水溶性ケイ素の保水バリア機能について

株式会社APAコーポレーションは、水溶性ケイ素（umo) の保水バリア機能について委託研究を行いました。6名の被験者に対し、測定部位の汗などを石鹸で洗い、温度、湿度がコントロールされた室内で20分間安静後、umo 濃縮溶液を塗り、30分、1時間、2時間経過時点で部位の水分蒸散量※1を機器により測定しました。

水分蒸散を防ぐ保湿バリア機能

水分の蒸散量はumo 濃縮溶液を塗らない状態の部位と比較して、1時間後に有意※2に低い値を示しました（表1、図1）。水溶性ケイ素（umo）が水分蒸散を防ぐ保湿バリア機能を持つことから、アンチエイジングに効果的である可能性が示されました。

■水溶性ケイ素塗布ナシの水分蒸散量を100％とした水分蒸散量相対値の変化（表1）

■水溶性ケイ素塗布ナシの水分蒸散量を100%とした水分蒸散量相対値の変化（図１）

※1 　皮膚表面より乾燥などで自然に蒸発して失われる水分の量
※2 　有意とは、確率的に偶然とは考えにくい意味がある差があること

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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エラスチンとエラスターゼの関係

肌のハリやツヤが失われる原因は真皮層の老化、硬化にあります。コラーゲンは真皮で網の目状の組織を作っていますが、「弾力繊維」と呼ばれるエラスチンがその組織をしっかり結びつけています（図1）。このエラスチンを分解する酵素がエラスターゼです。このエラスターゼ活性はもともと真皮線維芽細胞に備わっており、正常な状態ではゆるやかにエラスチンを分解して真皮組織の新陳代謝を促し、ハリやツヤを保っていると考えられています。

紫外線の刺激がシワの原因

加齢と共にシワが出来るのは紫外線による皮膚ダメージが深く関係しています。紫外線の刺激がたんぱく質分解酵素であるエラスターゼを活性化してエラスチンを分解するため、真皮層の弾力が失われシワの形成が進むのです。

水溶性ケイ素はエラスチン分解を抑制できるか

原料メーカーの株式会社APAコーポレーションが検査機関に依頼した試験では、水溶性ケイ素 (umo)を配合した美容液の添加によってエラスターゼ活性が阻害（エラスチン分解を抑制）されるかを検証しました。エラスターゼ酵素を混ぜて培養した基質に水溶性ケイ素（umo）を加えたものと、umoの代わりに純水を加えたものを、それぞれ試薬と反応させ、定着した色素を分析して、エラスターゼ活性率、活性阻害率を算出しました。

水溶性ケイ素の可能性

その結果、水溶性ケイ素（umo）を高濃度（3％）で添加した美容液で、エラスターゼ活性阻害率が明確に増加し（表1）、エラスターゼ活性率は低く抑えられることが確認されました（図2）。このことから水溶性ケイ素が肌のアンチエイジングに効果的である可能性が示されました。

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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水溶性ケイ素が表情ジワに及ぼす影響

水溶性ケイ素の原料メーカーである株式会社APAコーポレーションでは、水溶性ケイ素（umo)が表情ジワに及ぼす影響について検査機関に評価試験を依頼。この試験では目じりの皮膚のレプリカを作成しました。レプリカとは、数分で硬化するシリコン系の溶剤を肌の表面に塗り、硬化後に剥がして皮膚の起伏（凹凸）をそのまま転写する方法です。

目じりの表情ジワの比較

試験は実際に5名の人の目じりで実施。温度、湿度をコントロールした室内で、顔の片側の目じりには水溶性ケイ素 (umo)濃縮溶液（8,000～9,300ppm/100mL)を塗り、反対側の目じりには何も塗らない状態で 20分安静とし、その後、顔の表情を動かして目じりに表情ジワを作り、写真撮影とレプリカ採取を行いました。

表情ジワを目立たなくする

その結果を解析して水溶性ケイ素を塗ったグループと塗らないグループの目尻のシワの面積を比較し、水溶性ケイ素の効果を検討しました。水溶性ケイ素を目じりに塗ったグループではシワ面積が少なく（表１、図1）、水溶性ケイ素が表情ジワを目立たなくする効果を持つことが確認されました（図2）。

■レプリカ二次元解析による塗布前のシワ面積を100％とした時の塗布後の面積相対値（表1）

■レプリカ二次元解析による水溶性ケイ素濃縮溶液塗布前後のシワ面積相対値（図1）

■レプリカ二次元解析による水溶性ケイ素濃縮溶液塗布前後のシワ面積相対値（図2）

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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加齢とともに減少

年齢を重ねるにつれ、皮膚は弾力や柔軟性が低下し、いわゆる「肌のハリ」が失われてしまいます。ケイ素は皮膚や骨、爪などに多く含まれている、と言われますが、加齢とともにその量は低下するため、老化の原因の一つと考えられています。

肌のハリに重要なヒアルロン酸

みずみずしく、張りのある皮膚を保つのに重要な成分がヒアルロン酸です。ヒアルロン酸は保水性が高く、粘性をもつため、関節や眼球にも多く存在しますが、特に皮膚には全成分量の半分が分布しています。皮膚は多層構造（図1）になっており、ヒアルロン酸は表皮の下の真皮層にある、繊維芽細胞で作り出されます。

■皮膚の多層構造（図1）

アンチエイジングに有効の可能性

原料メーカーである株式会社APAコーポレーションでは、水溶性ケイ素（umo)による線維芽細胞のヒアルロン酸産生率の向上について、試験を行いました。ヒト新生児由来の真皮繊維芽細胞を培養し、3つの濃度（0.01％、0,1％、1％）の水溶性ケイ素（umo)を加えて処理し、水溶性ケイ素を加えないサンプルとヒアルロン酸産生量を比較しました。
その結果、水溶性ケイ素(umo）を加えたグループでヒアルロン酸の産生率が明確に増加し（図2）、水溶性ケイ素がアンチエイジングに有効である可能性が示されました。

■ヒアルロン酸産生に対する水溶性ケイ素の影響（図2）

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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現在の水溶性ケイ素の情報

現在出回っている水溶性ケイ素関連の情報には、免疫細胞の活性化や活性酸素を消去する能力を強調するものがみられます。しかし、動物やヒト研究においてその効果を確認した論文は非常に少なく、まだ明確な答えは出ていない状況です。

生体健康科学研究所の研究

2013年に生体健康科学研究所寺沢らが発表した研究※1ではラット18匹を2つのグループに分け、片方に水溶性ケイ素１％または5％濃度の蒸留水を、片方には普通の蒸留水を与え、58日、70日後にリンパ球の数を比較しました。

胸腺と脾臓のリンパ球数が増加

リンパ球には抗体を作り出すB細胞と直接ウィルス等を攻撃するT細胞があります。胸腺はリンパ球にウィルスなどの特徴を伝える免疫機能の中心ですが、年齢と共に縮小し、変わって脾臓が役割を担うようになります。この胸腺と脾臓から遠心分離でリンパ球を取り出し、1㎜²中のリンパ球数を算出すると、水溶性ケイ素を飲用したグループでリンパ球数が明確に増加していたことが確認されました（図1,2）。このことから水溶性ケイ素の飲用摂取が免疫機能を強化していると考えられたのです。

脾臓において
蒸留水飲用群 リンパ球数平均値＝216万個　標準偏差45万個
umo飲用群 リンパ球数平均値＝295万個　標準偏差131万個

胸腺において
蒸留水飲用群 リンパ球数平均値＝697万個　標準偏差270万個
umo飲用群 リンパ球数平均値＝1,300万個　標準偏差545万個

脾臓において
蒸留水飲用群 リンパ球数平均値＝348万個　標準偏差152万個
umo飲用群 　リンパ球数平均値＝515万個　標準偏差 136万個

胸腺において
蒸留水飲用群 リンパ球数平均値＝536万個　標準偏差179万個
umo飲用群 　リンパ球数平均値＝596万個　標準偏差 272万個

水溶性ケイ素が免疫機能を増強

また2014年に開催された第41回日本毒性学会学術年会で発表された戸田らの研究※2では、非晶質（水溶性）ナノシリカが、マウスにおいて免疫のアジュバント（ワクチンと一緒に投与すると、その効果を高める物質）効果を持つことが発表されています。
水溶性ケイ素が免疫機能を増強する可能性は示されていますが、現時点では更なる研究が待たれる状況です。

※1 寺沢充夫、他 . ラットにおける水溶性珪素（umo）の免疫効果　保健医療研究 5, 1-9, 2013-03 日本保健医療学会
※2 戸田嗣人、他. 非晶質ナノシリカの免疫系に及ぼす影響　第41回日本毒性学会学術年会（2014年）一般演題　ポスター

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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ケイ素とは

ケイ素（珪素、Si）は地球上で酸素に次いで2番目に多い元素であり、鉱物の主成分として土壌に豊富に含まれています。生物では主に骨格や細胞壁等に二酸化ケイ素（シリカ、SiO2)として利用されています。
人間にも必須の微量元素と考えられていますが、人間は自分ではケイ素を作り出せないため、水溶性のケイ酸（H4SiO4)として野菜等から摂取しています。ケイ酸はシリカが水と結合したものです。

■水溶性ケイ素の製造

水溶性ケイ素製造メーカーの一つである株式会社APAコーポレーションでは、水晶石を溶解釜で約2000度で燃焼させ、ガス化したケイ素成分を回収し、特殊加工された水を使って抽出して製造されます。

野菜から摂り入れるケイ酸

鉱物である結晶性のケイ素は吸収も分解もされませんが、肺にその微粒子を吸い込むと蓄積して、「珪肺症」という呼吸障害を引き起こします。鉱山や採石場で運搬や爆破を行う人などに発症リスクがあります。しかし、野菜等から摂り入れるケイ酸は非晶質（アモルファス）なので栄養素として吸収されて体内を巡り、数時間のうちに安全に排泄されることが確認されています（図1）。

水溶性ケイ素と健康

もともとケイ素が注目されたのは半導体作成の支持体や吸着剤、断熱や吸音用のグラスウール、有機化学の触媒、シリコーン等、工業分野での素材としてでした。さらに農業では肥料としても使われています。こうした有用性と環境から生物内にまで存在する普遍性などが、水溶性ケイ素の健康増進効果に大きな期待を抱かせ、その健康効果が話題となっています。しかしその効能の多くは医学的な客観性に乏しいものが多かったのも事実です。
そうした状況にあって、愛知医科大学大学院医学研究科 愛知医科大学病院先制・統合医療包括センター福沢嘉孝教授による、水溶性ケイ素がヒトの生活習慣病を改善する効果が確認された臨床的研究が発表されました。ようやく客観的な臨床的研究データによって水溶性ケイ素の本来の健康力が示されたのです。

■水溶性ケイ素の安全性（図1）

ケイ素を食物として摂取するとすぐに血中のケイ素濃度が上昇し、120分でピークとなり、その後ゆるやかに減少していきます。飲み始めと360分経過時で量に差がなく、体内に吸収されて不要なものは排出されるという体内動態が明確であることが分かります。
出典：Ravin Jugdaohsingh et al. Am JClin Nutr 2002

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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先制・統合医療とは

私はもともと消化器内科全般の資格を持つ医師ですが、特に肝・胆・膵（肝臓、胆嚢、胆道、膵臓）という消化に関わる臓器を専門にしています。2015年4月に先制・統合医療包括センターを立ち上げてからは当センターの教授・部長も兼務しています。主な対象疾患はがんを含む生活習慣病です。
弊センターの名称、〈先制・統合医療〉はこの生活習慣病であるがんを、発症前の未病の段階で発見し、生活習慣の改善によって発症を防ごう、という考え方を前提としています。その診断の方法が遺伝子解析です。

遺伝子解析

遺伝子であるDNAは生命維持に欠かせないたんぱく質合成の設計図です。このDNAを鋳型にしてメッセンジャーRNA（mRNA）が転写され、そのコピー情報をもとに各種のたんぱく質が合成されます。その転写の際に一部に変異や異常があると、がんの発生につながります。
私たちはｍRNAにコピーされた遺伝子を、正常なサンプルと比較対照し、異常を発見すると、正常なDNAに比べてどの程度の発現率か、確認します。
例えば、生活習慣の乱れからがんの発症が疑われる場合、特定のmRNAの発現状況を調べ、その発現が正常の人に比べて4～8倍以上も多いと、がん発症リスクが高い異常な状態と判断します。

リスクを高精度で予測

男性では8臓器、女性では11臓器の発がんリスクがおよそ90％の高精度で予測出来ます。女性特有のがんは子宮がん、子宮頸がん、卵巣がん、乳がんがあり、男性特有のがんは前立腺がんがあるため対象臓器の数が違うのです。リスクが発見されれば何年かのうちに高確率で発症する可能性が大きいので、その芽を予め摘んでいくため、積極的に食事療法や運動療法等の指導を行います。

水溶性ケイ素の将来性

水溶性ケイ素との出会いは衝撃的でした。原料製造のシェア№1のメーカーからこれまでの様々な分野における水溶性ケイ素の活用実績や機能性についての説明を受け、その将来性に本当に驚かされました。
早速、いろいろな文献を読んでみると、骨の密度・強度・コラーゲンの質を高める等の論文や、免疫能に好影響を与える、という注目すべき論文もありました。しかも摂取後2時間程度で最大濃度に達した後、ゆるやかに尿中へ排泄されてしまう。これは安全で多くの機能を持つ優れた物質だな、と感じた次第です。

水溶性ケイ素と脂肪肝

私は生活習慣病の肝での表現型である脂肪肝の改善に取り組んでいて、非アルコール性脂肪性肝疾患（nonalcoholic fatty liver disease:NAFLD＝ナッフルディー)や非アルコール性脂肪肝炎（nonalcoholic steato-hepatitis:NASH＝ナッシュ）の患者さんの治療を担当していたため、この水溶性ケイ素がそれらの病態にもある程度の効果を発揮するのではないか、と考えました。そこで研究の構想を練り、「生活習慣病合併脂肪肝に対する水溶性ケイ素の効果の検討」をテーマに2018年2月から臨床試験を始めたのです。（倫理審査承認）
その際に大きな後押しになったのが、水溶性ケイ素が肥満マウスの脂肪肝を抑制した、という論文でした※1。私が行ったのは水溶性ケイ素をはじめてヒトに投与する臨床試験※2です。私の今回の研究では、開始から半年間の水溶性ケイ素の経口投与が、ヒトの生活習慣病合併脂肪肝に対してある程度の改善効果を確認できた、画期的な結果が出たと思っています。
この研究論文はアジア国際健康促進・未病改善医学会の学会誌「未病改善医学」に投稿し、2020年に採択されました。

※1杉田和俊、川合麻美、他.高脂肪食負荷マウスにおける水溶性ケイ素の脂肪、肝抑制作用および糞臭低下作用　獣医畜産新報 JVM Vol.68 No.11 843-847
※2 福沢嘉孝、岡田憲己、神保太樹. 生活習慣病合併脂肪肝における水溶性ケイ素の有用性の検討

福沢 嘉孝(ふくざわよしたか)

医学博士・愛知医科大学大学院医学研究科（戦略的先制統合医療・健康強化推進学）
愛知医科大学病院　先制・統合医療包括センター教授・部長

愛知医科大学医学部医学科卒、愛知医科大学医学部消化器内科助教授、医学部教育センター長兼教授を経て、2015 年 4 月～同大学院・同病院に先制・統合医療包括センターを創設。ゲノム医学・医療および先制医療・統合医療を包括し、主に生活習慣病としてのがん関連遺伝子検査ならびに長寿遺伝子検査を実施。単なる予防医療ではなく、先制医療によるセルフメディケアの実践を推奨している。

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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