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結論
水素水は、マウス大動脈の血管老化と関連する炎症反応を抑制する可能性を持つ。
研究の背景と目的
動脈硬化症は心筋梗塞や脳梗塞などの重篤な疾患を引き起こす主要な原因である。動脈硬化の発症過程では、酸化LDLの蓄積により血管内皮細胞が損傷を受け、その後マクロファージが浸潤して泡沫細胞となり、局所的な炎症反応を引き起こす。近年の研究により、老化細胞が動脈硬化の発症と進行に関与することが明らかになってきた。老化細胞は、p16INK4aやp21などのサイクリン依存性キナーゼ阻害因子の発現により細胞分裂が停止した状態にある。本研究では、抗酸化・抗炎症作用を持つ水素分子に着目し、LDL受容体欠損マウスを用いて動脈硬化における水素水の効果を評価することを目的とした。
研究方法
- 対象者：10週齢のLDL受容体欠損マウス（雌）30匹
- 実験群：通常食＋通常水群、通常食＋水素水群、高脂肪食＋通常水群、高脂肪食＋水素水群、高脂肪食＋ABT-263投与群の5群
- 介入方法：
- 水素濃度：400-700μM
- 摂取量：自由飲水（具体的な摂取量の記載なし）
- 頻度：継続的（毎週新鮮な水素水に交換）
- 期間：13週間
- 対照群：通常食＋通常水群
- 評価方法：免疫組織化学染色による老化マーカー（p16INK4a、p21）の評価、定量的RT-PCRによる遺伝子発現解析、Oil Red O染色による脂質蓄積の評価
研究結果
- 高脂肪食により大動脈内膜のp16INK4a陽性細胞数が著明に増加したが、水素水投与により有意に抑制された（具体的な数値は図2b,cに示されているが、論文本文中に具体的な数値の記載なし）
- p21陽性細胞数も同様に高脂肪食により増加し、水素水投与で有意に抑制された
- p16INK4aのmRNA発現レベルは高脂肪食群で有意に上昇したが、水素水とABT-263により有意に抑制された
- MOMA-2陽性面積（マクロファージ浸潤）は高脂肪食群で著明に増加したが、水素水により有意に減少した
- TNFαの転写レベルは高脂肪食により上昇したが、水素水とABT-263により有意に抑制された
- CD36（酸化LDLの受容体）の発現も水素水により有意に減少した
- 水素水は血中脂質レベル（TG、総コレステロール、HDL、LDL）には影響を与えなかった
- 研究の限界：本研究では胸部大動脈でのSA-β-Gal活性に対する水素水の効果は認められなかった。これは、SA-β-Gal活性がリソソームのβ-ガラクトシダーゼ活性の増加を反映しており、完全に老化特異的なマーカーではないことが原因と考えられる
Appendix（用語解説）
- LDL受容体欠損マウス: LDL（低密度リポタンパク質）受容体の遺伝子を欠損させたマウス。血中のLDLコレステロールが蓄積しやすく、動脈硬化症の研究モデルとして使用される
- p16INK4a、p21: 細胞周期を制御するサイクリン依存性キナーゼ（CDK）阻害因子。細胞老化のマーカーとして使用される
- マクロファージ: 白血球の一種で、異物や死んだ細胞を貪食する免疫細胞。動脈硬化では酸化LDLを取り込んで泡沫細胞となる
- TNFα: 腫瘍壊死因子アルファ。主に活性化されたマクロファージから産生される炎症性サイトカイン
- CD36: スカベンジャー受容体の一種で、マクロファージによる酸化LDLの取り込みに関与する
- SA-β-Gal: 老化関連β-ガラクトシダーゼ。細胞老化のマーカーとして使用されるが、完全に特異的ではない
- ABT-263: Bcl-2ファミリータンパク質阻害剤で、老化細胞を選択的に除去する薬剤（セノリティック薬）
論文情報
タイトル
Administration of hydrogen-rich water prevents vascular aging of the aorta in LDL receptor-deficient mice（水素水の投与はLDL受容体欠損マウスの大動脈における血管老化を予防する）
引用元
Iketani, M., Sekimoto, K., Igarashi, T., Takahashi, M., Komatsu, M., Sakane, I., Takahashi, H., Kawaguchi, H., Ohtani-Kaneko, R., & Ohsawa, I. (2018). Administration of hydrogen-rich water prevents vascular aging of the aorta in LDL receptor-deficient mice. Scientific reports, 8(1), 16822. https://doi.org/10.1038/s41598-018-35239-0
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