ケイ素の地球規模の循環

広島大学の池田 丈氏は、2015年の生物工学会誌「地球上のケイ素の循環と生物の関わり」※１でケイ素の地球規模の循環について述べている。池田氏によれば、ケイ素の地球上の循環が、生物の根幹となる炭素の循環と密接に関連している、という。

海洋における主要な炭素の一次生産者珪藻

その循環の主役である珪藻（図1) はほとんどが0.1㎜以下のサイズで、水のあるところなら地球上のいたるところに存在する。体を覆うガラス質の殻がケイ酸を材料にしている。この小さな珪藻が、地球上の炭酸ガスを炭水化物に変換する炭素固定の20％を担う、海洋における主要な炭素の一次生産者なのだという。

■珪藻（図1）

珪藻（けいそう）は植物の一種（コンブ・ワカメの仲間）。様々な大きさ、形態があり、多くは単細胞生物。

珪藻は炭素を海の表層から深層へ引き込む

ケイ酸は陸上の鉱物の風化作用で生まれ、川から海に流れ込むことで供給される。ケイ酸は珪藻に取り込まれ生物態シリカになる。シリカは重たいので死んだ珪藻は深層に沈んでいく。その過程で溶けだしたものはケイ酸に戻るが、海底に達すると堆積したシリカは長い年月をかけて鉱物態シリカに変化する。また沈む過程で有機物も引き込むため、珪藻は炭素を海の表層から深層へ引き込む「生物ポンプ」としても機能している、という。

ケイ素と健康

このような極小から極大に至る循環のためか、ケイ素という物質について、強調される健康効果の多くはどこか神秘的な内容のものが多い。今後明らかにされていくケイ素の健康効果については、エビデンス（医学的証明）とその作用機序（メカニズム）の解明が重要となるだろう。

※1 池田 丈　地球上のケイ素の循環と生物の関わり. 生物工学会誌 93(2). 95. 2015

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-28 水溶性ケイ素の健康・美容力』より

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水溶性ケイ素が血管におよぼす影響

水溶性ケイ素が血管におよぼす影響として、強度増強以外にも、血管を弛緩させて血流量を増やす効果が考えられます。

カルシウムイオンを増加させる

動脈と静脈は血管内膜の外側を平滑筋が包んでおり、特に動脈では平滑筋が厚くなっています（図1）。血管平滑筋はカルシウムイオン（Ca2+)の濃度に応じて収縮・弛緩して血管の太さを調節します。
神戸学院大学薬学部諸澤瑛らは2011年の日本毒性学会学術年会において、非晶質ナノシリカ（極小サイズの水溶性ケイ酸）が細胞内のCa2+を増加させることを報告しました。さらに翌年の同学会では、摘出したラットの胸部大動脈を非晶質ナノシリカに晒すと最大75％弛緩することを報告しました※1。

■血管の構造（図1）

一酸化窒素の産生を活発化させる

同大学の古田拓也らはこの動脈弛緩のメカニズムについて、同じくラットの摘出胸部大動脈を使った研究を行い結果を発表しました※2。血管内皮細胞から産生される一酸化窒素（NO)は血管を弛緩させることが分かっています。
古田らは、非晶質ナノシリカが血管内皮細胞に取り込まれると、細胞膜がCa2+用のチャネルを開口し、細胞内に流入して濃度が高まったCa2+によってNOの産生が活発化して血管の弛緩を促す、という作用モデルを提示しました（図2）。

■ Ca2+ によるNO 産生が血管を弛緩（図2）

非晶質ナノシリカによって血管内皮細胞の細胞膜表面にあるチャネルが開き、取り込まれたCa2 ＋がNO 合成酵素を刺激してNO 産生を促し、血管を弛緩・拡張させる。

血管弛緩の働きで血流が改善

このような非晶質シリカ（水溶性ケイ素）による血管弛緩の働きは、血管の傷害で血流が悪くなっている生活習慣病の改善に大きな可能性を秘めている、と言えるでしょう。

※１ 諸澤瑛、他。 非晶質ナノシリカは細胞内遊離カルシウムイオン依存的に血管を弛緩する。第39回日本毒性学会学術年会　ポスター発表
※2 古田拓也、他。非晶質ナノシリカはCa2+/PI3K系シグナルを介する内皮依存性血管弛緩を惹起する。
日本薬学会　133回年会(2013年) 口演

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-28 水溶性ケイ素の健康・美容力』より

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