山で過ごし、まぶしいほど真っ白な雪に囲まれ、空から太陽が照りつける――スキーには理想的な条件です。しかし、ヘルペスウイルスを持つスキーヤーは、一日滑った後に口唇ヘルペスが発症する可能性も考慮しなければならないかもしれません。紫外線への曝露が増えると、体内でフリーラジカルが放出されます。これにより体は酸化ストレスを受け、免疫系が弱まります。その結果、ヘルペスウイルスが増殖しやすくなるのです。
酸化ストレスは大きなテーマとなっています。多くの疾患との関連が指摘されているだけでなく、疾患の原因の一つである可能性さえあります。紫外線以外の環境要因も体への酸化ストレスを高めることがあります。大気汚染、喫煙、飲酒、そして何より感染症がその例です。こうした酸素由来のフリーラジカルに対抗するため、適切なビタミンを食事に補うという話が繰り返し取り上げられています。
敵との接触後に分裂するT細胞
ETHチューリッヒ分子健康科学研究所の教授、マンフレート・コプフ氏と共同研究者らは、こうした疑問を出発点とし、酸化ストレスが免疫細胞に及ぼす影響を説明する現象を特定しました。
ウイルスなどの病原体といった異物が体内に入ると、ある種の免疫細胞であるT細胞が活動を開始し、急速に増殖します。この細胞の一亜群であるCD8+ T細胞は、感染した細胞を殺してウイルスを排除します。CD4+ T細胞として知られる別のT細胞は、あらゆる種類の病原体に対する免疫応答を調整します。いわば免疫系の軍隊の将軍です。
しかし、これらのT細胞がウイルスに打撃を与え始めるまでには、1週間かかることがあります。感染初期には、特定の病原体を認識できるT細胞が少なすぎるためです。わずかな「偵察」細胞は、「敵と接触」して初めて分裂を始め、自らの「クローン」を形成します。細胞は8～12時間ごとに分裂するため、感染を圧倒するのに十分な、数十万個の細胞からなる攻撃部隊を集めるまでには数日かかります。
修復の仕組みなしには免疫応答は起こらない
しかし、コプフ氏の研究グループは、博士課程の学生で筆頭著者のマイ・マツシタ氏とともに、新たな論文をJournal of Experimental Medicineに発表し、著しい酸化ストレスによってT細胞が損傷し、修復に必要な仕組みが体から奪われると、この免疫応答が機能しなくなることを明らかにしました。
免疫細胞に修復酵素Gpx4がない、または欠陥がある場合、T細胞は分裂するにつれて死滅します。その結果、免疫系は病原体を排除できず、感染が慢性化します。この酵素は、細胞膜の酸化損傷を修復する役割を担っています。
ビタミンEが救う
研究者らは驚いたことに、免疫細胞に修復酵素がないマウスを調べた際、動物の餌に高用量のビタミンEを混ぜることで、免疫細胞を細胞死から救うことができました。抗酸化物質として十分な量のビタミンEがT細胞の細胞膜を損傷から守り、細胞が増殖してウイルス感染を効果的に撃退できたのです。マウス用飼料1キログラム当たり500ミリグラムというビタミンEの量は、標準化された通常飼料に含まれる量の10倍でした。
研究者らは、Gpx4遺伝子を細胞特異的に、または任意の時点で不活性化できる動物を用いたマウスモデルで、このことを実証しました。このマウスはヘルムホルツ・ミュンヘン研究センターの研究者らが開発しました。その後、ETHの科学者らはマウス系統を改変し、Gpx4遺伝子がT細胞または特定の食細胞でのみ不活性になるようにしました。
ビタミンサプリメントをめぐる議論
「ビタミン剤の効用は議論の分かれるテーマです」とマンフレート・コプフ氏は述べます。ビタミンサプリメントを強く支持する科学的根拠がまだ乏しいなか、この研究はビタミンEの有効性を証明した点で、いっそう興味深いものだと同氏は考えました。「私たちの研究は、細胞の抗酸化機構の主要部分に遺伝的欠陥があっても、高用量のビタミンEを投与することで補えることを示しています。これは新しく、驚くべきことです。」
コプフ氏は、免疫細胞が細胞増殖抑制薬で治療された特定の種類のがん細胞と同じタイプの細胞死を起こすことを重要視し、この事実には科学的価値があると評価しています。フェロトーシスとして知られるこのプログラム細胞死は、2012年の科学論文で初めて報告されました。「酸化ストレスによって、免疫細胞ががん細胞と同じタイプの細胞死を起こすことを実証したのは、私たちが初めてです」と同氏は述べています。
コプフ氏がまだ確信を持てないのは、この研究結果が人の健康にどのような影響を及ぼすかという点です。同氏は、健康状態が通常の範囲にあり、バランスの取れた食事をしている人には、ビタミンサプリメントは必要ないと考えています。しかし、感染症や紫外線への曝露など、日常的な状況で生じる酸化ストレスに対しては、ビタミンEやその他の脂溶性抗酸化物質のサプリメントが有効な可能性があります。特定の神経変性疾患や糖尿病の患者は著しい酸化ストレスにさらされており、このような場合には抗酸化物質を治療に加える価値があるかもしれません。どの程度の用量が適切かは、この研究の結果からは判断できないとコプフ氏は述べます。研究はマウスモデルを用いて行われたため、用量については分析していません。
本記事は ETHチューリッヒとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：ピーター・リュエッグはETHチューリッヒのために執筆しています。
画像：ジャクソンにあるミシシッピ大学医療センターの外傷センターで、看護師が写真撮影に応じる。ロイター／ジョナサン・バックマン
