乳脂肪球皮膜(MFGM)に含まれるスフィンゴミエリンによる運動機能改善効果のメカニズム

運動神経を介して筋肉が動くしくみ

運動神経は、スポーツだけでなく、日常生活も含めた動作全てに関わります。脳からの「動け」という指令(信号)は、運動神経を介して筋肉に伝わり、その結果、筋肉が収縮して体が動きます。
運動神経の末端(運動神経終末)は、筋肉を構成する筋線維の一本一本につながっています(図-1)。そして、この筋線維、一本一本に運動神経からの信号が届きます。1つの運動神経細胞に支配される筋線維群を運動ユニット(motor unit)と呼びます。運動神経と筋線維がつながっている部分を、神経筋接合部 (neuromuscular junction)と呼ばれます。
脳から「動け」という指令が発せられると、運動神経の末端から神経伝達物質であるアセチルコリンが放出されます。このアセチルコリンを筋線維上に存在するアセチルコリン受容体が受け取ると、筋収縮が起こります(図-2)*1
神経筋接合部の形成は、Docking protein-7(Dok-7)とMuscle-specific receptor tyrosine kinase(MuSK)という2種類のタンパク質を必須とします*2 。Dok-7はMuSKの活性化を通して、アセチルコリン受容体を高密度に発現させ、神経筋接合部の形成に関わると考えられています*2-7

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図-1 脳からの指令(信号)が運動神経を介して筋線維に伝わるしくみ

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図-2 神経筋接合部と刺激の伝達

加齢による神経筋接合部の機能低下

男女とも20歳以降、加齢に伴い体力・運動能力は低下していきます*8 。筋力、筋持久力など、ほとんどの項目に低下がみられますが、なかでも敏捷性は、50歳以降、急激に低下していきます*9-10 。花王は、加齢により敏捷性が低下する要因として、神経から筋肉への信号の伝わり(神経筋接合部の機能)に着目しました。

多くの研究結果から、加齢により、筋線維の神経支配がはずれ(脱神経)、不活性となった筋線維が委縮し、筋肉量が減少すると考えられています*11
電子顕微鏡で見ると、若齢ラットでは環状であった神経筋接合部が、老齢ラットでは分断されているのが観察されます*12 。免疫染色で見ると、老齢マウスでは、神経筋接合部におけるアセチルコリン受容体が断片化しているのが観察されます*13 。このような神経筋接合部の変化は、脱神経の前段階とみなされています*11

以上の研究結果より、神経筋接合部は加齢に伴い、構造と機能を維持できなくなるのではないかと考えています。加齢により、神経筋接合部の構造と機能の維持に必要なDok-7およびMuSKの発現がどのように変化するかは明らかになっておらず、研究の着眼点のひとつになります。

そこで、花王は、赤ちゃんの驚異的な成長を支える唯一の栄養源「母乳」に着目しました。そして、乳脂肪球皮膜(MFGM)に含まれるスフィンゴミエリンが、神経筋接合部の機能を改善することを発見し、体を動かす信号の「神経から筋肉への伝わり」に働くことを見出しました。

MFGM(スフィンゴミエリンを含む)の継続摂取による運動神経機能の改善

MFGM(スフィンゴミエリンを含む)の継続摂取が筋力、筋重量、遺伝子発現に及ぼす効果を動物試験で検討しました*14 。試験には、老化促進モデルマウスと、比較のために正常マウスを用いました。23週齢まで飼育した後、以下に示す試験条件で20週間飼育しました。

(1)正常マウス通常食群:正常マウスに通常食を与え飼育
(2)老化促進マウス通常食群:老化促進モデルマウスに通常食を与え飼育
(3)老化促進マウスMFGM食群:老化促進モデルマウスにMFGM食を与え飼育
(4)老化促進マウスMFGM食+運動群:老化促進モデルマウスにMFGM食を与え、自発運動可能な回転カゴのある環境飼育
※MFGM食は乳脂肪球皮膜濃縮物(MFGMを豊富に含む原料)1.0%(スフィンゴミエリンとして0.03%)含有する飼料

 その結果、20週間飼育後、老化促進マウス通常食群のヒラメ筋および長趾伸筋の筋力は正常マウス通常食群に比較して低下していました。一方、老化促進マウスMFGM食+運動群は老化促進マウス通常食群と比較して、筋力が有意に増加しました。(図-3)。同様に老化促進マウスMFGM食+運動群は、老化促進マウス通常食群と比較して、大腿四頭筋の筋肉重量が増加していました(図-4)。さらに、老化促進マウスMFGM食+運動群は、老化促進マウス通常食群と比較して、大腿四頭筋におけるDok-7タンパク発現量が有意に増加し、MuSKタンパク発現量には増加傾向が認められました(図-5)。

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図-3 加齢マウスの筋力におけるMFGM(スフィンゴミエリンを含む)の効果

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図-4 加齢マウスの大腿四頭筋の筋肉重量におけるMFGM(スフィンゴミエリンを含む)の効果

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図-5 加齢マウスの大腿四頭筋におけるDok-7とMuSKの発現とMFGM(スフィンゴミエリンを含む)の効果

神経筋接合部の構造を介したMFGM(スフィンゴミエリンを含む)の運動機能改善の作用機序

MFGM(スフィンゴミエリンを含む)の継続摂取と運動の組み合わせは、Dok-7やMuSKの発現増加を介して、神経筋接合部にアセチルコリン受容体を凝集させ、神経筋接合部の構造と機能の維持に関わるものと考えています。前段のマウスの試験で観察された、筋力および筋肉量の増加は、運動神経から筋肉への信号が伝わりやすくなったことで筋線維がよく働くようになったためと考えています。また、効果の発現のためには、スフィンゴミエリンの代謝物であるスフィンゴイド塩基が重要と考えています。
人においても、MFGM(スフィンゴミエリンを含む)を配合した食品の摂取と運動の組み合わせにより、筋力、筋量、敏捷性および歩行能力の改善が認められています*15-18 。また、このとき、筋放電量の増加が認められたことから、人においても、神経筋接合部の機能改善を作用機序としていることが推察されます。筋放電量は、動作に関する機能を評価する指標のひとつで、運動ユニットの動員を反映するとされています。

MFGM(スフィンゴミエリンを含む)は、運動神経と筋肉をつなぐ神経筋接合部において、脳からの指令(信号)を伝える働きを改善し、運動機能の維持・改善に役立つものと考えられます。また、効果の主体はスフィンゴミエリンと考えています。

引用文献

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