スルフォラファン投与によるNrf2/HO1シグナル経路を介した骨格筋の炎症と酸化ストレスへの影響

概要

本研究は、スルフォラファン（SFN）の単回投与が骨格筋組織における激しい運動による炎症および酸化ストレスに及ぼす影響を明らかにし、そのメカニズムを解明することを目的とした。急性の激しい運動は筋組織における炎症性サイトカインの発現を増加させたが、SFN投与は炎症性サイトカインの発現を有意に減少させ、Nrf2/HO-1の発現を増強させた。これは、運動誘発性酸化ストレスおよび炎症に対する保護作用を示唆している。

これまでの研究で分かっていたこと（科学史的・歴史的な背景など）

骨格筋は、身体の運動とエネルギー代謝において極めて重要な役割を果たす。運動中、筋収縮は酸素消費量が増加し、活性酸素種（ROS）の産生をさらに増加させる。活発に収縮する骨格筋におけるROSの蓄積は、長時間または激しい運動中の筋疲労と機能低下の主な原因である。スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）、カタラーゼ（CAT）、グルタチオンペルオキシダーゼ（GPx）などの内因性酵素は保護的な役割を果たすが、過度のストレス下ではそれらの活性が低下する可能性がある。

今回の研究で新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと

本研究では、運動前にSFNを経口投与すると、骨格筋組織における炎症性サイトカイン（IL-6、IL-1β、TNF-α）の発現が大幅に減少し、抗酸化酵素（SOD-1、CAT、GPx-1）およびNrf2とHO-1の発現が増加することがわかった。

そのために新しく開発した手法

マウスにSFNを1回経口投与し、その後、トレッドミルを用いて上り坂で激しい運動を実施した。運動後に骨格筋サンプルを採取し、リアルタイム（RT）定量ポリメラーゼ連鎖反応（qPCR）を用いて遺伝子発現を測定した。

研究の波及効果や社会的影響

SFNはブロッコリーやブロッコリースプラウトに含まれる天然化合物である。食事を通してSFNを補給することは、運動に限らず、酸化ストレス関連疾患の予防策として役立つ可能性がある。本研究の知見は、より安全で効果的な運動の促進を目的としたスポーツ栄養、ウェルネスプログラム、予防的健康戦略などの分野におけるSFNの将来的な応用を裏付けている。

今後の課題

この研究はマウスを用いたものであるが、ヒトにおける臨床研究の基礎を築くものある。SFNの食事介入は、運動パフォーマンス、疲労回復、そして筋力の回復力の向上に重要な役割を果たす可能性がある。

研究者のコメント

SFNは、その独特の健康効果で広く知られている。本研究は、運動誘発性の酸化ストレスと炎症を軽減するSFN摂取の潜在的な効果を浮き彫りにしている。実用化とヒト試験に向けて、さらなる研究が必要である。

用語解説

※1　Sulforaphane (SFN)スルフォラファン

スルフォラファン (SFN) は、ブロッコリー由来の生物活性植物化学物質であるグルコシノレート (GSL) の加水分解産物であり、イソチオシアネート ファミリーに属す。

※2　Nrf2 (Nuclear factor erythroid 2-related factor 2) Nrf2(核因子赤血球系2-関連因子2)

酸化ストレスに応じて抗酸化酵素の発現を調節する転写因子。

※3 HO-1 (Heme oxygenase-1) HO-1（ヘムオキシゲナーゼ-1）

酸化ストレスによって誘導される酵素で、細胞保護機能があることが知られている。

※4 RT-qPCR

遺伝子発現レベルを定量的に測定するために使用される実験技術。

論文情報

雑誌名：Antioxidants

論文名：Effects of sulforaphane treatment on skeletal muscle from exhaustive exercise-induced inflammation and oxidative stress through the Nrf2/HO-1 signaling pathway

執筆者名・所属機関名：

Ruheea Taskin Ruhee: Japan Society for the Promotion of Sciences, Tokyo 102-0083, Japan

Sihui Ma: Faculty of Human Sciences, Waseda University, Tokorozawa 359-1192, Japan

Katsuhiko Suzuki: Faculty of Sport Sciences, Waseda University, Tokorozawa 359-1192, Japan

Publishment Date（Local Time）：12^th February, 2025

Publishment Date（Japan Time）：12^th February, 2025

（オンライン掲載の場合／For online publication）

URL：https://www.mdpi.com/2076-3921/14/2/210

DOI：https://doi.org/10.3390/antiox14020210

研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）

研究費名：なし

研究課題名：なし

研究代表者名・所属機関名：なし

 

鈴木　克彦

研究者詳細 – 鈴木　克彦