活性酸素とフリーラジカル

活性酸素とフリーラジカルは似ていて違うもの?

 

体にとって様々な害を引き起こすフリーラジカル。

 

ですが、実際に正しくフリーラジカルについて理解している人は多いとは言えません。

 

そこで今回は活性酸素とフリーラジカルの関係についてご紹介いたします。

 

 

フリーラジカルとはどんな物質?

フリーラジカルはどういった物質なのか?

 

フリーラジカルに対し多くの人が誤解しているのが現状です。

 

それは、「フリーラジカル=活性酸素」という認識でしょう。

 

ですが実際は似ていて異なる物なのです。

 

なので活性酸素について正しく知る事によって、フリーラジカルが何なのか?が理解できます。

 

まず、酸素は空気中の約20%に含まれており、呼吸を行う生き物がエネルギーを産み出すのに必要なものです。

 

人間においては成人で1日あたり約430リットルの酸素を消費しており、大量に必要な事がわかります。

 

そして酸素の働きによって体内で反応が高く、寿命が短い「活性酸素」が生成されているのです。

 

人間の体内に存在する活性酸素には以下の3種類あります。

【3つの活性酸素】

  1. スーパーオキシド(O2)
  2. 過酸化水素(H2O2)
  3. ヒドロキシルラジカル(OH)

活性酸素=フリーラジカルではない

活性酸素が全て体にとって害になるわけではありません。

 

人間の生態をはじめ、全てのものは分子から成り立っていますが、分子は原子核と電子によって構成されています。

 

通常であれば原子は原子核を中心として各電子軌道に2個の電子が対になって存在しています。

 

ですが、ごく稀に電子対になっていないもの(不対電子)が存在し、この不対電子の事をフリーラジカルと呼んでいます。

 

そして、不対電子は対になろうと働く性質があり、不安定で反応性が非常に高くなっている状態です。

 

活性酸素の中でスーパーオキシド(O2)・ヒドロキシルラジカル(OH)はフリーラジカルに属しますが。

 

また、過酸化水素(H2O2)は不対電子を持たないのでフリーラジカルには属さないので、活性酸素=フリーラジカルにはなりません。

 

これを前提として活性酸素=フリーラジカルではないという事が理解できます。

 

活性酸素による酸化ストレスと抗酸化機構

活性酸素で起こるストレスと抗酸化機構の関係

 

活性酸素は健常時においても、呼吸で体内に取り込まれた酸素から常に生成されている物質です。

 

ですが、多くの活性酸素はスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)などの抗酸化作用によって除去されています。

 

体内に活性酸素が発生しないわけではなく、発生するけれどほとんどが除去されて健康維持に繋がるという事です。

 

しかし、活性酸素の産生系のバランスが崩れてしまうと、活性酸素種やフリーラジカルは害となって体にダメージを与えはじめます。

 

活性酸素種やフリーラジカルが、生体の膜や組織を構成する核酸・脂質・タンパク質と反応して傷害(酸化ストレス)を与えてしまいます。

 

特に活性酸素種の中でもOH(ヒドロキシルラジカル)はO2(スーパーオキシド)と比較して約100倍もの酸化力を持っており、遺伝情報を司るDNAをも酸化させてしまいます。

 

これに対し、O2(スーパーオキシド)やH2O2(過酸化水素)にはDNAを直接酸化させるほどの抗酸化力はありません。

 

OH(ヒドロキシルラジカル)の酸化力が体にとって気を付けなければならない活性酸素であり、フリーラジカルなのです。

 

活性酸素とフリーラジカルが関係する疾患

活性酸素とフリーラジカルの影響で起こる疾患

 

活性酸素とフリーラジカルが関係している疾患は体の大部分に及びます。

 

以下に各部位と発症する疾患名をまとめました。

体の部位

主な疾患名

脳神経系

脳梗塞・脳出血・認知症・てんかん・パーキンソン病・脳血管攣縮

白内障・未熟児網膜症・ドライアイ

花粉症

歯周病・口内炎

呼吸器

肺炎・肺気腫・感染症・慢性閉塞性肺疾患・気管支ぜんそく

循環器

心筋梗塞・狭心症・不整脈・動脈硬化・血管攣縮

消化器

逆流性食道炎・急性胃粘膜障害・胃潰瘍・潰瘍性大腸炎・肝炎・肝硬変

泌尿器

糸球体腎炎

血液系

慢性肉芽腫症・白血病・杯決勝・糖質代謝異常症

内分泌系

糖尿病

皮膚

日光皮膚炎・アトピー性皮膚炎・皮膚潰瘍

支持組織

関節リウマチ・変形性膝関節症・膠原病

その他

食中毒・放射線障害・化学物質過敏症・シックハウス症候群


上記で記した疾患名は全てではありませんが、活性酸素・フリーラジカルが関係していると考えられる症状です。

 

脳神経・目・鼻・歯・呼吸器・循環器・消化器・血液系・泌尿器・内分泌系・支持組織といった体のほとんどの組織に及んでいます。

 

この事から、フリーラジカルが多くの病気を誘発する原因というのが理解できます。

 

体に必要な活性酸素種とは?

体に欠かせない活性酸素種は何?

 

活性酸素は害ばかりを起こすものではなく、中には体にとって必要な活性酸素種が存在します。

 

例えば炎症や感染症といった炎症疾患が起きた場合、白血球やマクロファージなどの食細胞からO2・H2O2・OH・次亜塩素酸(HOCI)などの活性酸素種やフリーラジカルが生成されます。

 

これらは殺菌作用や異物排除作用を持っており、細菌の侵襲を防御する役割を持っています。

 

さらにO2・H2O2は高濃度の時は細包毒性作用がありますが、低濃度では情報遺伝分子として機能しています。

 

そしてアポトーシス(プログラムされた細胞の自然死)・細胞増殖・分化といった生物にとって重要なプロセスを制御しているのです。

 

活性酸素種の1種である一酸化酸素(・NO)は神経伝達物質として作用し、さらに血管の拡張にとっても重要な物質です。

 

そして放射線による癌治療も、活性酸素やフリーラジカルによって癌細胞への傷害作用を利用した治療法です。

 

活性酸素種は体にとって有益になる場合と有害になる場合に分かれ、何に対して利用するか?という使い方次第となります。

 

水素分子が体にもたらす抗酸化作用

水素分子による体への抗酸化作用は?

 

水素分子は最も強力な酸化力を持つ活性酸素種です。

 

脳梗塞のモデルラットを使用した実験が行われました。

 

その内容は、OHと選択的に反応(H2+OH⇒H2O+・H)し無毒化する事で、虚血再灌流障害を抑制する事が判明したのです。

 

また水素分子は細胞にとって重要な活性酸素種であるO2やH2O2には反応しない事も報告されています。

 

そこで体にとって有害なOHにだけ反応し、体外へと排出して健康維持に役立ってくれます。

 

ビタミンCといった抗酸化力(還元力)の高い物質は、還元反応後に自らが酸化力の強い物質となってしまい、DNAに損傷を与えてしまいます。

 

ですが、水素分子は有害な活性酸素種のみを選択的に消去し、水(H2O)に還元するので極めて安全です。

 

さらに水素分子は分子の量が小さく脂溶性であり、水溶性という両面を持っているという特徴があります。

 

体内における水素分子の拡散速度は、他の物質と比較しても非常に速く、活性酸素の除去を素早く行えます。

 

そして体内に入った水素分子は細胞膜を通過し、細胞内の核や活性酸素の発生源であるミトコンドリアに到達し、抗酸化作用を示しているのです。

 

一方、ビタミンA/C/Eには抗酸化作用が認められていますが、水溶性ビタミンであるB/Cなどは疎水性の細胞膜を通過する事はできません。

 

逆に脂溶性ビタミンであるA/D/Eは細胞膜内に留まる性質があるので、細胞内小器官への到達性は劣ってしまいます。

 

水素分子の体への安全性

水素分子は体にとって安全か?

 

水素分子は体にとって安心して取り入れられる成分であり、体にとって安全だという事を知ってください。

 

水素ガスは酸素との反応において4.7%が爆発が下限であり、大気との反応においては4.0〜4.1%が爆発下限なので、通常で使われるガス濃度の1〜2%の濃度では危険性はありません。

 

そして、水素分子は生体内において大腸内腸内細菌により常時生産されている物質でもあるのです。

 

さらに水素は気泡になりやすい性質を持っており、水素ガスは酸素ガスおよびヘリウムガスと混合されたガスとして深海に潜るダイバーの潜水病予防に利用されています。

 

一方、常温常圧下において水素ガスの水への溶解度は1・6ppm(mg/L)です。

 

これらの事により、吸入ガスとして使用される場合もしくは水素水として水に溶解させて使われる場合の水素分子の安全性は極めて高いと考えられています。

 

そしてフリーラジカルを除去し、健康な体の維持に水素水の飲用を行って行きましょう。