著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：PLoS ONE

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

砂糖の摂りすぎが肥満や慢性疾患につながることから、カロリーがほとんどない甘味料を砂糖の代わりに使う人が増えています。一方で、甘味料が腸内細菌のバランスや代謝に好ましくない影響を与える可能性も指摘されています。骨や筋肉への影響については、中立または有益とする研究と、悪影響を示唆する研究があり、評価は定まっていません。

研究チームは、痛みや動きにくさを伴い、世界で障害の大きな原因となっている筋骨格系の病気に注目しました。対象としたのは、椎間板が傷んでいく椎間板変性、自己免疫による筋肉の炎症である筋炎、関節の軟骨がすり減る変形性関節症、骨がもろくなる骨粗しょう症の4つです。著者らは、甘味料がこれらの病気に関わる可能性のある分子の仕組みを、コンピューター上の解析で探ることを目的としました。

何を調べたか

まず、遺伝子や化学物質の情報を集めた公開データベースから、甘味料と関連づけられている遺伝子と、4つの病気それぞれに関連する遺伝子を集め、両方に共通するものを抽出しました。共通する遺伝子からつくられるタンパク質が互いにどう関わり合っているかを網の目のような図（ネットワーク）にして、その中心に位置する遺伝子を探しました。さらに、それらの遺伝子がどのような体内の働きや信号の経路に関わっているかを統計的に整理しました。こうした手法は「ネットワーク毒性学」と呼ばれています。

次に、4つの病気すべてに共通する遺伝子から得られるタンパク質と、10種類の甘味料との結びつきやすさを計算で予測しました。甘味料は、アルロース、エリスリトール、キシリトール、モグロシド、ステビオシドの天然系5種と、アセスルファム、アスパルテーム、ネオテーム、スクラロース、サッカリンの人工甘味料5種です。分子の形から結合のしやすさを見積もる「分子ドッキング」という手法で、タンパク質の表面全体を対象に結合しうる場所を探しました。最後に、特に強く結びつくと予測された組み合わせについて、分子の動きを時間を追って計算する「分子動力学シミュレーション」を行い、結合が安定して保たれるかを確かめました。

主な結果

甘味料と各病気に共通する遺伝子は、椎間板変性で50、筋炎で53、変形性関節症で80、骨粗しょう症で88見つかりました。ネットワークの中心には、TNFやIL-6、IL-1Bといった炎症に関わる遺伝子や、インスリンなどエネルギー代謝に関わる遺伝子が多く含まれていました。関係する経路としては、炎症反応、エネルギー代謝、細胞のストレス反応、脂質代謝などが挙がりました。著者らはこれを、代謝の乱れが慢性的な炎症を招き、組織へのストレスや損傷につながるという、複数の経路が重なった仕組みとして捉えています。

4つの病気すべてに共通する遺伝子は35個でした。これらのタンパク質と10種類の甘味料の組み合わせ、計350通りについて結合のしやすさを計算した結果、モグロシドとステビオシドが最も強く結びつくと予測されました。それに続いたのはアスパルテーム、ネオテーム、サッカリン、スクラロース、アセスルファムで、アルロース、キシリトール、エリスリトールは比較的結びつきが弱いと予測されました。

タンパク質の側では、炎症に関わる一酸化窒素をつくる酵素NOS2、血中のLDLコレステロールの調節に関わるPCSK9、脂肪酸をつくる酵素FASNが、甘味料と特に強く結びつく上位3つとされました。これらとモグロシド、ステビオシドの組み合わせについて100ナノ秒のシミュレーションを行ったところ、構造のずれは小さい範囲にとどまり、水素結合も保たれていて、結合は安定していると報告されています。

研究の意味と注意点

この研究は、甘味料が筋骨格系の病気に関わるとすれば、どの分子や経路が手がかりになりうるかを、計算によって候補として示したものです。著者らは、計算で得られた結合の強さは理想的な条件での理論値であり、体内で実際に影響が起きることを直接示すものではないと述べています。細胞や動物、人での検証はまだ行われていません。

また著者らは、「量が毒をつくる」という考え方に触れ、人工甘味料の典型的な摂取量（体重1キログラムあたり数ミリグラムの範囲）は、モデルが大きな生化学的変化に必要と予測した濃度より一般に低いと指摘しています。さらに、ステビオシドのように腸内細菌によって分解されてから吸収される甘味料では、元の分子での計算結果が体内で実際に働く物質の作用を表すわけではないことにも注意を促しています。甘味料と骨や筋肉の関係を今後検討していくうえで、調べるべき分子の候補を整理した基礎的な枠組みとして位置づけられる研究です。

原著論文の著者・所属：Tengyao Niu（Department of Spinal Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Xingqing, Yinchuan, China）、Xiao Zhang（Department of Spinal Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Xingqing, Yinchuan, China）、Ye Jia（Department of Basic Medicine, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Huanggu District, Shenyang, Liaoning Province, China）、Zhe Liu（Department of Spinal Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Xingqing, Yinchuan, China）、Donghui Cao（Department of Spinal Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Xingqing, Yinchuan, China）、Yanrong Tian（Department of Spinal Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Xingqing, Yinchuan, China）、Haifeng Yuan（Department of Spinal Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Xingqing, Yinchuan, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Tengyao Niu, Xiao Zhang, Ye Jia, et al. A report on the mechanisms of sweeteners in four musculoskeletal disorders: Insights from network toxicology, molecular docking, and molecular dynamics simulations. PLoS ONE 2026-08-11. DOI: 10.1371/journal.pone.0347282. 原著ライセンス：CC BY.