「活性硫黄物質」が極めて強力な抗酸化物質だった - 東北大など

東北大学は4月14日、米ソノマ州立大学との共同研究により、アミノ酸の1種「システイン」に過剰に硫黄が結合した「活性硫黄物質」が体内で生成され、さらにその物質が極めて強力な活性酸素の消去能力を発揮することで、生体内で主要な抗酸化物質として機能していることを発見したと発表した。

成果は、東北大大学院 医学系研究科 環境保健医学分野の赤池孝章 教授、同・澤智裕 准教授(JSTさきがけ研究者兼任)、同・医学系研究科 医化学分野の山本雅之 教授、東北大 加齢医学研究所の本橋ほづみ 教授、ソノマ州立大のFukuto教授らの国際共同研究チームによるもの。研究の一部はJST戦略的創造研究推進事業さきがけの一環として行われ、その詳細な内容は日本時間4月15日付けで米科学雑誌「米科学アカデミー紀要(PNAS)」に掲載された。

ヒトの細胞や動物実験などから、システイン(画像1)の代謝に関わる酵素「シスタチオニン β-シンターゼ(cystathionine β-synthase:CBS)」と「シスタチオニン γ-リアーゼ(cystathionine β-lyase:CSE)」が酸化ストレスを低減する作用があることが判明している。しかしながらどのような仕組みによって酸化ストレスを軽減し改善するかについては不明だった。

そうした中、今回の研究で明らかになったのが、CBSやCSEがシステインに硫黄が過剰に結合した活性硫黄物質「システイン・パースルフィド」(画像2)を作り出すことだ。そしてマウスを使った解析から、活性硫黄物質が脳や心臓、肝臓など、あらゆる臓器に存在し、また正常なヒト血液中にも豊富に存在することが確認されたのである。

次に、これら活性硫黄物質が活性酸素に対してどのように作用をするのかが解析された。その結果として、活性酸素を消去することで、生体内で極めて高い抗酸化活性を発揮することが発見されたのである。さらに、細胞にCBSやCSEの遺伝子を導入してたくさん作らせると、活性硫黄物質によって細胞が活性酸素の毒性によって障害を受けず強い酸化ストレス抵抗性を獲得することも判明。システイン・パースルフィドはシステインと比べて、その構造に僅かな違いしかないにも関わらず、劇的に抗酸化活性が高まっていることが明らかとなったのである。

なお活性酸素は、ヒトを含めた好気性生物が酸素を使って生命活動を営む上でどうしても発生してしまう毒性物質だ。毒としてだけでなく、生命活動上で必要だという報告もあるが、どちらにしろ活性酸素は過剰に作られたり、活性酸素を取り除くための抗酸化システムがうまく働かなくなったりすると、体内で活性酸素が過剰に蓄積した結果、酸化ストレス状態がもたらされるのは事実だ。その結果、老化が促進されるなどとよく健康食品などのCMで説明されていたりするが、実際にその通りで、酸化ストレスが長く続いて慢性化すると、がん、動脈硬化症、メタボリックシンドローム、神経変性疾患などのさまざまな病気の高いリスク因子になってしまうのである。

今後、ヒトの体内で活性硫黄物質がどのように代謝・維持されているのか、またそれが病気の進展をどのように制御するのかを解明することで、酸化ストレスに関連する多くの病気の新しい予防法・診断法・治療法の確立へ大きく貢献するものと期待されるとしている。