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水素と活性酸素の関係

たくさんの水素H2

水素と聞くと、「水素ガス」「水素電池」など、「水素エネルギー」に関連する言葉を思う浮かべる人が多いのではないでしょうか?いま日本では、新たなエネルギーとして注目されています。経済産業省資源エネルギー庁では、カーボンニュートラル実現に向けた鍵となる「水素」とし表現し脱酸素化社会に向け推進しています。

水素はエネルギーとして注目されているだけでなく、美容健康分野でも非常に注目されています。
また昨今では、医療分野の治療でも注目され、実際の治療として用いられているとの報告があります。慶応義塾大学病院|水素ガス吸入療法

このようにさまざまな分野で用いられている「水素」ですが、どのような特徴があるのでしょうか。水素の特徴や、関連の深い活性酸素や抗酸化について解説していきます。

水素の特徴

  • 原子番号「1」で、最も小さく軽く
    (宇宙で最初に作られた元素であり、宇宙全体では一番多く存在している物質)
  • 1個の陽子(中央)の周りに1つの電子が回っている
  • 水分を持つ全ての生物に含まれる
  • 無味・無臭・無色・無害な気体
  • 人間の身体の中でも発生している(腸内細菌が水素ガスを産生)
たくさんの水素H2

水素は、地球上で多く存在していて、そのほとんどは、酸素と結合した水(H2O=化合物)として存在しています。そして近年まで「水素は人体に何の影響も与えない物質」と考えられてきました。しかし、2000年代後半頃から水素を人体に取り入れた場合の作用や効果など研究した論文が多く発表されるようになり、中でも注目されたのが、「水素は毒性の強い活性酸素と選択的に結合し、還元することで無害化することができる」といった内容です。それ以降、水素の生体作用についての研究は増え続けています。

さて次は水素のさまざまな作用を語る上で欠かせない「活性酸素」についてご説明していきましょう。

活性酸素とは

活性酸素には、善玉と悪玉の2種類が存在します。

「善玉活性酸素」は、身体に入ってきた最近などの微生物の殺菌や免疫力を上げてくれる重要な働きをします。一方「悪玉活性酸素」は、細胞自体を傷つけ酸化させ老化や疾患の原因となってしまいます。

活性酸素の発生原因とは

活性酸素が発生する原因は大きくわけて2つに大別されます。それは、身体の内側でおこる「内的要因」と「外的要因」です。

悩む女性
  1. 内的要因
    私たち人間も含めた生物は呼吸をして生きています。呼吸は酸素を取り込み二酸化炭素を排出するガス交換のことをいいます。その呼吸として取り込んだ酸素の一部が活性酸素に変化すると言われています。これが内的要因です。

私たちが呼吸として取り込んだ酸素は細胞の中のミトコンドリアへ運ばれます。そこでATP(アデノシン三リン酸)というエネルギーの元を生み出す為に使われます。細胞単位でのエネルギーの源ですね。その使われた酸素の内約1〜2%が活性酸素に変化するといわれています。

  1. 外的要因
    環境や嗜好品など、外からの刺激により発生するものを外的要因となります。
    • ストレス・飲酒・喫煙・睡眠不足・食品添加物・栄養の偏り
    • 大気汚染・紫外線・排気ガス・電磁波・化学肥料
      などが活性酸素を発生させる代表的なものです。

内的要因、外的要因とも、日々私たちが生活していく上で活性酸素が発生し続けていることがおわかりいただけたと思います。この活性酸素はそのまま体内で放置すると老化やさまざまな疾患へのリスクを高まります。ではどのようにこの活性酸素を除去していけばよいのでしょうか。次に抗酸化作用についてご説明します。

活性酸素から身体を守る「抗酸化作用」

活性酸素による酸化をおさえることを「抗酸化」といい、活性酸素から身体を守ることを「抗酸化作用」といいます。

「抗酸化」とは、身体の中を錆びつかせない(=酸化を抑える)ことで、本来活性酸素は身体の中の酵素によって分解されます。但し生成量が多いと、無毒化が間に合わず、酸化してしまいダメージへと繋がります。体内の酵素だけでなく、抗酸化物質も活性酸素から身体を守ってくれます。抗酸化物質は食品などにも含まれており、簡単に摂取するこができます。その抗酸化物質の中で最も小さく細胞の隅々まで行き渡るのが「水素」といわれています。

水素の抗酸化作用

水素は最も小さく軽い物質ということを冒頭でご説明しました。どの位小さいのかというと「血液脳関門」という脳に繋がる関所のような場所も通り抜けることがわかっています。そのため、細胞膜にまで届きます。また主に水でできている「細胞質」と脂質性の「細胞膜」のどちらも通過することができます。そのため、細胞の奥まで入り込み、ミトコンドリアの内部まで到達できるのは、他の抗酸化物質にはない「水素」の大きな特徴の一つです。

脳の中心部を表現

そして、この水素は、毒性の強い活性酸素を選択的に結合し還元することができます。活性酸素には、善玉と悪玉が存在しており、体内に有益な活性酸素も存在します。抗酸化物質の中には、有益な活性酸素も除去してしまうものも存在します。私たちの身体の中の主な活性酸素は「一重項酸素」「スーパーオキシド」「過酸化水素」「ヒドロキシラジカル」の4種類があります。通常こうした活性酸素の一部は、私たちの身体の中で作られる「スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)などの酵素によって分解されます。この4種類の活性酸素に対して有効な抗酸化物質が存在しています。

それぞれの活性酸素に有効な抗酸化物質

活性酸素種抗酸化物質
一重項酸素βカロテン・ビタミンE
スーパーオキシドSOD(スーパーオキシドディスムターぜ)
過酸化水素カタラーゼ・グルタチオンベルオキシダーゼ
ヒドロキシラジカル水素

この活性酸素の中で最も有害な物質として知られているのが「ヒドロキシラジカル」です。細胞を無差別に傷付けさまざまな疾患の原因となっていることがわかっており、人体に有益な側面は一切ありません。その「ヒドロキシラジカル」の抗酸化物質として、注目されているのが「水素」になります。

このように日々の生活で酸化している私たちの身体ですが、少しでも元気に健康に過ごすために抗酸化物質である「水素」を取り入れていきたいですね。

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