酸化ストレス

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）

英語名：oxidative stress、独：oxidativer Stress、仏：stress oxydant

　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。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。神経変性疾患において酸化ストレスマーカーの上昇が報告されており、酸化ストレスが発症に関与していることが示唆されている。

酸化ストレスとは

　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。

生体内における活性酸素種の産生

産生部位

ミトコンドリア: 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^[1]。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^[2]。

ペルオキシソーム: 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β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^[3]。

種類

　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^[4]。

抗酸化作用

　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。