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ビタミンCが足りないと老化が進む!?

老化制御研究チーム 分子老化制御 近藤嘉高、石神昭人

 

ビタミンとは

 栄養素には、糖質やタンパク質、脂質、ミネラル、ビタミンがあります。ビタミンは、からだの生理機能を正常に保つために必要な有機化合物のうち、その必要量が微量なものを指します。しかし、私たちはからだの中でビタミンを作ることができないため、食事などからだの外から摂取しなければなりません。ビタミンは、13種類が知られており、水に溶ける水溶性ビタミンと油に溶ける脂溶性ビタミンに分けられます。水溶性ビタミンには、ビタミンB群(B1、B2、B6、B12)、葉酸、ナイアシン、ビオチン、パントテン酸、ビタミンCが含まれます。脂溶性ビタミンには、ビタミンA、D、E、Kが含まれます。ビタミンの名前は、発見された順番もしくは生理作用を表す意味から名付けられました。

 

ビタミンCと欠乏症(壊血病)

 ビタミンCは、化学名をアスコルビン酸(ascorbic acid)といい、欠乏による壊血病を防ぐ酸「抗(anti-)壊血病の(scorbutic)酸(acid)」に由来しています。からだの中のビタミンCは、消費されるほか、水溶性のため尿から出て行ってしまいます。従って、大航海時代の船乗りたちのように、長期間にわたりビタミンCを摂取しないと、からだの中のビタミンCが欠乏し、全身の倦怠感や疲労感、食欲不振に続いて、からだの各部位からの出血といった症状(壊血病)が起き、最後には死んでしまいます。
 ビタミンCは、自身が酸化されることにより他の物質を還元する力を持っています。その力により、からだの中で様々な酵素反応に必要な金属イオンを還元して、酵素反応を助けることができます。有名な例として、ビタミンCは、皮膚や骨、血管に多く含まれるコラーゲン繊維を作るために必要なのです(図1)。コラーゲンは、皮膚や骨、血管の強度を保っています。また、全身に存在していることから、まさにからだを形作っていく訳です。

 

 

図1 コラーゲン繊維を作るのにビタミンCが必要
コラーゲンは、皮膚や骨、血管に多く含まれる。コラーゲン繊維は三重らせん構造を形成した後、成熟コラーゲンになる。ビタミンCは、三重らせん構造を作る酵素の働きを助ける。

 

 私たちの研究グループは、ビタミンCのからだの中での働きを調べています。ヒトを含む霊長類などは、ビタミンCを作る酵素を持たないため、からだの中でビタミンCを作ることができません。しかし、実験動物として良く用いられるマウスなどほとんどの動物は、ビタミンCを作る酵素を持っています。そのため、からだの中でビタミンCを作ることができます。私たちは、からだの中でのビタミンCの働きを研究するため、ヒトと同じくビタミンCを作る遺伝子を破壊したマウスを作りました。この遺伝子破壊マウスにビタミンCを全く与えないで飼育したところ、予想通り、からだの中のビタミンCが枯渇しました。また、エサを食べる量が減り始め、皮膚のコラーゲン減少、骨密度の低下による太ももの骨折、肋骨と肋軟骨の間の血管からの出血など、ヒトの壊血病と同じ症状を発症し、全個体が死亡してしまいました1(図2)。従って、この遺伝子破壊マウスを使うことで、ビタミンCのからだの中での働きを詳しく調べることができるようになりました。

 

 

図2 ビタミンC欠乏マウスの壊血病症状
(左)ビタミンC欠乏マウスのX線写真。コラーゲンの不足により大腿骨が剥離骨折した(黒色矢印)。(中)ビタミンC欠乏マウスの胸部写真。コラーゲンの不足により肋骨と肋軟骨の血管から出血が起きた(黄色矢頭)。(右)ビタミンC欠乏マウスの骨密度は、普通のマウスに比べて低くなった。参考文献1を改変。

 

ビタミンCはからだの酸化を防ぐ

 私たちのからだを構成する細胞の中では、呼吸で取り込んだ酸素を利用してエネルギー(ATP)を生み出しています。しかし、その過程で、酸素が還元されて生じる副産物「活性酸素種」が常に生み出されています。活性酸素種は、細胞にとって良い働きを持つ反面、極めて反応性が高いため、からだの構成成分であるタンパク質や脂質、DNAを酸化、錆びさせてしまいます。そして、活性酸素種は、糖尿病や非アルコール性脂肪性肝疾患、動脈硬化、白内障など、多くの老化関連疾患を悪化させることが分かっています。そこで、私たちのからだは、生み出された活性酸素種を素早く消去するため、いくつもの抗酸化酵素や抗酸化物質を備えています。ビタミンCのもう一つの重要な働きは、発生した活性酸素種を素早く消去する力を持つ、強力な抗酸化物質としての働きです(図3)。実際に、私たちは、からだの中のビタミンCが不足したマウスは、全身の臓器で発生する活性酸素種が増えることを明らかにしています2

 

 

図3 ビタミンCは活性酸素種を消去してからだの酸化を防ぐ 細胞の中では、酸素を利用してエネルギーを生み出す過程で、常に活性酸素種が発生する。活性酸素種は、細胞の構成成分であるタンパク質や脂質、DNAを酸化する。強力な抗酸化物質であるビタミンCは、活性酸素種を消去して、からだの酸化を防ぐ働きを持つ。

 

ビタミンCの不足は老化が速まる

 私たちは、老化とビタミンCの関係を調べるため、ビタミンCを作れない遺伝子破壊マウスを体内のビタミンCが不足した状態にして、長期間飼育、観察しました。その結果、普通のマウスの平均寿命(半数が死亡する齢)が24ヶ月だったのに対して、ビタミンCが不足したマウスの平均寿命は6ヶ月と約1/4に短縮していました3(図4)。死亡したマウスを調べてみても、がんや炎症などの明らかな病気は起きておらず、体重の減少や臓器の萎縮といった老衰のような状態で死亡していました。また、私たちは、ビタミンCが不足すると色々な老化関連疾患になりやすいことを明らかにしてきました。例えば、年を取ると音が聞き取りづらくなる難聴になりますが、ビタミンCが不足したマウスは、若いうちから難聴になることがわかったのです。また、私たちの目は、紫外線が含まれる太陽の光に常時さらされていて、目の中で活性酸素種がたくさん発生しています。ビタミンCが不足したマウスの目に紫外線を照射すると、目の水晶体が白く濁って視力が低下する病気、白内障になりやすいこともわかってきました。また、詳しくは述べませんが、ビタミンCが不足すると、中高齢者に多い糖尿病や慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹りやすくなります。このように、からだの中のビタミンCが不足すると、全身の色々な臓器で老化が速まるのです。裏を返すと、私たちが普段摂取しているビタミンCは、からだの老化を防いでくれているといえます。

 

 

図4 ビタミンCが不足すると老化が速まる ビタミンCが不足したマウスは、若い時から難聴や紫外線による白内障、糖尿病、慢性閉塞性肺疾患(COPD)などの老化関連疾患を発症した。平均寿命は約1/4に短縮し、死亡したマウスは老衰のような状態であった。参考文献3を改変。

 

老化が速まるビタミンC摂取量

 では、普段どれくらいのビタミンCを摂取すれば良いのでしょうか。厚生労働省の「日本人の食事摂取基準(2015年版)」でビタミンCの食事摂取基準は、成人(15歳以上)における推奨量が100ミリグラムと定められています。壊血病を予防するだけならば、毎日ビタミンCを数十ミリグラムも摂取すれば十分ですが、心臓血管系の疾病予防効果や抗酸化効果を期待して、推奨量は高く設定されています。先程のマウス実験から計算すると、ヒトにおいて老化が速まるビタミンCの摂取量は、一日2.5ミリグラムとなります。すなわち、毎日2.5ミリグラムしか摂取しない生活をずっと続けたヒトでは、約3年後に死亡し始め、約13年後には半数が死亡してしまうということになります(図5)。もっとも、現代社会の日本では、長期間にわたりごく少量のビタミンCしか摂取しないというヒトは、少ないと考えられます。しかし、ビタミンCは尿から出て行ってしまいますので、やはり毎日しっかりと摂取することが大切です。毎日ビタミンC 100ミリグラムを食事から摂取することは、大変です。食事からの摂取で足りない分は、サプリメントやビタミンCが含まれる飲料などから賢く補うのが良いでしょう。ビタミンCの効率的な摂取の方法などのお話しは、またの機会にお伝えしたいと思います。ビタミンC研究の成果を詳しく知りたい方は、私たちの研究室の公式ホームページ(http://www.aging-regulation.jp)をご覧ください。

 

 

図5 老化が速まるビタミンCの摂取量 厚生労働省の「日本人の食事摂取基準」では、成人(15歳以上)のビタミンC推奨摂取量は、1日100ミリグラムである。マウスを用いた研究から計算すると、毎日ビタミンCを2.5ミリグラムしか摂取しないヒトは、約3年後に死亡し始め、約13年後には半数が死亡することになる。

 
【参考文献】
  1. Kondo Y, Inai Y, Sato Y, Handa S, Kubo S, Shimokado K, Goto S, Nishikimi M, Maruyama N, Ishigami A: Senescence marker protein 30 functions as gluconolactonase in L-ascorbic acid biosynthesis, and its knockout mice are prone to scurvy. Proc Nat Acad Sci USA 103, 5723-5728 (2006)
  2. Kondo Y, Sakuma R, Ichisawa M, Ishihara K, Kubo M, Handa S, Mugita H, Maruyama N, Koga H, Ishigami A: Potato chip intake increases ascorbic acid levels and decreases reactive oxygen species in SMP30/GNL knockout mouse tissues. J Agric Food Chem 62 (38), 9286-9295 (2014)
  3. Ishigami A, Kondo Y, Nanba R, Ohsawa T, Handa S, Kubo S, Akita M, Maruyama N: SMP30 deficiency in mice causes an accumulation of neutral lipids and phospholipids in the liver and shortens the life span. Biochem Biophys Res Commun 315, 575-580 (2004)
 

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