細胞と細胞をつなぐ細胞外マトリクス

生き物のからだは、細胞でできています。よく人間の体は60兆個の細胞でできているといわれますが、実はそれだけではありません。細胞と細胞の間をつなぐものがあってはじめて、細胞は固定化して人体を作りあげることができます。この細胞と細胞の間をつなぐゼリー状のものを、細胞外マトリクスといいます。

コラーゲンやヒアルロン酸も細胞外マトリクスの主成分

耳慣れない言葉ですが、保湿成分として知られるコラーゲンやヒアルロン酸も、細胞外マトリクスの主成分です。肌や軟骨などを支える土台のような役割を担っていて、不足するとシワや関節痛などを招きます。若々しい運動機能やみずみずしい肌、その源が細胞外マトリクスです。

細胞外マトリックスのスーパースター級

この細胞外マトリクスの主要成分の中でも、スーパースター級の働きをする万能成分があります。それがプロテオグリカンです。その重要性は以前から知られていましたが、1gが3,000万円と製造コストがあまりに高価だったため、この夢の機能性成分が一般製品として私たちの手に届くことはありませんでした。

だれもが実感できる時代

弘前大学の長年の研究により、近年になってようやくその量産技術が確立。ようやくプロテオグリカンの夢のような働きを、だれもが実感できるようになりました。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-4 プロテオグリカンの秘密 Ver.2』より

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1970年代からの歴史

「プロテオグリカン」の研究や応用開発の歴史は、1970年代にまで遡ります。医薬品や美容品の成分として大いに期待されていましたが、効果的な抽出方法が確立されずに、様々な大学の研究機関や成分メーカーで試行錯誤の時期が続きました。

そのままの形で抽出するという課題に取り組む

プロテオグリカンコラーゲン複合体は、そのままの形で抽出されることで、人体に摂り入れた時に本来持つ機能を発揮できます。2000年代初頭、アルカリ抽出、酸抽出など、いくつかの方法が確立され、ようやく商品応用への道が開かれますが、生体内にあるそのままの形で抽出するという残された課題に、異なるアプローチで取り組む研究者たちがいました。

プロテオグリカンコラーゲン複合体

2008年、国立大学と民間企業との共同研究により、ついに水のみでプロテオグリカンコラーゲン複合体を抽出することに成功しました。細胞外マトリックスの生体構造にほぼ近い、Ⅱ型コラーゲンの網目状の構造を保ったままのプロテオグリカン（プロテオグリカンコラーゲン複合体）が取り出せたのです。

特許取得の水抽出の技術

このプロテオグリカンコラーゲン複合体が本来持つ構造をそのままに抽出する「水抽出」の技術は、国立大学と民間企業の共同研究により、特許取得済み※です。
※特許証（特許第6006545号）2016年9月16日登録

プロテオグリカンコラーゲン複合体の全身に与える機能

コラーゲンやヒアルロン酸と共に、皮膚や軟骨などの柔軟性・弾力性を維持するプロテオグリカンは、細胞外マトリックスの基物質です。
その構造を壊さずに水のみで抽出されたプロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲンは、まさに細胞外マトリックスそのものなのです。

栄養書庫発行 : 『栄養書庫フォーカス-7 ハイブリッドプロテオグリカンBABS®の恵み』より

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顔が老けたと感じる人が増えている

コロナ禍のマスク生活で、顔立ちが老けたと感じる女性が増えています。
これは、マスクの下の「無表情」や緊張感のゆるみ、さらにマスクによって顔の下半分が圧迫されて表情を大きく動かせないことなどが原因と考えられます。

皮膚の構成

皮膚は表皮・真皮・皮下組織の3層から構成され、真皮の大部分を細胞外マトリックスが占めています。コラーゲンがネット構造を形成し、そこにエラスチンが弾力を与えることで表皮を支えているのです。さらにネットの隙間には、プロテオグリカンやヒアルロン酸が水を抱え込んだ状態で満たして皮膚のハリや潤いを与えています。

20歳をピークに80歳までの間に65%減少

しかし、細胞外マトリックスを構成するコラーゲンやコンドロイチン硫酸（プロテオグリカンを構成する成分）は、加齢と共に減少していきます。20歳をピークに80歳までの間に65％も減少するという報告もあります（図1）。その結果、弾力や水分が失われていき、顔全体にたるみが生まれて、いわゆる老け顔となっていきます。

■加齢と共に減少する細胞外マトリックス（図1）

コラーゲンやコンドロイチン硫酸が加齢と共に減少することで、肌はみずみずしさを失い、弾力性と柔軟性がなくなっていきます。女性の肌悩みの「シミ」「たるみ」「乾燥」すべての原因が細胞外マトリックスの減少にあると言っても過言でありません。

プロテオグリカンコラーゲン複合体に期待

健康な成人女性にプロテオグリカンコラーゲン複合体を12週連続で経口摂取してもらったところ、プロテオグリカンコラーゲン複合体に、リフトアップ効果があることが最新のヒト試験によって判明しました（図2）。
細胞外マトリックスに近い形で抽出されたプロテオグリカンコラーゲン複合体は、コラーゲンやヒアルロン酸よりも、皮膚・美容に対してこれまで以上の効果が期待されています。

■ヒト経口摂取でのリフトアップ効果（図2）

健康な成人女性にプロテオグリカンコラーゲン複合体を摂取させ、臥位状態と直立状態でスタンプを押して、比率および差を測定しました。12週間継続摂取することで、プラセボ群に比べ有意な差が認められました。

プロテオグリカンコラーゲン複合体を摂取することで、リフトアップ効果が得られました

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-35 プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲン複合体の秘密』より

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水の番人

水の分子を抱いていて、必要な細胞に水を与え、逆に水を多く持っている細胞から引き取るという水の倉庫と管理人の役割を担うプロテオグリカンコラーゲン複合体は、「水の番人」とも言えます（図1）。

■プロテオグリカンコラーゲン複合体の機能（図1）

プロテオグリカンコラーゲン複合体は、大量の水を抱え込むだけでなく、細胞外マトリックス内に水を吸水・保水しています。

腸壁のレセプターの働き

さらに、その絶妙な大きさ（分子量）により驚くべき作用があることが分かりました。腸壁には「レセプター」と呼ばれる鍵穴物質がついています。この腸壁周辺にあるレセプターが栄養素をキャッチすることで、大事な役割を持った信号が体内に送られます。そのとき重要なのは、栄養素がレセプターにちょうど収まる大きさであることです。小さいとレセプターがキャッチすることができず、そのまま流れていってしまうのです（図2）。

■ 腸壁にそのまま届く理由（図2）

プロテオグリカン単体やコンドロイチン、グルコサミンは小さすぎてキャッチされないプロテオグリカンコラーゲン複合体は、レセプターがキャッチしやすい、ちょうどよいサイズのため、コンドロイチンの30分の１の摂取量で、その働きを発揮できます。

プロテオグリカンコラーゲン複合体はキャッチしやすい

例えばプロテオグリカン単体やコンドロイチンやグルコサミンはレセプターよりも小さいため、そのままではレセプターと合体することができません。そのため、有用な効果を期待するには大量に摂取する必要がありました。
ところがプロテオグリカンコラーゲン複合体は、レセプターがキャッチしやすい、ちょうどよいサイズのため腸内を流れて無駄になることがなく、コンドロイチンの30分の１の摂取量でその働きを発揮できることがわかりました。

プロテオグリカンはコラーゲン複合体のままが重要

プロテオグリカンコラーゲン複合体が、体内のあちこちへ「信号」を出して、機能改善を働きかけるのです。レセプターにキャッチしてもらうためにも、プロテオグリカンはコラーゲン複合体のままの状態であることが重要なのです。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-35 プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲン複合体の秘密』より

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細胞外マトリックス

人間の体は約37兆個の細胞でできていると言われます。その細胞の間にある（細胞と細胞をつなぐ）物質を、細胞外マトリックスと呼びます。細胞外マトリックスは、コラーゲン繊維やヒアルロン酸、プロテオグリカンと水の複合体から成り立ち、皮膚のみずみずしさや軟骨の柔軟性を維持するのにもっとも重要な要素として知られています。

プロテオグリカンコラーゲン複合体

細胞外マトリックスは、レンガとレンガを埋めるセメントのように、細胞と細胞をつなぐ役目をしている物質で、そのもとはプロテオグリカンコラーゲン複合体からできています（図1）。プロテオグリカンコラーゲン複合体は、プロテオグリカンとそのまわりにあるコラーゲンから成り立っています。

細胞外マトリックスであるプロテオグリカンコラーゲン複合体は水の分子を抱いていて、毛糸玉を水に浸したような球形をイメージした生体分子です（図2）。

プロテオグリカンとコラーゲンは離れると弱くなる

ところがプロテオグリカンとコラーゲンを離してしまうと、水を留める力が弱くなります。プロテオグリカン単体も大事ですが、あくまでコラーゲンと一緒に働くことではじめて機能し始めるわけです。水のもとであるプロテオグリカンコラーゲン複合体は、体のさまざまな部分で健康を維持するための役割を果たしています。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-35 プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲン複合体の秘密』より

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見極め、証明することが仕事

私の専門は臨床化学です。生体成分分析の分野で、病気を察知する側でずっと検査をやってきました。もともとは人の血液などを詳しく見ていたわけですが、途中からは研究対象として様々な原料の分析なども行うようになりました。
ですから、開発の分野では、新たに精製された成分を検査し、そこに予想していたとおりの結果が得られているかどうかを見極め、証明することが主な仕事の役割になります。

本当のプロテオグリカンであることの証明

プロテオグリカンコラーゲン複合体は10年以上も前からの関わりですが、私のテーマは成分の証明でした。確立された水抽出技術を用いると、生体中にある細胞外マトリックスそのもの（プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲン複合体）が抽出できるという仮説の証明。プロテオグリカンと非変性Ⅱ型コラーゲンが結合した複合体の状態で抽出できるという、他にはない画期的な方法です。

プロテオグリカンの抽出技術を確立することに大きな将来性

生体中にある物質をそのままに近い状態で取り出すことができれば、副作用もなく、もっとも良質の効果を得ることができます。ただし、いくら理屈が正しくても、すぐにその通りに成分を精製できるかと言えば、けっしてそんなことはありません。ちょっとした条件や環境の変化によって、結果はまるで違ったものになってしまいます。

私のところに分析のため持ち込まれる成分にも、残念ながらまがい物も多く、きれいに成分を証明できることは、そんなに多くはありません。プロテオグリカンコラーゲン複合体の水抽出技術については、開発研究チームにも信頼を置いていましたし、また本物のプロテオグリカンの抽出技術を確立するというテーマについても、非常に大きな将来性を感じておりました。

理論が証明された瞬間

けれども、正しい結果を証明できるまでには、大変な時間と労力がかかりました。期待と失望の繰り返しの末、最終的に精製したプロテオグリカンコラーゲン複合体を、前職であった東京医科歯科大学の専門家に依頼し、電子顕微鏡で撮影してもらった写真が私のところに届けられました。
その時の感動は今でも忘れられません。

プロテオグリカンとコラーゲンが見事に絡み合って、細胞外マトリックスを織りなす様子が明確に映し出されていたのです。理論が完全に証明された瞬間でした。

高齢化社会の課題に光

この写真により、プロテオグリカンコラーゲン複合体の実用化に大きな弾みがつきました。そして今、プロテオグリカンコラーゲン複合体の可能性や機能性が、製品化により証明されつつあります。
そして、来るべき高齢化社会に待ち受ける多くの課題の解決手段がひとつ、ここに生まれたことを確信しています。

細胞外マトリックスとは、細胞の外側の空間を生める物質で骨格的な役割を果たします。有形マトリックスは大部分がコラーゲン繊維で、少量のエラスチンが含まれます。無形マトリックスは水とプロテオグリカンのことを指します。

芝 紀代子（しば きよこ）

医学博士
文京学院大学 名誉教授

東京医科歯科大学大学院保健衛生学研究科教授を経て現職へ。専門は臨床化学生体成分分析。気泳動学会 常任理事、日本臨床検査自動化学会 評議員、日本臨床検査医学会 評議員、臨床化学会 評議員を歴任。1990年には日本電気泳動学会賞を受賞。「目でみる電気泳動法 1セルロースアセテート膜」（医歯薬出版）他、著書多数。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-35 プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲン複合体の秘密』より

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■栄養書庫編集部／著

■芝　紀代子 医学博士　文京学院大学名誉教授／インタビュー

■A5変形 オールカラー32ページ

■価格 550円(税込)

■発行日 2023年6月2日

■栄養書庫ブックレットシリーズ

体全体に存在するプロテオグリカンコラーゲン複合体　　

プロテオグリカンの存在が知られるようになったのは1970年代初頭のこと。そして以降、研究によりその重要性が明らかになるとともに、様々な抽出技術が検討されるようになりました。
プロテオグリカンの抽出技術の確立と量産化が、この重要成分の応用には不可欠だったからです。かつて試験用に販売されていたプロテオグリカンの価格は1gあたり3,000万円以上、とてつもなく高額なしろものでした。これでは、実用化はおろか、研究対象としてもなかなか手が届きません。
原材料として注目されたのが鮭の鼻軟骨です。ここから、いかに生体に近い、完全な形でプロテオグリカンを取り出すことができるか？『酸抽出』、『アルカリ抽出』、様々な研究機関で多くの抽出技術が開発されました。そして、いま注目を集めているのが『水抽出』という技術と、そこから得られる「プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲン複合体」です。
より生体に近い、ありのままのプロテオグリカンの抽出、そのひとつの結論。この事実を証明したのは、最先端の医学技術に基づき撮影された、1枚の顕微鏡写真でした。当書では、プロテオグリカン非変性Ⅱ型コラーゲンの最新の研究成果を明らかにしていきます。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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