分子状水素の医療への応用
Molecular Hydrogen for Medicine

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Molecular Hydrogen for Medicine

目次

  • 第1部 分子状水素医学とは何か?
    • 1 解明された水素分子の力
      • 1.1 初期の散発的な水素効果に関する報告
        • 1.1.1 日本で物語が始まるまで
      • 1.2 大沢、太田、そして分子状水素医学の幕開け
        • 1.2.1 水素分子は選択的に活性酸素を除去する
      • 参考文献
    • 2 分子状水素医学の開発
      • 2.1 水素の治療効果は予想以上に長期化する
        • 2.1.1 分子状水素の治療効果の可能性
        • 2.1.2 分子状水素の予防的効果
      • 2.2 疲労と老化の起源
        • 2.2.1 疲労のメカニズム
        • 2.2.2 加齢のメカニズム
      • 2.3 分子状水素医学の現況
        • 2.3.1日本分子状水素医学・生物学研究会設立のお知らせ
        • 2.3.2 水素分子の医療効果に関する主な研究内容
        • 2.3.3 ヒト臨床試験の現状
      • 2.4 ヒト臨床試験における主な成果
      • 参考文献
    • 3 研究の最前線から:インタビュー編
      • 3.1 東京都健康長寿医療センター研究所大澤郁朗先生へのインタビュー
      • 3.2 慶應義塾大学分子状水素医学研究センター循環器内科の佐野元昭先生に聞く。
      • 3.3 西島病院脳神経外科の小野裕久先生に聞く。
      • 参考文献
    • 4 水素分子の生理効果
      • 4.1 水素分子の人体への進入について
      • 4.2 水素分子は無害である
      • 4.3 疾患への作用機構について
        • 4.3.1 ヒドロキシルラジカルの直接消去
        • 4.3.2 Nrf2/HO-1 パスウェイ
        • 4.3.3 腸内細菌叢を介した作用
        • 4.3.4 その他の注意事項
      • 参考文献
    • 5 水素と水の基本的な性質について
      • 5.1 水素の水への溶解度
      • 5.2 水中での水素結合
      • 5.3 原子・分子移動におけるトンネリングメカニズム
        • 5.3.1 トンネリング機構とは?
        • 5.3.2 水素原子のトンネリング運動
        • 5.3.3 水素分子のトンネリング運動
      • 5.4 水中での水素の移動に関するGrotthussのメカニズム
      • 参考文献
    • 6 水素の準備、取り扱い、使用方法について
      • 6.1 医療用水素ガス・水素水
        • 6.1.1 水素を投与する方法
        • 6.1.2 水素ガス
        • 6.1.3 医療用水素水
      • 6.2 水素水というサプリメント
        • 6.2.1 炭酸水との違い
        • 6.2.2 金属におけるH2の伝染: アルミニウム(Al)容器
        • 6.2.3 サプリメントとしての水素水を製造する方法
      • 参考文献
    • 7 生体における重水素の機能
      • 7.1 重水の生理作用
        • 7.1.1 小動物に起こること
        • 7.1.2 細胞レベルでは何が起こっているのか?
        • 7.1.3 重水の生理作用はなぜ起こるのか?
      • 7.2 重水の医療応用:臓器移植を中心に
        • 7.2.1 臓器保存への応用
        • 7.2.2 重水保存液の開発
        • 7.2.3 高性能重水素水溶液Dsol
      • 7.3 研究の現場から:インタビュー編
        • 7.3.1 北海道大学大学院医学研究科移植外科学講座深井元先生に聞く。
      • 7.4 移植医療から見たiPS細胞とオートファジー
      • 参考文献
    • 8 分子状水素医学の将来性
  • 第2部 生命と水素の歴史をたどる
    • 9 太古の昔、水素の世界に生命が誕生した。
      • 9.1 地球上の生命の起源
      • 9.2 太古の生物は水素の世界に生きていた
      • 参考文献
    • 10 酸素時代における生物の劇的な変化
      • 10.1 酸素はどのようにして作られたのか?
      • 10.2 酸素を呼吸する生物の誕生
      • 10.3 多細胞生物の陸上征服
      • 10.4 生体分子(バイオマテリアル)の進化形
    • 11 人類が誕生して以来
      • 11.1 人体に残された太古の海の痕跡
      • 11.2 人体における水と酸素の循環
      • 11.3 酸素との共存は難しい:活性酸素をどう管理するか
        • 11.3.1 活性酸素とは何か?
        • 11.3.2 活性酸素と上手に付き合うために
      • 11.4 現在の生物に残された水素時代の記憶
  • 参考文献
  • 件名索引
  • 固有名詞の索引

深井有

分子状水素の医療への応用 蘇る古代の生活術

第1版 2020年

序文

本書は 2007年に発表された大澤らの論文に端を発した若い医学分野である「分子状水素医学」の入門書である。大澤らは、水素ガスの吸入により有害な活性酸素が除去されることをラットで報告し、さらに水素ガスのさまざまな生理作用と医療応用の可能性を示した。その後、多くの方々の活発な研究活動により、彼らの発見は確固たるものとなり、多くの臨床プロジェクトが開始され、多くの症例でブレイクスルー結果が得られている。しかし、残念ながら、その膨大な研究成果は一般にはほとんど知られておらず、専門医の中にも懐疑的な人がいるほどだ。というのも、水素ガスは一般に、生体に何ら影響を与えない不活性ガスと考えられていたからだ。この「水素分子の不活性」という生化学の「常識」が、分子状水素医学が医学界から正当に評価されるための障害となっていた。この障害を取り除くために、何かをしなければならないことは明らかだ。

私は分子状水素医学の専門家でもなければ、医学界に属しているわけでもない。物理学、化学、材料科学、地球科学など、水素に関する研究に人生の大半を費やしていたが、水素に関連するものには常に目を光らせていたし、もちろん分子状水素医学にも目を向けていた。そして今回、分子状水素医学の公正かつ重要なガイド役として、私が果たすべき重要な役割があることに気づいた。水素分子の科学と医学の現状を、一般の人々に正確に説明することが急務なのだが、研究に携わる人は、自分の問題を追求することに精一杯で、そのような仕事をあえて引き受ける人はいない。そこで、私が自分でやることにした。本書は、このテーマについて書かれた現在唯一の単行本であり、分子状水素医学への有用なガイドとなることを願っている。

実は、私がこの執筆という仕事に就いたのは、このような使命感だけではない。地球科学の知識、特に地球上の生命が水素の世界で誕生したことを知った私は、分子状水素医学が開示する私たちの体に刻まれた水素の機械は、少なくとも一部は水素時代の遠い祖先から受け継いだものに違いないと考えるに至ったのである。このような観点から、分子状水素医学を地球上の生命という大きな視野の中に正当に位置づけることができるのではないだろうか。本書を書くにあたって、私はこのような試みをしてみたいと考えている。

本書は、2017年に刊行された『分子状水素の驚異の医療作用』(光文社新書)をベースに、近年の進歩を盛り込んで大幅な改訂を行ったものである。本書をお読みいただくことで、分子状水素医学への認識を深めていただき、水素のある生活の世界の深さと広さを認識していただければと思う。

執筆にあたっては、分子状水素医学の創始者の一人であり、この分野のスペシャリストである大澤育郎先生から、あらゆる局面で支援をいただいた。心から感謝申し上げる次第である。また、原稿を丁寧に読んでくださった深井元先生に感謝いたします。英文校正については、エディテージ(www.editage.com)より若干の協力を得たことを感謝したい。

深井有(ふかいゆう)

2020年4月

はじめに

分子状水素医学は、水素分子の生理作用を医療に利用する医学分野である。そこでは、分子状水素H2が水素ガスや水素水(H2水溶液)として、呼吸や飲用、注射などで患者に供給される。

水素は人体の主要な構成成分であるため、少量の水素を摂取しても大きな影響はないだろうと考える人もいるかもしれない。しかし、そうではない。体内の水素は、水、タンパク質、脂質、炭水化物などの化合物としてしか存在しないのに対し、分子状の水素(略してH2分子)はほとんど存在しないため、少量とはいえ外部から取り入れると、体にとってまったく未知の状況を生み出す可能性がある。そして、研究活動の進展に伴い、分子状H2が循環器疾患、代謝症候群、関節リウマチ、放射線障害など多くの疾患に対して治療・予防効果を発揮することが認識されるようになった。その効果は、予想をはるかに超えるものである。水素は、結合状態によって異なる性質を示し、分子状になって初めて、こうしたユニークな生理作用を発揮する。

本書の第1部「分子状水素医学とは何か」では、分子状水素医学について 2007年の誕生から現在、そして将来の展望まで、動物実験から数々の臨床応用まで一貫して解説している。しかし、この若い研究分野では、既存のデータを批判的に評価・選択することが不可欠である。そこで、第1部では、既存のデータを網羅的にレビューするのではなく、この分野の医学の可能性を広げ、より深く理解するために、よく吟味されたデータ群を提示することを第一の目的とした。

第2部「生命と水素の歴史をたどる」では、分子状水素医学を太古の水素時代からの生命の進化の文脈の中に位置づけようとするものである。地球上の最初の生命は、海の中で水素をエネルギー源として誕生したと考えられている。その後、シアノバクテリアによって酸素が作られ、生物はこの酸素を利用する能力を身につけ、陸上に進出した。これらの過程で、生命が進化した「水素の時代」の記憶が完全に失われたとは考えにくい。したがって、人体の機能を理解するためには、長い生命の歴史を経て現在の状態に至った過程を理解する必要があると考えられる。このようなアプローチは、新しい研究の視点を与えてくれるはずだ。現在の姿の観察だけでは、いくら頑張っても限界がある。つまり、人類が長い進化の歴史を経て、水素の価値を再発見するまでのストーリーを描きたいのである。

第一部 分子状水素医学とは何か?

分子状水素医学について 2007年の誕生から現在、そして今後の展望まで、動物実験や多くの臨床応用を含めて一貫して解説している。水素分子の様々な生理・治療効果に関する膨大な研究論文の中から、動物実験や臨床試験を含む限られた良質な論文を選び出し、解明している。現在、集中的に研究されている作用機序について簡単に説明する。また、水素分子(水素ガス、水素水)の基本的な性質を説明し、その調製方法、取り扱い方法、投与方法など、水素分子医学に必要な基本情報を提供する。

臓器移植への重水の応用は、少し文脈がずれるが、水素医学の最近のトピックとして収録されている。

分子状水素医学のキープレイヤーは、水素ガスと水素水である。水素水とは、簡単に言えば水素ガスが溶け込んだ水、つまり水素分子と水分子が混ざったものである。水素水は水素ガスとほぼ同じ効果を示すことが分かっているため、実際に有効な成分は水素分子であると考えられている。

通常、水素分子は常温でどんな物質とも化学反応を起こさないほど安定しているため、生体にとって不活性な気体とされている。分子状水素医学は、このような生化学の常識に反して、水素分子の生理作用とその臨床応用の可能性を追求する点に特徴がある。これは、生命科学に大きな影響を与える新しい研究分野である。

1. 解明された水素分子の力

深井有1

(1)中央大学理工学部物理学科、東京都名誉教授

要旨

その後、散発的な報告を経て、大澤らの論文(Nat. Med. 13:688-694, 2007)により、水素分子の生理・治療効果が明確に示され、分子状水素医学(MHM)と呼ばれる新しい医学領域が開かれた。

1.1 初期の散発的な水素の効果に関する報告

Malcolm Doleら(1975)の実験では、皮膚がん(扁平上皮がん)のマウスを0.8MPa(8気圧)の水素ガス(と適量の酸素)のある環境で2週間飼育したところ、がん細胞の縮小が確認された。これは、水素分子の生理作用を示す重要な発見であったが、当時はあまり注目されず、その後の実験も行われなかった。

次に水素ガスの生理作用が活字になったのは、20年後のNature誌の「Daedalus」欄の「Gas Therapy」と題する記事である(Jones 1996)。この記事では、水素ガスを吸入することで体内のヒドロキシルラジカルを速やかに除去できること、水素は体にとって全く無害で、蓄積されることなく完全に排泄されるはずであり、理想的なガス療法となることが示唆された。また、水素は水に溶かして経口摂取することも可能であると書かれていた。これは素晴らしい予想に見えるかもしれないが、実はジョーンズはこの記事を空想で書いたようだ。ダイダロスはギリシャ神話に登場する発明家で、息子のイカロスのために翼を作ったというが、このコラムはSFということで彼の名を冠したものだった。

その後、Gharibら(2001)は、Jonesのファンタジーを実生活で検証しようと試みた。慢性肝腫瘍のマウスを、0.7MPaの水素ガスを追加した環境(合計0.8MPa)で2週間飼育したところ、このマウスの肝障害が顕著に軽減されることを発見したのだ。JonesとGharibは、Doleら(1975)の先駆的な研究を知らず知らずのうちに再発見していたのである。しかし、この再発見も注目を浴びることなく、忘れ去られてしまった。

実は、こうした散発的な報告に先立ち、COMEX社(フランス・マルセイユ)という会社が、水素を深海潜水技術に利用するための集中研究を始めていた。細胞や動物を使ったさまざまな実験を経て、潜水病の予防に有効な水素を含む高圧混合ガスの開発に成功したのだ。これは、分子状水素医学に関する最初の成果であるといえる。

1.1.1日本で始まった物語

日本における水素の研究は、まったく別のところから始まった。日本には、普通の水を電気分解してできる「還元水」の健康効果を熱心に訴える、医師を含む人々がいた。初期の出版物を読むと、その効果が数多く紹介されている。体力の向上、肌の滑らかさ、糖尿病症状の改善、抗がん作用などである。しかし、いずれも科学研究としての厳密さに欠けるため、これらの報告を鵜呑みにすることはできない。とはいえ、中には完全に否定できないデータもある。例えば、株式会社MiZは、電解水が酸化的肝障害を抑制することを報告した(柳原 et al., 2005)。

この研究分野の論争が何年も続くのを見て、日本医科大学の太田成男と大沢育郎の研究グループが介入することになった。生化学と細胞ミトコンドリア生理学の専門家である彼らは、慎重に設計された実験によって、この「奇跡の水」の問題を解決しようと決意した。

1.2 大沢、太田、そして分子状水素医学の幕開け

太田は、30年以上前からミトコンドリアの機能を研究していた。しかし、ミトコンドリアが発生させる活性酸素が、老化やさまざまな病気に悪影響を及ぼすことが知られるようになり、太田はその効果に注目するようになった。2005年、太田の研究グループは、活性酸素に及ぼす水素の影響について研究を開始した。生化学研究の定石通り、細胞レベルから始まり、臓器、そして全身へ。動物実験から始めて、臨床応用を目指した。ここでは、分子状水素医学の道を切り開いた彼らの研究を紹介する。

1.2.1 水素分子は選択的に活性酸素を除去する

細胞実験を始めて間もなく、太田グループは水素の驚くべき効果に驚かされることになる。後に、太田は次のように書いている:

実験を始めて間もなく、私たちは衝撃を受けた。最初の結果は、あまりの驚きに足が止まってしまった。実験が始まって3日目、私は思わず叫んだ: 「見てくれ、すごい」!水素を入れた培養液では、細胞内に発生した活性酸素は何の害もない。細胞はすべて生きていたのだ。ブレイクスルー発見だった…。

これは、水素が生きた細胞に作用することを実証した最初の実験である。通常、薬剤を使って細胞内の活性酸素の生成を促すと、代謝が悪化して細胞が縮んで球状になり、やがて死んでしまう。ところが、水素を培養液に溶かすと、細胞の機能に影響がなく、細胞死が大幅に抑制されたのである(図11)。顕微鏡で観察すると、従来の抗酸化物質が細胞内に入ることができないのに対し、水素は細胞内のすべての小器官(核、細胞質、ミトコンドリアなど)に入ることができることがわかった。彼らのその後の実験により、水素の効果は非常に選択的であるという、もう一つの重要な発見がなされた(Ohsawa et al. 2007)。図12に示すように、溶液中の水素分子の消去効果は、活性酸素によって異なり、特に-OHでは大きく、ONOO-ではかなり小さく、その他の活性酸素では無視できるほど小さいことがわかった。これは、水素分子が有害な活性酸素のみを除去し、細胞シグナル伝達に重要な役割を果たす他の活性酸素はそのまま残していることを示唆している。これは、有益な活性酸素も有害な活性酸素も無差別に除去する既存の抗酸化物質(例:ビタミンC)とは全く異なる挙動である。

図11 分子状水素H2がPC12細胞を活性酸素種(ヒドロキシルラジカル-OH)から守る。H2無添加の培地(左)とH2添加の培地(右)で、-OHを誘導してから1時間後の細胞数(I. Ohsawa 2007, private communication)

図12 生理食塩水に溶解した分子状H2が無細胞系で-OHを選択的に消去する。(a) 0.8 mM H2でのフェントン反応による-OHの生成;ベースライン1はH2O2なし、ベースライン2は過塩素酸鉄なし。(b) ~ (f) 0.6 mMのH2でインキュベートした後の活性酸素濃度のレベル: (b) -OH, (c) ONOO-, (d) O2–, (e) H2O2, (f) NO–. 平均値±SD、(n = 6)。P< 0.05 (Ohsawa et al. 2007)

分子H2の抗酸化作用は、他の試験管内試験実験でも確認された。図13は、DNAと脂質の過酸化によってそれぞれ生じる8-OHdG(8-ヒドロキシ-2′-デオキシグアノシン)と4-HNE(4-ヒドロキシル-2-ノネナール)の増加が、分子H2によって効果的に抑制されたことを示す。これらの発見は、水素が新たな抗酸化物質として機能する可能性を強く示唆するものであった。

図13 分子状H2が-OHラジカルを消去し、培養PC12細胞を保護する。8-OHdGによる核DNAの酸化(アンチマイシンAで誘導)と4-HNEコンジュゲートによる脂質の過酸化の分子H2による抑制(P< 0.05)。平均値±SD(Ohsawa et al.2007)

そこで、臨床応用を視野に入れ、通常、深刻な酸化障害が起こる虚血再灌流(I-R)障害における水素の効果を検討した。I-R障害は、臓器移植などで一時的に臓器から酸素を含む血液を抜き取り、移植後に再び臓器に流し込む(再灌流)ことで起こる。酸素不足の状態から酸素を供給すると、活性酸素が大量に発生する。この活性酸素が臓器にダメージを与えるという重大な問題がある。

そこで、ラットの脳動脈を90分間閉塞して血流を止め、30分後に再灌流させたときの脳障害に対する水素の影響を調べた。その結果は、目を見張るものだった。ラットに2〜4%のH2ガスを吸わせたところ、1日後の脳の損傷部位がほぼ半分に減少した(図14)。また、I-Rによる体温、体重、運動機能の低下は、1週間の水素処理で回復する傾向が見られた。このように、H2ガスの吸入は、I-Rによる一時的な脳障害と、それに伴う二次的な疾患を抑制することがわかった。これらの実験から、気体または水に溶かしたH2分子が組織や生体膜を通過し、最も有害な活性酸素であるヒドロキシルラジカルを全身で除去することが、間違いなく証明された。

図14 ラットの虚血再灌流による脳障害は、H2ガスの吸入によって軽減された。再灌流時に2%のH2ガスを吸入することで、I-R後1日の梗塞サイズ(白い部分)が縮小した(Ohsawa et al. 2007)

その後、彼らのグループは、H2ガスの吸入によって肝I-R傷害が抑制されることをマウスを用いた実験で実証した(Fukuda et al. 2007)。手順は、90分閉塞、180分再灌流、最後の190分にH2ガス(1〜4%)吸入である。図15(a)は、肝障害による空胞化がH2ガスによって効果的に抑制されることを示し、Heガスは効果を発揮しないことを示す。図15(b)は、H2ガスの吸入により、酸化ストレスのマーカーであるMDA(マロンジアルデヒド)濃度がほぼ正常値(I-R処理なし)まで低下したことを示し、図15(c)は、それに伴う肝損傷のバイオマーカーである血清ALT(アラニン・アミノトランスフェラーゼ)の変化も示す。分子H2の効果は非常に似ていた。

図15 分子状H2によるマウスの肝障害抑制効果。(a)肝組織の空胞化(n = 6, *P< 0.001),(b)oxidative stress marker MDA(n = 6, **P< 0.0001),(c)a marker of hepatic injury, serum ALT(n = 6, *P< 0.05, **P< 0.005)に対するH2の影響(福田ら2007).

なぜなら、H2ガスは化学的に安定であるため、人間を含む生体にとって不活性なガスであると考えられていたからだ。しかし、彼らの実験は非常によく設計され、慎重に行われたので、その結果に疑いを持つ余地はなかった。そして実際に、彼らの結果は多くの追試実験によって確認された。

こうして、大澤ら(2007)の論文「Hydrogen acts as a therapeutic antioxidacy by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals」が注目を集め、「分子状水素医学」と呼ばれる水素の臨床応用の研究が始まった。

コラム1 水素が知られるようになった頃-ラヴワジエが見た世界

水素という言葉は、文字通り「水の元素」を意味し、実際には水素と酸素から構成されている。この事実は、今では広く知られているが、18世紀末にフランスの化学者アントワーヌ・ラヴォアジエが実験を行い、水素が元素として自然界に存在することを初めて確認し、「ヒドロゲイン」と名付けるまでは知られていなかった(図16)。

図16 Lavoisierは「hydrogène」の父である。1789年に出版された彼の記念碑的著作『Traité Élémentaire de Chimie』において、彼は、酸素と結合すると水を生成する気体物質にこの名前を付け、ギリシャ語のハイドロ(水)とジェネ(作る)の合成語である

ラヴォアジエの発見は、当時の学界で主流であったフロギストン説と対立し、それが認められるまでに20年以上の歳月を要した。フロギストン説では、すべての可燃性物質には重量のない目に見えないフロギストンが含まれており、燃焼するとフロギストンが物質から離れ、不燃性の灰が残るとされる。1766年、ヘンリー・キャベンディッシュ(イギリス)が空気より軽い可燃性ガスを発見し、これがフロギストンであると示唆した。この可燃性ガス(後の水素)と空気の1/5を占める「生きた気体」(酸素)が反応して水を生成したことから、水はフロギストンが付着した「生きた気体」(酸素)であると考えられた。キャベンディッシュは、当時フロギストンという抽象的な概念にとらわれていたため、「可燃性ガス」が元素であることを認識していなかった。

これに対して、ラヴォアジエは具体的な証拠に固執した。1789年に出版されたラヴォアジエの代表作「Trait Élémentaire de Chimie」(化学の初歩的な論考)の序文で、彼はこう言っている: 「私たちは、既知のものを学ぶことから、未知のものへと進歩すればよいのである。私が守っている厳格な規則は、実験によって十分に保証されない結論を出すことはなく、事実がない場合に追加情報を提供することもない」(「ラヴォアジエ1743-1794」グリモー著、パリ1888)。

このように、彼の膨大な実験結果から、それまで予測できなかった知識、すなわち、化学反応によって質量が変化しないことを得ることができた。

ラヴォアジエは、水を使った実験で、赤熱した鉄粉に蒸気を流すと鉄の重量が増加し、より軽いガスが発生することを確認した。彼は、この鉄の重量増加は空気中の酸素の重量に相当すると考え、水の重量は酸素85%、水素15%(軽い気体)であると結論づけた。逆に、酸素と水素を体積比1:2(重量比84:16)で混合した後、点火すると水が発生することを実証した。現在の水の知識では、酸素と水素の体積比は1:2、重量比は8:1である。水素のような軽い気体の重さを測るのは難しいので、ラヴォアジエの実験は非常に正確であった。このような研究によって、水素は元素として確固たる地位を築いたのである。

さらに、ラヴォアジエは燃焼の解明にも貢献した。木炭を燃やすと酸素と反応してガスが発生することを示し、それが現在の二酸化炭素(CO2)であることを確認した。さらに、人間が吐くガスからは酸素が失われ、CO2が発生することに着目した。このことから、彼は「呼吸はゆっくりと起こる燃焼過程である」と結論づけた。この発見は、後に発明された熱量計によって、運動、熱、呼吸、発汗、消化の関係を確立するために、さらに進化した。この発見は、生理学という新しい研究分野を立ち上げることになった。

数年後、ラヴォアジエは、植物と動物の化学に関する未完成の研究に対して短いコメントを書いた。植物は大気や水、一般的には鉱物界から生命体の形成に必要な物質を取り出している。動物は、植物や植物を食べる動物を食べることで体を維持する。したがって、動物で形成される物質は、もともと大気や鉱物界に由来するものである。最後に、発酵、腐敗、燃焼によって、動物や植物が借用した元素が鉱物界に戻される。この三界の素晴らしい循環を、自然はどのように司っているのだろうか。そのような性質を持たない物質から、どのようにして可燃性、発酵性、腐敗性の物質を作り出しているのだろうか。今のところ、これは底知れぬ謎である。しかし、燃焼や腐敗は、動植物を形成する物質を鉱物界に戻すための方法であることは確かである。したがって、動植物としての物質の構成は、燃焼や腐敗とは逆の現象でなければならない。

ラヴォアジエに端を発した近代化学は、その後大きく発展してきた。その後、生命活動を支える多様な生体物質の構造と反応を調べる生化学は、巨大な分野となり、今もなお進歩を続けている。

図17 は、フランス革命時に投獄されたパリのコンシェルジュリーに展示されていたアントワーヌ・ローラン・ラヴォアジエの肖像画である。ラヴォアジエはその後、徴税に参加したことを理由に革命裁判にかけられ、死刑を宣告されて1794年5月8日にギロチンにかけられる。死亡時、彼は50歳であった。彼の友人である数学者のジョセフ=ルイ・ラグランジュはこう述べている: 「彼の首を切り落とすのに要した時間はほんの一瞬であったが、そのようなことを再現するには100年かかっても足りないかもしれない」ラヴォアジエの死は早すぎたが、当時の多くの人々の死も同様であり、200万人もの名もなき人々が、社会変革の代償として血を流した。

図17 Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794)。ギロチン送りになる前に幽閉されていたコンシェルジュリーに飾られた肖像画を撮影したもの

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11. 人類が出現して以来

要旨

人類は、酸素時代の非常に遅い時期に登場した。酸素代謝の発明は、生命の進化において重要であるが、有害な活性酸素という新たな問題を生み出し、好気性生物は活性酸素に対処するためのさまざまな手段を発明した。私たちの体内でも腸内細菌が作り出す水素分子が重要な生理作用を発揮していることから、水素分子は水素時代の遠い祖先から受け継いだ機械の一部であり、水素の世界に生まれた祖先が酸素の世界にどのように適応していったかという生命の進化の文脈で初めて水素分子医学を正しく理解することができると考えている。

11.1 人体に残された太古の海の痕跡

陸上で生活する生物は、体内の水環境をいかに維持するかという大きな問題に直面していた。乾燥に耐えるため、体型の違いと共に、水を供給・貯蔵するためのさまざまなアプローチが進化してきた。例えば、爬虫類や鳥類の卵は殻の中に栄養分と水を含んでおり、水のないところでも卵を産む。哺乳類では、羊水を含んだ子宮の中で胎児が成長する。水は、成人の体の約60%を占め、体内の物質の運搬や化学反応の補助など、さまざまな働きをしている。

表11 1は、人体の組成と現在の海水の組成を比較したものである

両者とも、水素と酸素が最も多い元素であり、水素と酸素の比率が約2:1であることに注目してほしい。これは、水が主成分であるためだ。その他の詳細については、それなりの理由があり、必ずしも似ているわけではない。40億年前の原始の海水ときちんと比較する必要がある。現在の海水は、炭酸カルシウム(石灰岩、CaCO3)が沈殿しているため、人体に比べて炭素(C)、カルシウム(Ca)が少ない。ナトリウム(Na)と塩化物(Cl)が多いのは、岩石の風化と地球規模の水循環による蓄積によるものである。窒素(N)とリン(P)は現在の海水には含まれていないが、40億年前の温泉地帯には存在していたと考えられる。表11.1 人体および現在の海水の組成(原子%)。

エレメント

HとOが2:1に近い割合で優勢であること(H2Oという成分が優勢であるため)以外は、特に似ているところはない(小林2013)

さらに、海水に含まれる金属元素の多くは、私たちの体にも必要不可欠なものである。例えば、水溶性のNa、カリウム(K)、Caイオンがなければ、脳、神経、筋肉を中心に、ほとんどすべての細胞が機能しなくなる。また、酵素の活性化にも金属原子が不可欠である。ヘモグロビンの酸素分子の結合には4個の鉄(Fe)原子が使われ、酵素SODの活性部位には2対の銅(Cu)原子と亜鉛(Zn)原子が含まれている。マンガン(Mn)、セレン(Se)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、コバルト(Co)などの元素は微量に存在するが、必須な働きをする。体内で濃縮される元素もある。血液の液体成分である血漿と現在の海水中の元素濃度を比較すると、血漿の方がSe(1万倍)、Cr(550倍)、Fe(330倍)、Zn(100倍)、Cu(40倍)の濃度が高くなることがわかる。生物はもともと少数の元素で構成されていたが、進化に伴って他の元素をどんどん導入し、さまざまな酵素を合成していったと推測される。

このような太古の生命の記憶、特に水中での生命の記憶は、私たちの体に染み付いていると考えている。

11.2 人体における水と酸素の循環

人体に存在する水分の4%が循環器系に関与している。しかし、血液には赤血球や白血球などの細胞成分も含まれていることから、血液の総量は5.2Lとなる(体重60kgの男性で2.4L相当)。図11.1は、循環器系の模式図である。心臓がポンプとなって血液を循環させることで、ブドウ糖や酸素などの栄養素を細胞に供給し、二酸化炭素などの老廃物を排出する。心臓から送り出された血液は、腎臓でろ過され、老廃物が取り除かれ、尿として排泄される。しかし、腎臓には水分を保持する機能もあるため、1日に排泄される尿量は1~1.5L程度に過ぎない。

図11.1人体における血液循環系(模式図)

【原図参照】

総血液量は体重60kgの男性で5.2Lですが、1日に循環する量は7000Lにもなり、そのために心臓がどれだけ頑張っているか想像してほしい。これは、体内の恒常性を維持するために必要なことである。動物が進化し、複雑な化学反応を使えるようになるにつれ、体内環境を一定に保つセンサーやフィードバック機構が発達した。温血動物(鳥類や哺乳類など)では、筋肉活動や代謝反応から発生する熱によって体温が保たれている。代謝で得られるエネルギーの約60%が体温維持に使われているのである。逆に、人間は汗をかき、その汗が皮膚の表面から蒸発することで体温を下げている。体重60kgの人の体温を0.1℃下げるには、約10gの汗が必要である。また、様々な生理信号に応じて、必要なエネルギーや化学物質を運搬するため、常に大量の血液が循環している必要がある。この複雑なフィードバックシステムは、身体が正しく効率的に機能するように進化してきた。

血液によって運ばれる最も重要な物質のひとつが酸素である。血液は肺に移動し、そこで二酸化炭素を放出し、酸素を吸収する。酸素を多く含む血液は心臓に戻り、全身の組織に送り込まれる。赤血球は、ヘモグロビンという酸素と結合できるタンパク質を介して酸素分子を運搬する。1mLの血液の中には約50億個の赤血球があり、1個の赤血球には約280万個の酸素分子が含まれている。そして、酸素分子は、組織に存在するミオグロビンというタンパク質に移動する。

ヘモグロビンとミオグロビンは、最初に構造が解明されたタンパク質である。図11.2は、1958年にPerutzとKendrew(イギリス)が報告したミオグロビンの立体構造である。ヘモグロビンはミオグロビン4分子からなり、立体構造が異なるため、酸素結合力はミオグロビンに比べてやや弱い。したがって、肺でヘモグロビンに結合した酸素は、組織内の毛細血管でミオグロビンに移動し、最終的に代謝反応に利用される。ミオグロビンは組織内で酸素を貯蔵している。クジラなどの動物が水中で長時間活動できるのは、筋肉組織にミオグロビンが特に多く含まれているからだ。

図11 2ミオグロビンの分子構造

高度に折り畳まれたポリペプチド鎖によって形成されている。ポリペプチドが形成する疎水性の隙間には、鉄原子を含むヘム構造があり、O2分子の付着・離脱に作用する。(ウィキブックス/構造生物化学/ミオグロビン, 2017)

コラム4 アクアポリンの発見

生物が大型化するにつれて、栄養や酸素を分配し、老廃物を除去する循環系が重要視されるようになった。しかし、細胞は両親媒性物質の二重膜に囲まれており、細胞膜を越えて水が自由に移動することはできない。1970年代になると、研究者たちは、細胞膜が水を出し入れするための特別な構造を持っている必要があることを認識した。

血液学者ピーター・アグレは、赤血球の細胞膜にCHIP28と名付けたタンパク質を同定し、それが水路として機能することを実証した。アグレらは、血液型について研究していたときに、偶然このタンパク質を発見した。彼のチームは、このタンパク質の分子構造(アミノ酸配列)を詳細に調べ、その立体構造を推測した。その結果、アミノ酸の鎖が細胞膜を6回貫通して砂時計のような形になっていること、中央に1つの経路(チャネル)が存在するように見えることを確認した。また、分子生物学的手法により、CHIP28をコードするDNAを合成することにも成功した。

これらの結果をもとに、CHIP28が細胞膜の水チャネルとして機能していることを確認する作業を行った。通常は水を自由に出し入れできないカエルXenopus laevisの卵細胞を使い、CHIP28というタンパク質を合成するDNAを注入した。また、コントロールとして、DNAを注入していない細胞も用意した。そして、この細胞を細胞内液よりも塩分濃度の低い溶液に入れたときの、細胞の体積の変化を測定した。その結果が図11.3である。コントロールのサンプルはわずかに膨らむ程度だったが、細胞膜にCHIP28を含むサンプルは、外部から水を吸収して大きく膨らみ、3分後に破裂した。この実験により、AgreらはCHIP28が水の通り道として働くことを証明し、1993年にアクアポリンと改名した。

図11 3アクアポリンによって細胞内の水の出入りが制御されている

アフリカツメガエルXenopus Laevisの卵細胞を用いた実験。アクアポリン1を膜に持つ卵細胞は水を吸収して破裂したが、アクアポリン1を持たない卵細胞は体積の変化を示さなかった。下図は3分後の様子(Preston et al. 1992, Agre 2000)

その後、似たような膜タンパク質がたくさん発見され、どれも似たような構造をしていることから、すべてアクアポリンと呼ばれるようになった。しかし、アクアポリンはそれぞれ特定の臓器に関係し、特定の機能を発揮している。例えば、ヒトの場合、CHIP28(アクアポリン1;AQP1)は、腎臓の再生と水分吸収、膵臓と胆嚢の液体分泌、目と耳の水分バランスに関係している。その後、物質がどのように細胞に入り、存在するかについての研究が急速に進み、その生理的意義が広く認識されるようになった。アクアポリンの発見により、ピーター・アグレは2003年にノーベル化学賞を受賞している。

しかし、アクアポリンを発見した科学者はアグレだけとは言い切れない。CHIP28は、1986年にGheorghe Bengaらによって先に単離されていた。ベンガはノーベル賞選考委員会に公開書簡を送り、アクアポリンを同定したのは自分であると主張した。2003年、ベンガはこう書いている。「新世界アメリカの発見と比較するならば、新大陸のほんの一部、本当に小さな部分を「見た」最初の人物はコロンブスである。その後、アメリゴ・ベスプッチ(名前の由来)を含む他の人物が、新大陸のより大きな部分を「見て」、その後の数年間で多くの探索者が、アメリカ大陸の複雑さを発見した!」(ベンガ2003)

彼の無念は察するに余りある。多くの研究者がベンガに対する支持を表明している。しかし、BengaとAgreが行った研究には大きな違いもあった。ベンガの方法が間接的で、CHIP28の特定の性質に依存していたのに対し、アグレは分子生物学で広く使われている、より一般的な方法をとった。

AQP1に関する最新の研究では、1秒間に20億個の水分子が細胞内外に輸送されること、AQP1は水素イオン(H+またはH3O+)やその他のイオンを通さないことが明らかになった。構造決定に関する最新の結果では、水路の真ん中(3つのアミノ酸が並んだNPAボックス)にくぼみがあることがわかった。大規模な計算により、水を通すためには、水分子の水素結合を一時的に切断する必要があることがわかった。水素結合が切れると電界に影響し、NPAボックスはイオンを遮断し、水分子だけが通過できるようになる。

このような構造であれば、AQP1の性能に同位体効果が現れることは十分に予想され、H2O、HDO、D2O分子の通過速度が異なるはずだ。これは、O-HとO-Dの水素結合の強さが異なり、これらの分子の大きさもわずかに異なるためだ。H2Oに最適化されたAQP1は、HDOやD2Oの通過を妨げるはずだ。

AQP1以外の膜チャネルには、グリコーゲンや酸素を取り込み、CO2を放出するチャネルがある。また、流れる液体中の特定の分子を通過させるフィルターとしてではなく、流れに逆らってある特定の分子を輸送する分子ポンプと呼ばれるチャネルもある。例えば、胃の細胞にあるプロトンポンプは、プロトンを胃の中に送り込み、胃の中で400万倍のH+濃度を作り、強酸性の胃液を維持する。

Chap.4.1では、脳の毛細血管の内壁が特定の分子だけを通過させるゲートとして機能している(血液脳関門)と述べたが、実際には各細胞で物質の出入りが制御されている。水素分子は、このような厳しい規制体制にもかかわらず、唯一、細胞の中を自由に出入りできる物質である。

11.3 酸素と共存するのは難しい:活性酸素をどう管理するか

地球上の生物は、エラを使って水中からではなく、肺を使って空気中の酸素を吸うようになったことで、代謝に必要なエネルギーを大量に素早く作り出す能力を獲得した。そのため、好気性生物は急速に進化を遂げた。しかし、この進化には暗黒面もあった。ミトコンドリアで酸素をATPに変換する過程で、5%近くが他の物質の生成に消費され、その中には活性酸素種(ROS)と呼ばれる体に有害な化学反応性化合物が含まれている。そのため、多くの生物にとって、酸素と共存することは困難である。

11.3.1 活性酸素とは何か?

活性酸素はおよそ20種類あり、様々な生理作用を発揮することが知られている。これらは完全に有害というわけではない。中には良い効果をもたらすものもあるが、過剰な反応性や過剰な生成によって害を及ぼすこともある。表11.2代表的な活性酸素種とその性質

スーパーオキサイドアニオン(O2-)

大量に生産されるが、SODによってほとんど除去される。反応性はあまり高くないが、侵入した病原体を殺すには十分な効果がある。シグナル伝達分子として機能する

ヒドロキシルラジカル(-OH)

濃度が低く、寿命が短いにもかかわらず、反応性が高いため、非常に毒性が高い: DNAを含むすべての生体分子を損傷する可能性がある。人体には有効なスカベンジャーが存在しない。

過酸化水素(H2O2)

単体ではあまり毒性がないが、細胞内でFe2+やcu+1と反応し、毒性のあるヒドロキシラジカルを生成する。信号伝達分子として働く

一重項酸素(1O2)

紫外線(UV)によって生成され、皮膚にダメージを与える一方、紫外線から身を守るためにメラニンを誘導する

活性酸素に大別される化合物は20種類ほどあり、場合によって様々な生理作用、プラス作用、マイナス作用を発揮することが知られている。以下に代表的なものを挙げ、その性質を紹介する。

最も多く存在する活性酸素は、スーパーオキシドアニオン(O2-)である。その構造は単純だが、この形では酸素分子が不安定になり、何らかの化学反応を起こすために電子を供与しやすくなり、反応性を獲得している。スーパーオキシドアニオンは、細胞呼吸(=酸素の代謝)の際にミトコンドリアで生成され、情報伝達物質として活用されるが、他の反応性の高い活性酸素を作り出すため、有害でもある。

スーパーオキサイドアニオンは、まず水素イオンと反応して過酸化水素(H2O2)を生成する:

H2O2の反応性は比較的低く、体内では情報伝達物質としても機能する。しかし、H2O2は細胞膜を通過し、細胞内のFeやCuイオン、核と反応してヒドロキシラジカルを生成する(フェントン反応):

ヒドロキシルラジカル(-OH)は、その他にも、水の放射線照射など、さまざまな生化学反応によって生成される。-OHは活性酸素の中で最も反応性が高い(O2-より100倍反応性が高い)。酸化力が非常に強く、タンパク質、核酸、脂質、糖などの生体物質と速やかに反応し、酸化的なダメージを与える。ヒドロキシルラジカルはその寿命が短いため、生成された場所から半径の狭い範囲にしかダメージを与えない。しかし、細胞核内で酸化的損傷が起こると、遺伝子に影響を与え、細胞内に致命的な病変をもたらす可能性がある。X線を使った妊婦さんの検査に注意が必要なのは、このためである: 体内を通過するX線は、細胞核に放射線損傷を与える可能性がある。

通常、活性酸素は有害と考えられているが、体内で重要な役割を果たしている活性酸素もあるため、無差別に除去することはできない。

11.3.2 活性酸素と上手に付き合う方法

すべての好気性生物は、ミトコンドリア内で大量のスーパーオキシドアニオン(O2-)を生成し、ヒドロキシラジカル(-OH)の生成につながるため酸化的なダメージを受ける。しかし、スーパーオキシドアニオンは、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)という酵素によって常に除去されている。興味深いことに、哺乳類では、SODの濃度がその種の最大寿命と相関している。図11.4は霊長類におけるこの相関関係を示している。ヒトは霊長類の中で1位であることがわかる。

図11 4ヒトが長寿なのは、スーパーオキシドディスムターゼSODが豊富なためだ

哺乳類の最大長寿とSOD濃度(体重あたり)の相関関係。この相関関係から、活性酸素であるスーパーオキシドアニオン(O2-)を除去するSODの濃度が、長寿を決める大きな要因であることがわかる。現在、ヒトの最大寿命は120歳といわれている(Tolmasoff et al. 1980)

人間の体内には、3種類のSODが存在する: SOD1、SOD2、SOD3である。

SOD1は細胞質タンパク質で、各ユニットにCu原子とZn原子のペアがあり、同じ構造の2つのユニットから構成されている(図11.5)。活性に関与するのはCu原子のみである。SOD1酵素は、2つのO2-分子と同時に反応し、一方をO2に、他方をH2O2に変換する(図11.6):

(11.1)

(11.2)

図11 5酵素SODの分子構造

2つの同じユニットからなり、それぞれが活性中心としてのCu原子とZn原子のペアを含む(PDB-101, superoxide dismutase)

図11 6スーパーオキシドアニオン(O2-)を除去するSODという酵素の反応

スーパーオキシドアニオンは、SOD分子内の2つの銅イオン(Cu+とCu2+)の価数変化を伴うペア反応の繰り返しにより、O2とH2O2に分解される

実質的には、反応(11.1)でO2-からSOD1に1個の電子が移動し、反応(11.2)でSOD1からもう1個の電子が奪われてH2O2が生成する。これらの反応では、2つのCu原子の間で電子が行き来している。生成されたH2O2は、他の酵素によって分解され無害化される。Mn原子を持つミトコンドリアSOD2と、Cu-Zn原子を持つ細胞外SOD3は、4つの類似したユニットからなり、基本的に同じ機能を持つ。生物が酸素を代謝に利用できるようになったのは、このようなSODの複雑な構造と活性の発明によるものである。

活性酸素を除去する働きをする分子(スカベンジャー)には、酸素を無害化する反応の触媒となるSODなどの酵素と、活性酸素に直接結合して無害化する還元性物質がある(表11.3)。表11.3主要活性酸素種(ROS)に対するスカベンジャー

スカベンジャー

スーパーオキサイドアニオン(O2-)

スーパーオキシドディスムターゼ、ビタミンC、ビリルビン

ヒドロキシルラジカル(-OH)

グルタチオン、リノール酸、ビタミンE、システイン、尿酸、αカロテン、βカロテン、フラボノイド

過酸化水素(H2O2)

グルタチオンペルオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、カタラーゼ、ビタミンC

一重項酸素(1O2)

βカロテン、ビタミンE、ビタミンC、ビタミンB2、尿酸

活性酸素を除去するために働く分子(スカベンジャー)には、スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)などの酵素が反応を触媒して酸素を無害化するものと、活性酸素に直接結合して無害化する還元性物質がある。上記はスカベンジャーとその作用の一例だ。

活性酸素を無害化するために、SOD、カタラーゼ(CAT)、グルタチオンペルオキシダーゼ(GPX)などの酵素と、ビリルビン、尿素が必要に応じて体内で合成される。しかし、これだけでは活性酸素に対する完全な防御にはならない。ビタミンなどの不足分を食事から補う必要がある。ビタミンCについては、ほとんどの哺乳類は自分で合成することができるが、ヒトを含む霊長類は進化の過程でこの能力を失っているため、食品から摂取する必要がある。

人間は進化の過程で最も進化していると思われがちであるが、それは脳の活動という点では当然である。また、長寿であることも大きな特徴である。しかし、これは周囲の生物、特に植物の力を借りて達成されたものであることを認識する必要がある。

植物は、さまざまな酸化ストレスに対応できるように、より良い準備をしている: カロテン、ポリフェノール、フラボノイドなど、さまざまな抗酸化物質を合成し、体内で活性酸素を除去しているのである。哺乳類は、これらの材料を植物に依存している。

時には、これらの抗酸化物質を薬から補うこともあるが、問題がないわけではない。23万人もの人々を含むコペンハーゲン大学の最近の研究によると、ビタミンA、ビタミンE、ベータカロチンのサプリメントを摂取した人の寿命はわずかに短く、これは抗酸化物質の過剰摂取が原因であるとされている。

明らかに、活性酸素と共存することは容易なことではない。

このような酸化ストレスの直接的な影響に加え、活性酸素は多くの病気と関連していることが認識されるようになった。実際、非病原性疾患の90%で活性酸素が悪影響を及ぼしている。

問題は、有害なヒドロキシルラジカルを選択的に除去できるかどうかである。大沢、太田らによる水素分子の投与がヒドロキシラジカルを選択的に除去するとの観測は、この長年の問題に解答を与えつつあるように思われる。

11.4 現在の生物に残された水素時代の記憶

すべての生物は、すでに獲得したものに新たな形質を加えて進化してきたのだから、現存するすべてのものは、過去の記憶の蓄積の結果であるとも言えるかもしれない。しかし、このような抽象的な議論は何も生まないため、ここではより具体的な例で考えることにしたい。

現在の酸素環境で生きているシアノバクテリアが、水素環境に移行すると活性が上がることが報告されている。自律的に発生する酸素に対する耐性を獲得し、酸素の世界でもなんとか生きて繁栄しているが、やはり進化してきた環境の方が生きやすいのである。

また、植物は0.04%のCO2が含まれる大気中で現在も生きているが、CO2濃度が高くなるとより効果的に育つという例もある。温室栽培では、CO2濃度を2~3倍に高めて生育を促している。また、過去30年間で、大気中のCO2が14%増加すると、世界の植生が11%増加することが確認されている。植物は、自分たちが生まれた環境は、大気中のCO2濃度が現在の10倍、あるいはそれ以上の住みやすい環境だったことを記憶している(Chap.9参照)。

昔の「水素時代」の記憶は残っているのだろうか?前述したように、原核生物はH2、CO2、SO42-、CH4、H2Sなどの分子が細胞内に出入りしており、細胞の構成要素は常にこれらの分子と接触していた。その後、構成要素が薄いバイオフィルムに包まれた細胞小器官となると、直接接触することはなくなり、酸素時代の現在、これらの物質の中で細胞内に出入りできるのはCO2だけとなった。これは、生物の多細胞化・肥大化に伴い、物質の流入・流出を厳密に管理した結果である。その中で、H2の流入・流出は、進化の歴史の中で、ほとんどチェックされることなく、自由に行われてきた。その意味で、人体がH2分子に対して何らかの反応を示したことは、驚きであった。

ここで注目すべきは、腸内細菌群の存在である。4.2節で簡単に触れ、4.3節で詳述したように4.2節で簡単に、4.3節で少し詳しく述べた。4.3で簡単に述べたように、腸内には1000種以上、100兆個以上の細菌からなるマイクロバイオームが存在し、有益なものと潜在的に有害なものを含めて、全体として私たちの健康維持に重要な役割を果たしていることが分かっている。近年、この微生物叢がもたらすさまざまな生理作用が注目されている。例えば、食物を通して体内に侵入した異物(抗原)を除去し、食物アレルギーを予防するなど、さまざまな免疫機能に関与している。さまざまな生物は、長い歴史の中で、多くの腸内細菌を共存させることで生理作用を発揮する手段、すなわち腸内細菌叢との共生を獲得していた。腸内水素産生菌が産生する水素のかなりの部分が他の嫌気性菌に消費されるという事実は、水素が微生物叢の維持に重要な役割を果たしていることを示す。

しかし、これはほんの一部に過ぎないようだ。腸内で生成された水素の一部は、腸壁に吸収され、体内を移動した後に排泄される。繊維質の食物を食べた後に直腸から排出される水素ガスの濃度はせいぜい数十ppmであり、生成された水素の残りはずっと体内を循環している。4.3節で紹介した、いくつかの水素ガスが体内を循環していることが確認されている。4.3節で述べた疾患と微生物叢の活動との関連は、この循環水素の全身作用の現れと考えることができる。

人体は、長い生命の歴史の中で、古くから受け継がれてきた膨大な数の細菌の力を借りて、水素を利用することで生理作用を適切に行う手段を獲得してきた。大沢・太田両氏による水素分子の医学的効果の発見は、医学・生理学における多くの「発見」と同様、遠い祖先(もしかしたら人類以前)が発見し、受け継いできたものを再認識したものなのかもしれない。

最後に、チャールズ・ダーウィンの『人間の下降』(1871)から引用し、若干の修正を加えて、結びとしたい:

「人間は、その肉体の骨格の中に、初期の生活の消えない刻印をまだ持っている」

今回紹介した水素製造装置も、その一つであることは間違いないだろう。

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