ミトコンドリアを守る：環境毒素が与える影響と対策

ミトコンドリアへの環境汚染物質の影響

私たちが普段接する環境には、大気汚染、農薬、重金属、そしてマイクロプラスチックなど、さまざまな汚染物質が存在しています。これらの毒素は、私たちの体に取り込まれるとミトコンドリアに悪影響を及ぼす可能性があります。

• 大気汚染物質

特に粒子状物質（PM）と呼ばれる微小な大気汚染物質が、脳や神経系に影響を与える可能性が高いと考えられています。粒子状物質は、工場や車の排気ガス、建設現場の粉じんなどから発生し、呼吸を通じて体内に入り込みます。PMに長期間さらされると、酸化ストレスや炎症反応が引き起こされ、脳機能が低下する可能性があると報告されています。また、PMがミトコンドリアに到達すると、ミトコンドリアの構造が損傷し、エネルギー生成が妨げられることが懸念されています。

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• 重金属（鉛、カドミウム、マンガン）

鉛やカドミウム、マンガンといった重金属もまた、ミトコンドリアに悪影響を与えることが知られています。これらの物質は、酸化ストレスを増大させ、細胞が本来備えている自己防衛機能を弱めてしまいます。その結果、細胞が正常に機能しなくなり、神経細胞が損傷されることで神経系全体に悪影響が及ぶこともあります。これにより、エネルギー生成が低下し、全身の疲労感や集中力の低下につながると考えられます。関連記事重金属とアルツハイマー病、認知症の関係

• 農薬（クロルピリホス、DDT、パラコートなど）

クロルピリホス、DDT（ジクロロジフェニルトリクロロエタン）、パラコートなどの農薬は、環境毒素として知られており、特に神経毒性が強い物質です。これらの農薬がミトコンドリアに影響を及ぼすと、酸化ストレスや炎症反応を引き起こし、エネルギー生成が妨げられることが報告されています。神経細胞がこれらの化学物質にさらされると、細胞死（アポトーシス）が引き起こされ、神経系に重大なダメージを与えます。関連記事農薬と有害物質がもたらす健康リスクとその対策

ミトコンドリアの損傷と神経変性疾患の関連

ミトコンドリアが損傷を受けると、体全体のエネルギー供給が滞り、酸化ストレスが増大することから、様々な神経変性疾患のリスクが高まります。以下に代表的な疾患との関連を示します。

• アルツハイマー病（AD）

アルツハイマー病は記憶力や認知機能が低下する疾患であり、進行性の病気です。近年の研究では、アルミニウムがアルツハイマー病の発症リスクに関与する可能性が示唆されています。アルミニウムは脳の神経細胞に結合しやすく、アミロイドβと呼ばれるタンパク質の蓄積を促進し、酸化ストレスと炎症を引き起こすと考えられています。これにより、ミトコンドリアが損傷し、エネルギー生成が低下することで、アルツハイマー病の進行が加速される可能性があります。

• パーキンソン病（PD）

パーキンソン病は、運動機能や姿勢に影響を及ぼす神経変性疾患です。特に、パラコートやロテノンといった農薬や、過剰な鉄分の蓄積が発症リスクを高める要因として挙げられています。これらの物質は、ミトコンドリア機能を損ない、酸化ストレスを増大させることで神経細胞にダメージを与えます。パーキンソン病の患者では、ミトコンドリアの損傷が進行していることが確認されており、環境毒素が疾患の進行に影響を与えている可能性があります。

マイクロプラスチックとナノプラスチックの影響

近年、私たちが日常的に触れる製品から発生するマイクロプラスチックやナノプラスチックも、ミトコンドリアに悪影響を及ぼすことが懸念されています。これらの微細なプラスチック粒子は、食物、水、空気などを通じて体内に入り込み、初期の研究ではミトコンドリアのダメージが確認されています。プラスチックの化学成分がミトコンドリア内に蓄積されると、酸化ストレスが増大し、エネルギー生成が阻害される可能性があります。関連記事マイクロプラスチックの人体への影響と日常対策

 ミトコンドリアへの環境毒素のメカニズム

環境毒素がミトコンドリアに影響を与えるメカニズムは主に以下の通りです。

• 酸化ストレスの増加：環境毒素が体内に入ると、ミトコンドリア内で酸化ストレスが増加し、細胞を守る抗酸化システムが崩れやすくなります。
• エネルギー生成の低下：ミトコンドリアの損傷により、エネルギー生成が低下し、細胞機能が正常に働かなくなります。
• 細胞死の促進：毒素によってミトコンドリアが持つ防御機能が弱まると、細胞死（アポトーシス）が引き起こされ、特に神経細胞に重大なダメージを与えます。

ミトコンドリアを保護する方法

ミトコンドリアの健康を守るためには、環境毒素への曝露を避けることが第一の対策です。しかし、日常生活の中で完全に毒素を避けることは難しいため、ミトコンドリアをサポートする生活習慣を取り入れることも重要です。

• 抗酸化物質の摂取：ビタミンCやビタミンE、コエンザイムQ10など、抗酸化作用のある栄養素を摂取することで、酸化ストレスに対する耐性を高めることができます。
• 適度な運動：適度な運動はミトコンドリアの生成を促進し、エネルギー代謝を向上させます。過度な運動は酸化ストレスを引き起こす可能性があるため、適度な運動を心がけましょう。
• 栄養バランスの整った食事：野菜や果物、ナッツ類などを積極的に摂取し、体内の抗酸化システムをサポートすることが大切です。

まとめ

ミトコンドリアは、私たちの体に必要なエネルギーを供給する重要な細胞ですが、その構造が繊細なため、環境中の汚染物質によって簡単にダメージを受ける可能性があります。大気汚染や農薬、重金属、マイクロプラスチックといった環境毒素がミトコンドリアに悪影響を与えることが報告されており、これによりエネルギー生成が低下し、様々な健康リスクが高まることが懸念されています。ミトコンドリアの健康を守るためには、環境毒素への曝露を避けつつ、栄養素や運動を通じてサポートすることが重要です。

References

1. Tatsuta T, Langer T. Quality control of mitochondria: protection against neurodegeneration and ageing. EMBO J. 2008;27(2):306-314. doi:1038/sj.emboj.7601972
2. Zolkipli-Cunningham Z, Falk MJ. Clinical effects of chemical exposures on mitochondrial function. Toxicology. 2017;391:90-99. doi:1016/j.tox.2017.07.009
3. Cannon JR, Greenamyre JT. The role of environmental exposures in neurodegeneration and neurodegenerative diseases. Toxicol Sci. 2011;124(2):225-250. doi:1093/toxsci/kfr239
4. Chew S, Lampinen R, Saveleva L, et al. Urban air particulate matter induces mitochondrial dysfunction in human olfactory mucosal cells. Part Fibre Toxicol. 2020;17(1):18. doi:1186/s12989-020-00352-4
5. Meyer JN, Hartman JH, Mello DF. Mitochondrial toxicity. Toxicol Sci. 2018;162(1):15-23. doi:1093/toxsci/kfy008
6. Ganguly G, Chakrabarti S, Chatterjee U, Saso L. Proteinopathy, oxidative stress and mitochondrial dysfunction: cross talk in Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease. Drug Des Devel Ther. 2017;11:797-810. doi:2147/dddt.s130514
7. Mold M, Linhart C, Gómez-Ramirez J, Villegas-Lanau A, Exley C. Aluminum and amyloid-? in familial Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2020;73(4):1627-1635. doi:3233/JAD-191140
8. Ball N, Teo WP, Chandra S, Chapman J. Parkinson’s disease and the environment. Front Neurol. 2019;10:218. doi:3389/fneur.2019.00218
9. Islam MS, Azim F, Saju H, et al. Pesticides and Parkinson’s disease: current and future perspective. J Chem Neuroanat. 2021;115:101966. doi:1016/j.jchemneu.2021.101966
10.  Tanner CM, Kamel F, Ross GW, et al. Rotenone, paraquat, and Parkinson’s disease. Environ Health Perspect. 2011;119(6):866-872. doi:1289/ehp.1002839
11.  Giasson BI, Lee VMY. A new link between pesticides and Parkinson’s disease. Nature Neurosci. 2000;3(12):1227-1228. doi:1038/81737
12.  Mochizuki H, Choong CJ, Baba K. Parkinson’s disease and iron. J Neurol Transm. 2020;127(2):181-187. doi:1007/s00702-020-02149-3
13.  Thomas GEC, Leyland LA, Schrag AE, Lees AJ, Acosta-Cabronero J, Weil RS. Brain iron deposition is linked with cognitive severity in Parkinson’s disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2020;91(4):418-425. doi:1136/jnnp-2019-322042
14.  Cheng P, Yu J, Huang W, et al. Dietary intake of iron, zinc, copper, and risk of Parkinson’s disease: a meta-analysis. Neurol Sci.2015;36(12):2269-2275. doi:1007/s10072-015-2349-0
15.  Ci YZ, Li H, You LH, et al. Iron overload induced by IRP2 gene knockout aggravates symptoms of Parkinson’s disease. Neurochem Int. 2020;134:104657. doi:1016/j.neuint.2019.104657
16.  Rahman A, Sarkar A, Yadav OP, Achari G, Slobodnik J. Potential human health risks due to environmental exposure to nano- and microplastics and knowledge gaps: a scoping review. Sci Total Environ. 2021;757:143872. doi:1016/j.scitotenv.2020.143872
17.  Mitrano DM, Wohlleben W. Microplastic regulation should be more precise to incentivize both innovation and environmental safety. Nat Commun. 2020;11(1):5324. doi:1038/s41467-020-19069-1
18.  Cox KD, Covernton GA, Davies HL, Dower JF, Juanes F, Dudas SE. Human consumption of microplastics. Environ Sci Technol. 2019;53(12):7068-7074. doi:1021/acs.est.9b01517
19.  Campanale C, Massarelli C, Savino I, Locaputo V, Uricchio VF. A detailed review study on potential effects of microplastics and additives of concern on human health. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(4):1212. doi:3390/ijerph17041212
20.  Hwang J, Choi D, Han S, Jung SY, Choi J, Hong J. Potential toxicity of polystyrene microplastic particles. Sci Rep. 2020;10(1):7391. doi:1038/s41598-020-64464-9
21.  Sun N, Shi H, Li X, Gao C, Liu R. Combined toxicity of micro/nanoplastics loaded with environmental pollutants to organisms and cells: role, effects, and mechanism. Environ Int. 2023;171:107711. doi:1016/j.envint.2022.107711
22.  Silva CJM, Patrício Silva AL, Campos D, Machado AL, Pestana JLT, Gravato C. Oxidative damage and decreased aerobic energy production due to ingestion of polyethylene microplastics by Chironomus riparius(Diptera) larvae. J Hazard Mater. 2021;402:123775. doi:1016/j.jhazmat.2020.123775
23.  Wang YL, Lee YHL, Hsu YH, et al. The kidney-related effects of polystyrene microplastics on human kidney proximal tubular epithelial cells HK-2 and male C57BL/6 mice. Environ Health Perspect. 2021;129(5):57003. doi:1289/EHP7612
24.  Zhang X, Xia M, Su X, et al. Photolytic degradation elevated the toxicity of polylactic acid microplastics to developing zebrafish by triggering mitochondrial dysfunction and apoptosis. J Hazardous Mater. 2021;413:125321. doi:1016/j.jhazmat.2021.125321
25.  Wu D, Ma Y, Cao Y, Zhang T. Mitochondrial toxicity of nanomaterials. Sci Total Environ. 2020;702(1):134994. doi:1016/j.scitotenv.2019.134994
26.  Natarajan V, Wilson CL, Hayward SL, Kidambi S. Titanium dioxide nanoparticles trigger loss of function and perturbation of mitochondrial dynamics in primary hepatocytes. 2015;10(8):e0134541. PLoS One. doi:1371/journal.pone.0134541
27.  Li J, Zhang B, Chang X, et al. Silver nanoparticles modulate mitochondrial dynamics and biogenesis in HepG2 cells. Environ Pollut. 2020;256:113430. doi:1016/j.envpol.2019.113430
28.  Lehner R, Weder C, Petri-Fink A, Rothen-Rutishauser B. Emergence of nanoplastic in the environment and possible impact on human health. Environ Sci Technol.2019;53(4):1748-1765. doi:1021/acs.est.8b05512
29.  Rochman CM, Browne MA, Halpern BS, et al. Policy: classify plastic waste as hazardous. Nature. 2013;494(7436):169-171. doi:1038/494169a