私たちの生理的な概日（すなわち24時間）リズムは骨の健康にとって重要です。動物実験では、内在性分子時計に関与する遺伝子が骨において強力な概日発現パターンを示すこと、そしてこれらの時計遺伝子の遺伝的破壊が骨の構造や質に障害をもたらすことが示されています (1,2)。さらに重要なことに、骨リモデリングの循環マーカーは、ヒトと同様にマウスでも日内変動を示し (3,4)、夜勤などによる概日リズムの乱れは、骨リモデリング障害である骨粗鬆症と関連しています（5,6) 。
私たちの体内時計は、夜間に脳内で作られるメラトニンというホルモンによって主に調整されています。体内には4つの異なるメラトニンの供給源があり、それぞれがユニークな働きをしてメラトニンレベルを維持しています(7)。これらの供給源は以下の通りです：
1. 可視光線によって調節される松果体からのメラトニン。
2. 近赤外光（Near Infrared NIR）影響を受けアップレギュレートされるメラトニン。
3. 細胞内のエネルギー工場のようなものであるミトコンドリアから産生されるメラトニン。
4. 食事から摂取するメラトニン、つまり食事もメラトニンレベルに影響します。
私たちは年をとるとメラトニンレベルが低下していきます。エストロゲン、テストステロン、プロゲステロンといった他のホルモンとともに、メラトニンレベルが低下すると、骨を作るときと壊すときのバランスが崩れます。このホルモンのバランスの乱れは、特に閉経後の女性において、骨減少症や骨粗鬆症といった問題を引き起こす可能性があります(8)。
メラトニンは多機能な抗酸化物質であり、古典的な抗酸化物質とは異なるいくつかのユニークな特徴をもっています。例えば、ビタミンCのような古典的な抗酸化物質がそのような反応物質を1つか2つしか消去しないのに対し、メラトニン1分子は最大10個の酸素活性種（ROS）／窒素活性種（NOS）を消去する可能性があります(9)。このメカニズムは、メラトニンと活性酸素との相互作用によって生成される代謝物にも抗酸化能があるためです。メラトニンとその2次、3次代謝産物が連続して活性酸素を消去するこの反応は、フリーラジカルに対するメラトニンのカスケード反応と呼ばれています。さらに、メラトニンには酸化促進活性がほとんどありません。加えて、メラトニンは両親媒性（脂溶性と水溶性の両方）分子であるため、細胞膜と細胞内のすべてのコンパートメントで抗酸化物質として機能します。古典的な抗酸化物質よりも優れたこれらの特徴から、メラトニンはおそらく最も早く進化した抗酸化物質の一つであり、現在でもあらゆる分子を酸化ストレスから守る第一線の防御物質として機能しています。
酸化ストレスに対するメラトニンの保護作用は、単細胞生物、植物から脊椎動物まで記録されています。メラトニンの主な機能は抗酸化作用であり、他の機能は進化の異なる段階で獲得されたものです。これらの後天的な機能には、暗闇のメッセージ伝達 、光周性動物における生殖調節、昼行性動物における睡眠促進、エネルギー代謝調節、抗炎症、抗がん活性などがあります。 メラトニンの欠乏は、神経変性疾患、心臓病、代謝異常、骨粗鬆症、がん、さらには老化を含む様々な疾患と関連しています(10,11,12,13,14,15)。
更年期前後の女性のメラトニン濃度を測定することで、骨粗鬆症になる危険性のある人を特定したり、その予防に役立てたりすることができる、と指摘する臨床医さえいます(16)。例えば、ある研究では、骨粗鬆症の閉経後女性は、健康な骨の若い女性に比べ、メラトニンレベルがかなり低いことが分かりました。このことは、メラトニンを測定することが、骨粗鬆症を診断する新たな方法となる可能性を示唆しています(17)。
メラトニンは、医薬品と比較すると、骨量の減少を防ぐだけでなく、骨の健康維持に役立つため、より安全で代替的な選択肢になる可能性があります。メラトニンは脳だけでなく、腸管・皮膚・口腔内・鼻腔内・膣内のマイクロバイオームや骨髄など、体内の多くの部位で作られるため、骨代謝に大きな影響を与えます(7,18)。
細胞、動物、さらには人間を対象とした研究を含め、メラトニンが骨粗鬆症の予防に対する有用性のエビデンスが増えつつあります。専門家の中には、メラトニンが骨粗鬆症の単独治療になりうると考える人さえいます。例えば、ラットを使ったある研究では、メラトニンは正常なラット及ぼ卵巣摘出による閉経のラットの骨強度を増加させました(19)。さらに、骨密度の低い閉経後の女性を対象にしたRCT研究では、メラトニンを1年間摂取すると、大腿骨頸部と腰椎の骨密度が増加することが判明しました(20, 21)。これらは、メラトニンが骨粗鬆症の治療薬になる可能性を示唆しています。しかし、どれくらいの量のメラトニンを摂取すればよいのか、どれくらいの期間摂取すればよいのか、いつ摂取すれば最良の結果が得られるのかなど、まだわかっていないことも多いが事実です。
メラトニンは、重力がほとんどない宇宙空間にいるときに起こる骨の問題の予防にも役立つ可能性があります。宇宙飛行士はしばしば骨の問題に直面しますが、メラトニンは骨の破壊を遅らせることで助けになるかもしれません(22)。 さらにメラトニンは、骨の再生を助けたり、放射線や骨折による損傷から骨を保護する材料にも使われ始めています(23)。
ほとんどのメラトニンサプリメントは生理的用量を遥かに超えていることを考えると、概日リズムを調整することで内因性メラトニンの産生を助けるほうが安全ですし、お金もかかりません。概日リズムの調整は、実は朝の習慣から始まります。その理由は、朝に分泌されるコルチゾールも骨の代謝にも大きく関与しており、夜間のメラトニン分泌は、午前中にどれだけ日光を浴びたかに強く影響されるからです。
次回の記事では、メラトニンの多面的な機能と、骨と全身の健康のために概日リズムを最適化することの重要性についてお話ししたいと思います。
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