「腸活」から「マイクロバイオーム」の時代へ

腸活といえば、これまで「食物繊維」「発酵食品」「乳酸菌」といった言葉が中心でした。しかし近年、マイクロバイオーム（腸内細菌叢）の研究は、健康や老化との関わりを探る研究の最前線として、世界中で急速に進んでいます。腸内細菌は、もはや消化を助けるだけの存在ではありません。代謝、免疫、脳、老化、毎日のコンディションにまで関わる体内のもうひとつの生命システムとして見直されているのです。

いま注目される核酸とヌクレオチド

そうした研究の中で、腸内環境との関わりが研究されている成分のひとつが「核酸」や「ヌクレオチド」です。ヌクレオチドは、核酸であるDNAやRNAを構成する基本単位であり、細胞の情報伝達やエネルギー代謝にも関わる重要な分子です。さらに、母乳中にも含まれる成分として知られ、赤ちゃんの腸内細菌叢形成との関係を調べる研究も進められています。

ヌクレオチドと腸内環境をめぐる研究

乳児用ミルクにヌクレオチドを加えた研究では、赤ちゃんの便中の腸内細菌叢に変化がみられたことが報告されています。また、基礎研究などでは、食事由来のヌクレオチドが、腸内細菌の多様性や代謝物、腸管バリア、さらには腸脳相関にまで関わる可能性も研究されています。

腸と核酸の研究は、私たちの身近なテーマへ

赤ちゃんの腸づくり、年齢とともに変化する腸内環境、そして毎日のコンディションとの関わりまで。腸と核酸の研究は、もはや専門家だけのテーマではなく、自分と家族の健康を考えるうえでも、身近なテーマになりつつあります。

乳児の腸内細菌叢とヌクレオチド

乳児用ミルクにヌクレオチドを加えたヒト試験では、赤ちゃんの便中の腸内細菌叢に変化がみられたことが報告されています。

出典 :
Singhal A, et al. Am J Clin Nutr. 2008
DOI: 10.1093/ajcn/87.6.1785

※この研究は、特定の食品や飲料の効果を直接示すものではありません。核酸・ヌクレオチドと腸内環境との関わりについては、このほかにもさまざまな研究が進められています。詳しい研究エビデンスは本書で紹介しています。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-16 核酸/ Nucleic Acid 最新研究エビデンス集』より

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核酸（DNA・RNA・ヌクレオチド）と細胞エネルギー研究のつながり

① 摂取

DNA・RNA・ヌクレオチドなどの核酸成分を摂る

② 消化・吸収

体内で分解され、ヌクレオチド・ヌクレオシド・塩基として吸収される

③ 細胞で再利用

吸収された成分は、細胞内で再利用され、DNA・RNA・エネルギー代謝に関わる素材になる

④ ミトコンドリアとの接点

ATPやNAD＋などの分子につながり、ミトコンドリアの働きや細胞エネルギー産生に関わる可能性が研究されている

⑤ 研究が注目するポイント

核酸 = 情報とエネルギーをつなぐ生命素材

※本図は研究の考え方をわかりやすく示した模式図です。特定の食品・飲料・サプリメントの効果効能を示すものではありません。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-16 核酸/ Nucleic Acid 最新研究エビデンス集』より

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細胞の生命活動を支える核酸

私たちの体は、無数の細胞からできています。肌、筋肉、血液、内臓、神経、免疫細胞。多くの細胞の中で、生命活動の中心を支えているのが「核酸」です。

DNAとRNA、それぞれの役割

核酸とは、DNAとRNAの総称です。DNAは体をつくるための生命の設計図。RNAは、その設計図を読み取り、必要な情報を細胞へ伝えるメッセンジャーとして働きます。DNAには体を形づくる情報が保存され、RNAはタンパク質づくりや遺伝子の調節に関わります。近年はmRNAワクチン、siRNA、アンチセンス核酸など、RNAを活用した次世代医療の研究も進んでいます。

核酸をつくるヌクレオチド

核酸を構成する基本単位がヌクレオチドです。ヌクレオチドはDNAやRNAの材料になるだけでなく、細胞分裂、組織の修復、免疫細胞の増殖にも必要とされます。つまり核酸は、細胞を支える生命活動の基本素材なのです。

核酸とエネルギーの深い関係

さらに核酸は、「情報」だけでなく「エネルギー」とも深く関わっています。
細胞のエネルギー通貨と呼ばれるATP※もヌクレオチドの一種です。また、NAD+はエネルギー代謝やDNA修復、サーチュインの働きに関わり、ミトコンドリア機能や老化研究でも注目されています。

核酸から広がる生命のしくみ

核酸は単なる「遺伝子の材料」ではありません。設計図を保存するDNA、情報を働きへつなげるRNA、エネルギーを支えるATP、修復や代謝に関わるNAD+。これらはすべて、ヌクレオチドという共通の基盤を持ち、細胞の中で互いに関わり合っています。

核酸を知ることから始まる健康づくり

老化や疲労、肌の変化、免疫機能、認知機能、筋肉の衰え。その背景には、DNAの損傷、修復力の低下、ミトコンドリア機能の低下など細胞レベルの変化が関係していると考えられています。核酸を知ることは、細胞を知ること。年齢を重ねても健やかな体づくりを考える第一歩です。

※ATP（アデノシン三リン酸）は、すべての生物の細胞内に存在し、生命活動に必要なやりとりを行う化合物のこと

ひと目でわかる核酸のしくみ

核酸は、設計図を保存するDNA、情報を伝えるRNAとして働きます。また、その構成単位であるヌクレオチドは、ATPやNAD+にも利用され、細胞の働きを支えています。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-16 核酸/ Nucleic Acid 最新研究エビデンス集』より

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DNAは傷つくことがある

私たちの身体ではDNAに書かれた遺伝子情報によって、必要な部位で必要な時に必要な量のタンパク質が合成されるよう、精密な仕組みが働いています。ところが、DNAは、紫外線や放射線、体内で発生する活性酸素などの影響によって傷つくことが知られています。

DNAには修復する力がある

DNAのわずかな損傷でも、適切に修復されない場合には、さまざまな病気の原因となることがあります。DNAの損傷による誤った遺伝情報が細胞へ受け継がれないよう、DNAが傷つくとその損傷を認識するタンパク質（修復酵素）が働き、多くの場合は修復が行われます。この仕組みはDNA修復作用と呼ばれています。

DNA修復にはさまざまな仕組みがある

DNAの損傷には、塩基の変化やDNA鎖の切断、DNA同士が異常に結合する「架橋」など、さまざまな種類があります。それぞれの損傷の違いによって、異なる修復システムが働いていることがわかっています。その一つが「ヌクレオチド除去修復」と呼ばれるものです。
横浜市立大学大学院の奥田昌彦氏らの研究では、DNAの損傷部位と周辺のヌクレオチドを除いて新しいものに作り替える、ヌクレオチド除去修復の複雑なメカニズムの一端が明らかにされています※。

※出典：Okuda M, et al. Nucleic Acids Res. 2017. doi:10.1093/nar/gkx970

DNAを守る仕組み

DNAの損傷が修復されず、細胞の機能に異常が生じた場合には、細胞を取り除く仕組みによって排除されることも知られています。この分解機構は3段階に分かれています。
核酸は、DNAやRNAを構成する重要な成分であり、細胞の働きとの関係について研究が進められています。

■DNA修復機能

細胞にはDNAの損傷を修復する機能があります。DNAが損傷を受けると修復酵素（タンパク質）が駆けつけて傷を修復します。多くは正常に修復されますが、修復が十分に行われない場合もあります。

■DNAの複製（細胞分裂）の仕組み

細胞は分裂する際に、遺伝子の情報を伝達するDNAの複製が必要になります。ヒトのDNAは約30億の塩基配対からなり、その複製は極めて高い精度で行われています。しかし、加齢やさまざまな要因によってDNA損傷が蓄積したり、複製時に誤りが生じたりすることがあります。こうした異常に対応するため、生体にはDNA修復機構が備わっています。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-34 核酸の秘密』より

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3つの栄養素をバランスよく補うのがカギ

タンパク質、アミノ酸、核酸。これらの栄養素をバランスよく、無理なく日常の中で補っていくことが、元気な体と心を保つカギとなります。肉・魚・卵・大豆製品・乳製品には、必須アミノ酸をバランスよく含んだ高品質なタンパク質が豊富です。また、レバーや魚介、きのこ類、酵母食品には核酸やその材料であるヌクレオチドも含まれており、細胞の再生や免疫のサポートに役立ちます（図1）。

■食事から摂れる各栄養素（図1）

食事から摂取する栄養素は、一度に大量に摂るより1日3回こまめにとる方が効率よく吸収されます。ごはんと味噌汁、魚や納豆と卵など、日本の伝統的な食事スタイルは、バランスよく栄養素がとれる組み合わせになっていますが、忙しかったり量が摂れないときは、サプリメントなどで補給するのがおすすめです。

食事だけで補いきれないときは

忙しい日々や運動後など、食事だけで補いきれないときには、プロテインや核酸含有サプリメントといった補助食品も活用できます。プロテインはホエイ・ソイ・カゼインなど、目的や体質に合わせた選び方が重要です。

タンパク質摂取の推奨量

また、栄養素は“単体”ではうまく働きません。ビタミンB群、鉄、亜鉛などの補因子もセットでとることで、タンパク質や核酸の合成効率が上がります。
成人（18～64歳）のタンパク質摂取の推薦量※は、体重1㎏あたり約0.8/日ですが、高齢者は、やや多めのタンパク質摂取が推薦されています。

足りない栄養を無理なく補う

大切なのは、「足りない栄養を無理なく補うこと」。日々の食卓にちょっとした知識と工夫をプラスするだけで、身体が求める材料と指令系統を、しっかりと支えることができるのです。

※厚生労働省「日本人の食事摂取基準（2020年版）」より

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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身体に大切な3つの要素

私たちの身体は「タンパク質・アミノ酸・核酸」という3つの要素によって支えられています。筋肉、臓器、酵素、ホルモンをつくるタンパク質、その材料であるアミノ酸、そしてそれらを設計し、再生や合成を指示する核酸（DNA・RNA）。この３つのどれが欠けても身体はうまく働きません（図1）。

■タンパク質・アミノ酸・核酸の再合成（図1）

私たちの身体では、タンパク質・アミノ酸・核酸が絶えずリサイクルしながら循環しています。タンパク質はアミノ酸に分解されて体内を巡り、必要に応じて新しいタンパク質として再合成されます。この合成を指示する設計図が核酸です。古くなったタンパク質や細胞は、再びアミノ酸やヌクレオチドに分解され、体内の材料として再利用されています。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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ヌクレオチドはDNAの材料

私たちの身体は、成長したり、ケガを治したり、古くなった細胞を入れ替えたりするとき、絶えず細胞分裂をくり返しています。このとき必要なのが、DNA（デオキシリボ核酸）のコピー＝複製です。そしてこのDNAの材料になるのが、ヌクレオチドです。

核酸を構成する部品

ヌクレオチドは、核酸（DNAやRNA）を構成する最小の部品で、リン酸、糖（リボースまたはデオキシリボース）、塩基（A・T・G・C・U）からできています。これが「ブロック」になって長くつながることで、DNAやRNAの“鎖”ができあがります（図1）。

■ヌクレオチドの構造（図1）

ヌクレオチドは、核酸の最小単位。ヌクレオチドの塩基の並び方が、遺伝子情報そのもので、リン酸、糖と正確につながることで、DNAやRNAが正しく働き、体内のタンパク質合成が正常に進みます。ヌクレオチドがなければ、核酸もできず、タンパク質の生産も始まりません。

DNA はアデニン（A）とチミン（T）、グアニン（G）とシトシン（C）が結合して形作られます。

ヌクレオチドが豊富に必要

核酸が十分に働くためには、材料であるヌクレオチドが細胞内に豊富にあることが大前提です。ヌクレオチドが不足すれば、DNAの複製もRNAの転写も進まず、結果としてタンパク質の合成も止まってしまいます。特に細胞分裂が盛んなとき（成長期、修復、免疫反応時など）には、DNAを複製する必要があり、ヌクレオチドの需要が一気に高まります。

核酸とヌクレオチドの緻密な連携

また、RNAの役割には、設計図を運ぶだけでなく、アミノ酸を運ぶ「tRNA」や、合成の一部を担う「rRNA」もあります。これらもすべてヌクレオチドからできており、体内でのタンパク質合成は、核酸とヌクレオチドの緻密な連携で支えられています（図2）。

■食べた核酸からヌクレオチドがつくられる（図2）

私たちが食品から摂る「核酸」は分子が大きいため、消化酵素によって、ヌクレオチド→ヌクレオシド→塩基・糖・リン酸という形にまで分解されて、小腸から吸収され、再び肝臓や各細胞でヌクレオチドに再合成されます。これがDNAやRNA、エネルギー物質（ATPなど）の材料として使われています。

核酸食品を摂取ヌクレオチド補充細胞が元気に働く（再生・修復・代謝）

核酸を摂ることが大切

このように体内の“インフラ”に必須のヌクレオチドですが、加齢と共に体内での合成能力は減少していきます。そのため、健康な体づくり、老化の予防、疲労回復のためには、核酸を摂ることが大切になります。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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細胞をリニューアルして健康と生命が維持される

私たちの身体には約37兆個という膨大な数の細胞が存在していて、日々新しく生まれ変わる細胞もあれば、長い時間をかけて生まれ変わる細胞もあります。
古くなった細胞を新しい細胞にリニューアルすることで、健康と生命が維持されているのです。この細胞の入れ替わりに欠かせないのが、核酸＝DNAとRNAです。

遺伝子の情報を持つ設計図DNA

細胞が分裂する際に、まず二つに分かれるのが細胞核です。その細胞核の中に存在するのが染色体で、染色体の中にDNAが折りたたまれた状態で入っています。DNAは親から子へ、細胞から細胞へ、膨大な性質を伝える遺伝情報を格納しています。そしてDNAには遺伝情報を持っている部分と持っていない部分があり、遺伝情報を持っているDNAの一部を遺伝子と言います。

全長2メートルにもなるDNA

DNAは二重らせん構造をしていて、A（アデニン）、T（チミン）、G（グアニン）、C（シトシン）の4種類の塩基を持つヌクレオチド※からできています。
核の中の染色体に折りたたまれるように格納されているDNAは、取り出してほぐすと全長2メートルにもなると言われています。

タンパク質を合成するのに必要なRNA

遺伝情報を蓄積・保存しているのがDNAだとすると、遺伝情報を一時的に利用するために使われるのがRNAです。DNAは二重らせん構造のため、安定した状態を保ちます。DNAと塩基が異なり1本の鎖状をしているRNAは必要に応じて一時的な情報処理を行いやすく、必要に応じて合成・分解されます。
このRNAの働きによって、DNAが持つ遺伝情報どおりにアミノ酸が配列されることで、タンパク質が合成されています。

※ヌクレオチドとは、リン酸、デオキシリボース（糖）、塩基の3つが結合した物質で、結合した状態が核酸と呼ばれます。

■細胞の構造

細胞内には細胞核を中心に、エネルギーを生むミトコンドリアやタンパク質を合成するリボソーム、タンパク質を送り出すゴルジ装置などがあり、タンパク質を作り出しています。DNAは細胞核の中の染色体に存在します。RNAは遺伝情報の伝達やタンパク質の合成などに働き、細胞核、細胞質内、ミトコンドリアにも存在します。

■DNAとRNAの構造

細胞核の中にあるDNAは、4つのヌクレオチドと呼ばれる物質が鎖状につながっていて、ヌクレオチドの糖とリン酸が交互に結合した鎖が2本ねじれた二重らせん構造をしているため、安定した状態にあります。RNAは1本の鎖状のため不安定な構造をしていますが、逆に反応性に富んだ（柔軟な）性質を持っていると言えます。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-34 核酸の秘密』より

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※過去の記事を再編集しています

免疫作用が過剰に働くと自分自身を攻撃

私たちの身体には、細菌やウイルスといった異物から身体を守るための免疫機能が備わっています。ところが、病原体でない異物や乱れた生活習慣などにより免疫に異常を生じると、免疫作用が過剰に働いてしまい、自分自身の細胞を攻撃してしまうことがあります。

Th1細胞を活性化させ、Th2とのバランスを保つ

アレルギー疾患の特徴の一つに、血液中にIgE抗体が増えることがあげられます。IgE抗体が肥満細胞（マスト細胞）※と結合し、アレルゲンと出会うことで肥満細胞からヒスタミンが放出され、アレルギー反応が引き起こされます。IgE抗体は産生を抑制するTh1細胞と産生を促すTh2細胞があり、ヘルパーT細胞によりコントロールされています。核酸はこのTh1細胞を活性化させ、Th2とのバランスを保ち、その結果アレルギーが改善すると考えられています。（図1）。

■ アレルギー発症のメカニズム（図1）

花粉症は多くの人が悩まされる代表的な免疫疾患です。免疫システムが過剰に反応するアレルギー疾患の発症は、ヘルパーT細胞の一つであるTh2細胞が原因になります。核酸はTh1細胞を活性化させ、免疫物質をたくさん作り出すことで、Th2を抑えて良好なバランスを保ちます。

核酸の有用性が示される

20世紀初頭に粉ミルクが販売されるようになり、これを与えられて育った子供は、母乳で育った子供に比べてアレルギーを発症する割合が高いことが報告されました。その後、乳児期の免疫と核酸の関係について多くの研究が行われ、核酸の有用性が示された結果、世界中で粉ミルクに核酸（ヌクレオチド）が添加されるようになりました。

免疫機能を高める

また、マウスを用いた研究により、ヌクレオチド摂取がアレルギー性の免疫反応を抑制するだけでなく、腸管免疫機能の促進やナチュラルキラー細胞が関与する免疫機能の向上に働くことが分かってきました（図2）。
核酸には、免疫のバランスを正常に保つ役割だけでなく、免疫を高める効果もあると考えられ、さらなる研究が進められています。

■ ヌクレオチド摂取によるサイトカインの産生細胞と機能（図2）

ヌクレオチド非添加粉ミルクを与えられた乳児と比べ、母乳またヌクレオチド添加粉ミルクを与えられた乳児は、NK細胞の活性、血液中のインターロイキン（IL-2）レベル、免疫グロブリンM（lgM）も高いことが分かりました。

※肥満細胞：ヒスタミンなどの化学物質を持つ細胞で、鼻や気管支の粘膜、目の結膜、皮下組織の血管周囲に広く存在し、アレルギー反応に関与している細胞のこと

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-34 核酸の秘密』より

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免疫作用が過剰に働くと自分自身を攻撃

私たちの身体には、細菌やウイルスといった異物から身体を守るための免疫機能が備わっています。ところが、病原体でない異物や乱れた生活習慣などにより免疫に異常を生じると、免疫作用が過剰に働いてしまい、自分自身の細胞を攻撃してしまうことがあります。

核酸が免疫バランスを整える

アレルギー疾患の特徴の一つに、血液中にIgE抗体が増えることがあげられます。IgE抗体が肥満細胞（マスト細胞）※と結合し、アレルゲンと出会うことで肥満細胞からヒスタミンが放出され、アレルギー反応が引き起こされます。IgE抗体は産生を抑制するTh1細胞と産生を促すTh2細胞があり、ヘルパーT細胞によりコントロールされています。核酸はこのTh1細胞を活性化させ、Th2とのバランスを保ち、その結果アレルギーが改善すると考えられています。

■ アレルギー発症のメカニズム

花粉症は多くの人が悩まされる代表的な免疫疾患です。免疫システムが過剰に反応するアレルギー疾患の発症は、ヘルパーT細胞の一つであるTh2細胞が原因になります。核酸はTh1細胞を活性化させ、免疫物質をたくさん作り出すことで、Th2を抑えて良好なバランスを保ちます。

乳幼児の免疫と核酸の関係

20世紀初頭に粉ミルクが販売されるようになり、これを与えられて育った子供は、母乳で育った子供に比べてアレルギーを発症する割合が高いことが報告されました。その後、乳児期の免疫と核酸の関係について多くの研究が行われ、核酸の有用性が示された結果、世界中で粉ミルクに核酸（ヌクレオチド）が添加されるようになりました。

■ ヌクレオチド摂取によるサイトカインの産生細胞と機能

ヌクレオチド非添加粉ミルクを与えられた乳児と比べ、母乳またヌクレオチド添加粉ミルクを与えられた乳児は、NK細胞の活性、血液中のインターロイキン（IL-2）レベル、免疫グロブリンM（lgM）も高いことが分かりました。

免疫機能の向上にも働く

また、マウスを用いた研究により、ヌクレオチド摂取がアレルギー性の免疫反応を抑制するだけでなく、腸管免疫機能の促進やナチュラルキラー細胞が関与する免疫機能の向上に働くことが分かってきました。

核酸には、免疫のバランスを正常に保つ役割だけでなく、免疫を高める効果もあると考えられ、さらなる研究が進められています。

※肥満細胞：ヒスタミンなどの化学物質を持つ細胞で、鼻や気管支の粘膜、目の結膜、皮下組織の血管周囲に広く存在し、アレルギー反応に関与している細胞のこと

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-34 核酸の秘密』より

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