類はSODをはじめとする「抗酸化物質」を利用して活性酸素を排除すれば、老化によるさまざまな退行性疾患から解放され、健康に長生きできる道が開かれた。これにより、抗酸化物質を利用した臨床研究が国家的なレベルで活発に進められた。
しかし、このような雰囲気に水を差す研究が1990年代に発表された。1994年に発表されたATBC（アルファ-トコフェロール、ベータ-カロテン）研究は医学史上最も重要で衝撃的な結果をもたらした研究の一つである。
当時、科学者たちは野菜や果物に含まれる抗酸化物質であるベータカロテン（ビタミンA前駆体）とアルファ-トコフェロール（ビタミンE）が癌を予防すると信じていた。特にタバコを多く吸う人々は体内に有害な活性酸素が多いため、この「抗酸化栄養素」が肺癌を防いでくれるという期待が大きかった。そしてこの仮説を証明するためにフィンランド国民を対象にフィンランド国立公衆衛生研究所とアメリカ国立癌研究所の共同研究で「歴史上最大の肺癌予防研究」が始まった[12]。
1985年から1993年まで、1日にタバコを5本以上（平均1箱）吸う男性喫煙者（50〜69歳）約2万9千人を対象に「二重盲検」方式で大規模研究を行った。毎日薬を服用する参加者も、薬を提供する医師も誰が本物の栄養素を摂取しているのかを知らないようにして実験の客観性を高めた。
平均6.1年にわたって行われた研究の結果は悲惨だった。「抗酸化栄養素を摂取すれば肺癌が減少する」と期待していたが、アルファ-トコフェロールには何の効果もなく、ベータカロテンを摂取したグループでは肺癌の発生率が18%も高くなり、世界を驚かせた（*下のグラフ - ベータカロテンを摂取した人々（実線）が時間が経つにつれてこれを摂取していない人々（点線）に比べて肺癌がより多く発生した）[13]。
「ビタミンが癌を防ぐと思っていたが、喫煙者がベータカロテンの錠剤を摂取した結果、逆に肺癌にかかりやすくなった」という結論が出たこの論文は、現代医学における「エビデンスに基づく医学」の重要性を再認識させる記念碑的な研究となった。栄養素に含まれるビタミンは、実際の果物や野菜に含まれるビタミンと同じ効果を持つわけではなかった。
ソン・ムホ 医学博士、整形外科・生活習慣医学専門医
参考文献
1. Sciencedirect https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/free-radical
2. JA Knight. Free radicals, antioxidants, and the immune system. Annals of clinical & laboratory science 2000;30(2):145-158.
3. M Redza-Dutordoir, DA Averill-Bates. Activation of apoptosis signalling pathways by reactive oxygen species. Biochim Biophys Acta 2016;1863(12):2977-2992.
4. Z Zou, H Chang, H Li, et al. Induction of reactive oxygen species: an emerging approach for cancer therapy. Apoptosis 2017;22:1321–1335.
5. YA Hajam, R Rani, SY Ganie, et al. Oxidative Stress in Human Pathology and Aging: Molecular Mechanisms and Perspectives. Cells 2022;11(3):552.
6. YA Hajam, R Rani, SY Ganie, et al. Oxidative Stress in Human Pathology and Aging: Molecular Mechanisms and Perspectives. Cells 2022;11(3):552.
7. MI Anik, N Mahmud, AA Masud, et al. Role of reactive oxygen species in aging and age-related diseases: a review. ACS applied bio materials 2022;5(9):4028-4054.
8. S Sen, R Chakraborty. The role of antioxidants in human health. In Oxidative stress: diagnostics, prevention, and therapy (pp. 1-37). American Chemical Society 2011.
9. V Lobo, A Patil, A Phatak, N Chandra. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacogn Rev 2010;4(8):118-26.
10. JM McCord, I Fridovich. Superoxide Dismutase, An Enzymic Function for Erythrocuprein (Hemocuprein). Journal of Biological Chemistry 1969;244(22):6049–6055.
11. ヘルス朝鮮 https://m.health.chosun.com/svc/news_view.html?contid=2017052801010
12. ATBC Cancer Prevention Study Group. The alpha-tocopherol, beta-carotene lung cancer prevention study: design, methods, participant characteristics, and compliance. Annals of epidemiology 1994;4(1):1-10.
13. Alpha-Tocopherol Beta Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. NEJM 1994;330(15);1029-1035.
