亜鉛探訪No.031

亜鉛SODとメラニン

『亜鉛探訪031』へようこそ！

酸化ストレスに立ち向かう体内の防御システム
亜鉛SODとメラニンの協奏曲

私たちの体は、日々の生活の中で活性酸素種（ROS）と呼ばれる有害な分子にさらされています。​これらのROSは、細胞を傷つけ、老化やさまざまな疾患の原因となる可能性があります。​しかし、体内にはこれらの有害な分子を無害化するための巧妙な防御システムが備わっています。​
その中心的な役割を果たすのが、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）という酵素です。​SODは、活性酸素種の一種であるスーパーオキシドを過酸化水素に変換し、細胞を酸化的損傷から守ります。​このSODの活性には、銅や亜鉛といった金属イオンが不可欠であり、特に亜鉛はその構造と機能に深く関与しています。​
さらに、メラニンという色素もまた、紫外線からの防御だけでなく、抗酸化作用を持つことが知られています。​メラニンとSODは、異なるメカニズムで細胞を酸化ストレスから守る相補的な関係にあります。​例えば、病原性真菌において、メラニンの生成が抑制されると、SODの活性が増加することで酸化ストレスに対抗するという報告があります。
このように、亜鉛、SOD、メラニンは、それぞれが独自の役割を持ちながらも、互いに協力し合って私たちの健康を支えています。​本記事では、これら3者の関係性に焦点を当て、その重要性と健康維持のためのポイントを探っていきます。

1. はじめに
酸化ストレスと抗酸化防御システム

私たちの体は、日々、紫外線や大気汚染、食生活、さらには呼吸によっても「活性酸素（ROS）」にさらされています。活性酸素は適量であれば細胞シグナル伝達や免疫機能に役立ちますが、過剰になると細胞を傷つけ、老化や疾患の原因となります。
この酸化ストレスから体を守るために、私たちの体には「抗酸化防御システム」と呼ばれる仕組みが備わっています。その代表的なものが、「スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）」と「メラニン」です。SODは酵素として細胞内で活性酸素を無害化し、メラニンは紫外線から皮膚を守りながら、抗酸化作用も果たします。そして、この2つの機能を支える鍵となるのが「亜鉛」です。
本記事では、「亜鉛」「SOD」「メラニン」の関係を紐解き、健康維持のためにどのような栄養摂取が重要なのかを探っていきます。

2. SODの役割

酸化ストレスと戦う最前線の酵素、それがSODです。

スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）は、活性酸素の一種である「スーパーオキシド（O₂⁻）」を無害な過酸化水素（H₂O₂）に変換する酵素です。活性酸素は、細胞膜やDNAを損傷し、老化や病気を引き起こす原因になりますが、SODはその影響を軽減する役割を果たします。
SODにはいくつかの種類があり、特に重要なのが「Cu/Zn-SOD」と「Mn-SOD」です。 Cu/Zn-SOD（銅・亜鉛SOD）：細胞質やミトコンドリアに存在し、酸化ストレスから細胞を守る。
Mn-SOD（マンガンSOD）：ミトコンドリア内で働き、エネルギー産生に伴う酸化ストレスを軽減する。
これらのSODが正常に機能することで、細胞の健康が維持され、老化の進行を遅らせることができます。

3. メラニンの機能とSODとの関係

皮膚を守るメラニン、実はSODと共に酸化ストレスを防いでいた！

メラニンといえば、「肌の色を決める色素」や「シミやくすみの原因」というイメージが強いかもしれません。しかし、それだけではなく、メラニンは強力な抗酸化作用を持ち、活性酸素から皮膚を保護する重要な役割を果たしています。
特に、病原性真菌であるクリプトコッカス・ネオフォルマンスの研究から、メラニンとSODが相補的に働くことが示唆されています（※1）。驚くべきことに、この菌は体温でメラニンの産生を減少させる一方で、SODの活性を上げることで酸化ストレスに対抗するのです。このことから、メラニンとSODがそれぞれ異なる方法で活性酸素を処理しながらも、共通の防御システムとして機能していることがわかります。
私たち人間の皮膚でも、メラニンとSODは協力し合いながら酸化ストレスと戦っています。つまり、メラニンが増えているシミやくすみでは、亜鉛が足りなくて機能低下に陥ったSODを助けている可能性があります。では、これらの働きを正常に維持するには、どうすればよいのでしょうか？

4. 亜鉛の重要性とSODへの影響

SODが働くためには、亜鉛が欠かせない。

SODは、活性酸素を無害化するために「金属イオン」を必要とします。その中でも、「Cu/Zn-SOD」は、亜鉛と銅の2つの金属を必要とする酵素です。亜鉛はSODの構造を安定化させる役割を持ち、不足するとSODの機能が低下し、酸化ストレスに対抗する力が弱まります。
実際に、亜鉛不足は以下のような症状を引き起こす可能性があります。

• 皮膚の炎症（アトピー性皮膚炎、ニキビ）
• 傷の治りが遅い
• 免疫機能の低下
• 活性酸素の増加による老化の加速

亜鉛をしっかり摂取することで、SODの活性を維持し、皮膚や体の健康を守ることができるのです。

5. まとめ

SOD、メラニン、亜鉛――3つの関係を理解して、酸化ストレスから身を守ろう！

SODは細胞内で活性酸素を処理し、メラニンは皮膚表面で紫外線ダメージを防ぎながら酸化ストレスを軽減します。そして、これらの防御システムが正常に機能するためには、亜鉛が欠かせません。

要点

• ✅ SODは活性酸素を除去する酵素で、銅と亜鉛が必要。
• ✅ メラニンも抗酸化作用を持ち、SODと相補的に働く。
• ✅ 亜鉛が不足すると、SODの活性が低下し、皮膚の老化や疾患のリスクが高まる。
• ✅ 牡蠣や赤身肉、ナッツ類など、亜鉛を含む食品やサプリメントを積極的に摂取することが大切。

私たちの体は、酸化ストレスと日々戦いながら健康を維持しています。そのサポートをするのが、SODとメラニン、そしてそれを支える亜鉛なのです。毎日の食生活を意識しながら、酸化ストレスに強い体を作っていきましょう！

参考文献3

タイトル　

病原真菌におけるスーパーオキシドジスムターゼとメラニンの関係

文献

Infect Immun. 1994 Sep;62(9):4085-6.

抄録

クリプトコッカス・ネオフォルマンス（Cryptococcus neoformans）ではメラニンが病原性因子と考えられているため、37℃でのメラニンの抑制は不可解であった。
我々は今回、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）の温度制御が逆のことを示し、代償機構と一致することを明らかにした。
さらに、アルビノの酸素感受性変異体では、SODとカタラーゼのレベルが正常であることを示した。
これらの結果は、メラニンがSODに匹敵する重要な抗酸化因子であることを示唆している。

要約

背景と目的

クリプトコッカス・ネオフォルマンス（Cryptococcus neoformans）は病原性を持つ真菌であり、メラニンがその**病原性因子（virulence factor）**として重要視されている。
通常、メラニンは酸化ストレス耐性を高める役割を果たすが、37℃ではその生成が抑制されるという謎がある。
本研究では、この温度依存的なメラニン抑制と、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）の発現との関係を調査し、相補的な防御機構があるのかを明らかにすることを目的とした。

主な結果

SODとメラニンの逆相関的な調節

クリプトコッカス・ネオフォルマンスのSOD活性は37℃で増加フェノールオキシダーゼ（メラニン合成酵素）の活性は6～30倍低下する一方、していた。
これは、SODがメラニンの代替的な抗酸化システムとして機能する可能性を示唆。

酸素感受性（酸化ストレスに弱い）突然変異株

**メラニンを欠損（アルビノ化）**した変異株でも、SODおよびカタラーゼの発現レベルは正常だった。
これにより、酸素感受性はSODやカタラーゼの機能低下によるものではなく、メラニンの抗酸化作用の欠如に起因する可能性が示された。

メラニンとSODの補完的な役割

メラニンはスーパーオキシドの除去フリーラジカルの安定化SODと類似した抗酸化機能やを行うことが知られており、を持つ。
カエルにおける研究では、メラニンがSODの代わりに機能することが示されており、本研究でも同様の可能性が示唆された。
SODは細胞内で作用するが、メラニンは細胞外での酸化ストレス防御を担うため、両者は異なる環境で機能しつつも、総合的な酸化ストレス耐性を形成する。

病原性との関連

白血球は活性酸素を使って病原菌を殺すが、メラニンはこれに対して抵抗性を持つ。
37℃ではメラニンの生成が抑制されるが、実際の感染環境ではメラニン産生が確認されており、病原性に寄与すると考えられる。
SODの温度依存性
S. cerevisiae（酵母）では、37℃でもSOD活性の増加は見られなかった。
クリプトコッカスにおけるSODの増加は、特異的な温度応答であり、メラニン合成との補完的関係を支持する結果となった。

結論

クリプトコッカス・ネオフォルマンスでは、メラニンがSODと同等の抗酸化機能を持つ
ことが示唆された。
37℃ではメラニン合成が抑制されるが、その代わりにSOD活性が増加することで酸化ストレスからの防御が維持されている。
メラニンは細胞外で酸化ストレスからの防御を行い、SODは細胞内で機能するため、両者は相補的に働いている。
感染時にはメラニン合成が回復し、病原性の一因となる可能性が高い。

参考文献2

タイトル　

各種動物の肝臓におけるメラニン含量とスーパーオキシドジスムターゼ（SOD）活性との関係

文献

Cell Biochem Funct. 1987 Apr;5(2):123-8.

抄録

スーパーオキシドアニオンに対するメラニンおよびスーパーオキシドジスムターゼ（SOD）活性のスカベンジャー効果が示されている。
この研究では、様々な動物種から採取した、異なる量のメラニンを含む肝臓におけるメラニン含量とSOD活性の関係を示す。
肝臓中のメラニン含量が非常に高くなると、ミトコンドリアSOD活性は消失し、さらに、調べた様々な動物種の肝臓では、メラニン含量の減少に比例して増加した。 可溶性画分に局在するSOD活性は、メラニン含量に関連して有意な変動は検出されなかった。
色素沈着した肝臓では、メラニンの抗酸化活性がSODの機能の一部を模倣していると考えられる。 実際、Mn SODの生合成は細胞内のスーパーオキシドアニオンレベルによって誘導されることがよく知られている。

参考文献1

タイトル　

ヒト皮膚における銅／亜鉛スーパーオキシドディスムターゼ： 最新の知見

文献

Front Med (Lausanne). 2020 May 12:7:183.

抄録

スーパーオキシドジスムターゼは、皮膚やその付属器官を含む人体に広く存在している。 ここでは、皮膚とその付属器を活性酸素から守る酵素である、ヒトの皮膚銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼに注目する。
ヒトの皮膚銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼは、ケラチノサイトの細胞質に存在し、そこで細胞の活性酸素の90％が産生される。 細胞のタイプ以外の要因、たとえば性別、年齢、病気の状態などが、皮膚組織におけるその位置に影響を与える。
我々は、皮膚の銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼに関する最新の知見を、最近の研究も含めてレビューし、その未解明の機能に関する疑問の解決に貢献することを試みる。
ここで述べた研究は、酸化ストレスに関連した病態に応用できるかもしれない。 しかしながら、酵母の銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼに関する最近の研究から、その主な機能はスーパーオキシドイオンを消去することよりも、むしろシグナル伝達経路にある可能性が明らかになった。 皮膚で確認されれば、酵素に残された謎を解明するための新しいアプローチが開発されるかもしれない。