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生体内において一部の酸素は、多くの物質と反応しやすい活性酸素種（Reactive [[Oxygen]] Species: | 生体内において一部の酸素は、多くの物質と反応しやすい活性酸素種（Reactive [[Oxygen]] Species: ROS）に変化する。この活性酸素種は細胞の核酸、タンパク質、糖質、脂質などを酸化するとき傷害的に作用する。その結果、細胞の構造と機能に変化が生じ、病気を引き起こしやすくなったり、老化を早めたりすると考えられている。活性酸素種には生理的な役割もあるが、本稿では省略する。活性酸素種が過剰に生成・存在している状態は、酸化[[ストレス]]の状態であると言える。 | ||
活性酸素種として主なものにはスーパーオキシド (・O2–)、ヒドロキシラジカル (・OH)、過酸化水素 (H2O2)などがある。なかでもヒドロキシラジカルは極めて反応性が高いことが知られている。ヒドロキシルラジカルが脂質と反応すると、過酸化脂質が生成される。過酸化脂質はさらに他の物質を酸化させ、過剰な過酸化脂質は細胞に障害的に作用する<ref name=ref1><pubmed>15031734</pubmed></ref>。 | 活性酸素種として主なものにはスーパーオキシド (・O2–)、ヒドロキシラジカル (・OH)、過酸化水素 (H2O2)などがある。なかでもヒドロキシラジカルは極めて反応性が高いことが知られている。ヒドロキシルラジカルが脂質と反応すると、過酸化脂質が生成される。過酸化脂質はさらに他の物質を酸化させ、過剰な過酸化脂質は細胞に障害的に作用する<ref name=ref1><pubmed>15031734</pubmed></ref>。 | ||
2013年9月26日 (木) 10:35時点における版
株田 智弘、和田 圭司
独立行政法人国立精神・神経医療研究センター 神経研究所
DOI XXXX/XXXX 原稿受付日：2013年9月25日 原稿完成日：2013年月日
担当編集委員：大隅 典子（東北大学 大学院医学系研究科 附属創生応用医学研究センター 脳神経科学コアセンター 発生発達神経科学分野）
酸化ストレスは、酸化反応と抗酸化反応のバランスが崩れ酸化反応が生体に対して悪影響を及ぼしている状態、もしくはその状態を誘導する主体と捉えられる。酸化反応とは物質が電子を放出する反応として定義され、物質に酸素が化合する反応を含む。
酸化反応の例
タンパク質のシステイン残基を介したジスルフィド結合の生成
(Protein)–SH + (Protein)–SH → (Protein)–S–S–(Protein) + 2H+ + 2e–
活性酸素種
生体内において一部の酸素は、多くの物質と反応しやすい活性酸素種（Reactive Oxygen Species: ROS）に変化する。この活性酸素種は細胞の核酸、タンパク質、糖質、脂質などを酸化するとき傷害的に作用する。その結果、細胞の構造と機能に変化が生じ、病気を引き起こしやすくなったり、老化を早めたりすると考えられている。活性酸素種には生理的な役割もあるが、本稿では省略する。活性酸素種が過剰に生成・存在している状態は、酸化ストレスの状態であると言える。
活性酸素種として主なものにはスーパーオキシド (・O2–)、ヒドロキシラジカル (・OH)、過酸化水素 (H2O2)などがある。なかでもヒドロキシラジカルは極めて反応性が高いことが知られている。ヒドロキシルラジカルが脂質と反応すると、過酸化脂質が生成される。過酸化脂質はさらに他の物質を酸化させ、過剰な過酸化脂質は細胞に障害的に作用する[1]。
生体内における活性酸素種の産生
多くの生物は、エネルギーであるATPを生じるためにミトコンドリアで酸素を消費している。その際に副産物として活性酸素種が生じていることが知られている[2]。生体内の主な活性酸素種の生成はミトコンドリアでおきているという説があるが、この説には議論の余地がある[3]。
ペルオキシソームはその内部に様々な種類の酸化酵素 (oxidase)を有しており、脂肪酸のベータ酸化など様々な酸化反応が行われている。ペルオキシソームにおいても酵素反応の副産物として活性酸素種が生じる[4]。
抗酸化
生体内では常に活性酸素が生じる状態にあるが、生体では同時に活性酸素の有害性を取り除くため、抗酸化の仕組みが発達している。カタラーゼ、スーパーオキシドディスムターゼ、ペルオキシダーゼなどの酵素は活性酸素を不活化する作用を有している。また、ビタミンC、ビタミンE、ビタミンA、ベータカロチン、グルタチオンなどの物質は生体内で抗酸化作用を有することが知られている。
酸化ストレスと神経・精神疾患
アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症などの神経変性疾患において、過酸化脂質などの酸化ストレスマーカーの上昇が報告されており [1]、酸化ストレスが神経変性疾患に関与していることが示唆されている。過剰な酸化ストレスは細胞機能を傷害するため、神経変性疾患の病態悪化に関与していると考えられている。病因に関与している可能性もあるが、はっきりとした結論は得られていない。
精神疾患では、統合失調症において抗酸化酵素や物質の減少が報告されており酸化ストレスの病態への関与が示唆されているが、相反する報告もあり、明確な結論には至っていない[5]。
参考文献
- ↑ 1.0 1.1
Barnham, K.J., Masters, C.L., & Bush, A.I. (2004).
Neurodegenerative diseases and oxidative stress. Nature reviews. Drug discovery, 3(3), 205-14. [PubMed:15031734] [WorldCat] [DOI] - ↑
Andreyev, A.Y., Kushnareva, Y.E., & Starkov, A.A. (2005).
Mitochondrial metabolism of reactive oxygen species. Biochemistry. Biokhimiia, 70(2), 200-14. [PubMed:15807660] [WorldCat] [DOI] - ↑
Brown, G.C., & Borutaite, V. (2012).
There is no evidence that mitochondria are the main source of reactive oxygen species in mammalian cells. Mitochondrion, 12(1), 1-4. [PubMed:21303703] [WorldCat] [DOI] - ↑
Antonenkov, V.D., Grunau, S., Ohlmeier, S., & Hiltunen, J.K. (2010).
Peroxisomes are oxidative organelles. Antioxidants & redox signaling, 13(4), 525-37. [PubMed:19958170] [WorldCat] [DOI] - ↑
Bošković, M., Vovk, T., Kores Plesničar, B., & Grabnar, I. (2011).
Oxidative stress in schizophrenia. Current neuropharmacology, 9(2), 301-12. [PubMed:22131939] [PMC] [WorldCat] [DOI]