水素分子がストレス耐性を高める

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結論

水素吸入は、マウスのストレス耐性を高め、うつ様・不安様行動を改善する効果があり、その効果は長期的に持続する可能性がある。

研究の背景と目的

ストレスは、うつ病や不安障害などの精神疾患の主要な原因の一つです。特に慢性的なストレスは、脳内のホルモンバランスや免疫システムに悪影響を及ぼし、精神疾患のリスクを高めます。近年、水素分子の抗酸化作用、抗炎症作用、神経保護作用が注目されています。本研究では、水素ガス吸入がマウスのストレス耐性にどのような影響を与えるのか、またそのメカニズムについて調査することを目的としています。

研究方法

• 対象者（動物モデル）
  • マウス（ICR系統、体重22–24g程度）を使用。総数200匹（5%程度の脱落率を見込み）。
• 介入方法
  • 水素吸入：67%水素/33%酸素（V/V）の混合ガスを1日1–3時間、連続14日間以上行う群を設定。
  • 対照：67%窒素/33%酸素（V/V）のガスを吸入させる群や、生理食塩水投与群、抗うつ薬（フルオキセチン10mg/kg）投与群を設定。
  • 流量・実施時間などの詳細は上記のとおり。期間は主に14日間（必要に応じて28日間）実施。
  • 介入回数や水素ガス濃度以外の詳細な吸入量の記載は論文内に明確な数値記述なし。
• 対照群の設定
  • ストレスを与えない正常対照群（生理食塩水投与）
  • 67%窒素/33%酸素吸入群
  • 抗うつ薬（フルオキセチン）投与群
• 評価方法
  • 急性ストレスモデル：テイルサスペンションテスト（TST）、強制水泳テスト（FST）、オープンフィールドテスト（OFT）、新奇抑制給餌テスト（NSF）
  • 慢性ストレスモデル（CMS）：28日間の軽度ストレス負荷（寒冷暴露、振動、食事制限など）後に同上の行動テストを実施
  • 行動評価（うつ様・不安様行動）に加え、血中ホルモン（コルチコステロン、ACTH）および炎症性サイトカイン（IL-6、TNF-α）濃度をELISAで測定

研究結果

• 主要な数値・統計結果（箇条書き）
  • 急性ストレスモデルにおいて、3時間の水素吸入群でTST・FSTの不動時間が有意に減少（p<0.05前後）。1時間吸入群ではTSTで顕著な変化なしだが、NSFやOFTでは不安様行動を有意に抑制。
  • 慢性ストレス（CMS）負荷マウスのうつ様行動（報酬低下を示すスクロース嗜好低下）が水素吸入群で有意に改善（p<0.01）。
  • 水素吸入群はCMSによる血中コルチコステロンとACTHの上昇を有意に抑えた（p<0.05–0.01）。炎症性サイトカイン（IL-6、TNF-α）の増加傾向も同様に抑制。
  • 思春期（生後28日から14日間）に水素吸入を行った群は、成人期（生後52日以降）に急性ストレス負荷をかけても不動時間などのうつ様行動が減少し、不安様行動も抑制される長期効果を示した。
• 主要な結果に関連する考察
  • HPA（視床下部-下垂体-副腎）系の過剰亢進と炎症性サイトカインの増加がストレス脆弱性やうつ様行動に関与するが、水素吸入によってこれらの上昇が抑制された。
  • 水素の抗酸化・抗炎症作用が脳神経系の保護に寄与し、ストレス耐性を高める可能性がある。
  • 血中や組織内の水素濃度の正確な薬物動態や、どの経路（転写因子やシグナル伝達系）を介して効果が発現するのかは未解明部分があり、さらなる検討が必要。
• 研究の限界
  • マウスモデルでの研究であり、ヒト臨床への直接的な適用には追加検証が必要。
  • 高濃度水素吸入であっても、血中や脳内の実際の水素濃度は計算上の値よりかなり低い可能性がある。
  • 長期の吸入期間や用量依存性など、最適なプロトコール設定は今後の課題。

Appendix（用語解説）

• レジリエンス
• ストレスや困難な状況に対する回復力・抵抗力のこと。心理学や精神医学の分野で使われる。
• うつ様行動・不安様行動
• マウスが示すうつ状態や不安状態とみなせる行動指標のこと。TSTやFSTでの不動時間増加、OFTでの中心部滞在時間減少などで評価。
• HPA軸（視床下部-下垂体-副腎系）
• ストレスを受けた際に活動するホルモン分泌システム。過度に活性化するとコルチコステロンなどの増加を介してストレス関連疾患を引き起こす。
• 炎症性サイトカイン（IL-6、TNF-αなど）
• 免疫反応を調節するタンパク質の総称。過剰に分泌されると脳機能にも悪影響を与え、うつ症状の一因となる可能性が指摘されている。
• テイルサスペンションテスト（TST）・強制水泳テスト（FST）
• マウスを尾部から吊るす、または水中で泳がせるテスト。不動状態の長さが、うつ様行動の程度を反映すると考えられている。
• 新奇抑制給餌テスト（NSF）
• 新しい環境（不安要素）の中で餌を食べ始めるまでの時間を測定するテスト。潜在時間が長いほど不安レベルが高いとみなす。
• オープンフィールドテスト（OFT）
• 箱型の装置の中心部にとどまる時間や移動量から、不安や探索行動、活動量を評価するテスト。

論文情報

タイトル

Molecular hydrogen increases resilience to stress in mice（水素分子はマウスのストレス耐性を高める）

引用元

Gao, Q., Song, H., Wang, X. T., Liang, Y., Xi, Y. J., Gao, Y., Guo, Q. J., LeBaron, T., Luo, Y. X., Li, S. C., Yin, X., Shi, H. S., & Ma, Y. X. (2017). Molecular hydrogen increases resilience to stress in mice. Scientific reports, 7(1), 9625. https://doi.org/10.1038/s41598-017-10362-6

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