エナジードリンクによる細胞成長・筋肉細胞への悪影響の可能性
青年やアスリートの間で筋肉への効果を期待してエナジードリンク使用するなら逆効果になるかもしれないという基礎研究結果
Energy Drinks May Negatively Impact Muscle Repair, New Study Finds (medicaldaily.com)
要約
Scientific Reports誌に掲載された新しい研究は、筋肉細胞になる途中の細胞を研究しました。この細胞に、レッドブル、モンスター、ロックスター、セルシオの各ブランドの8種類のエナジードリンクを、4日間の無投与期間後、暴露使用。研究者たちは、異なる強さのエナジードリンクを使用し、細胞の成長と筋肉細胞への発達に有害な影響を与えるかどうかを確認、テストしたすべてのエナジードリンクが筋繊維を形成しにくくし、筋肉の発達に関わる重要なマーカーに影響を与えた。エナジードリンクを分化培地で1：50に希釈した場合、ほとんどのエナジードリンクは細胞死を起こさなかった。しかし、1：5の希釈では、20～30％の細胞が細胞毒性を示し、大きな影響があり、このパターンの唯一の例外はレッドブル・ゼロで、希釈による細胞毒性のこの劇的な変化を示さなかった。
細胞毒性（細胞毒性）とセルシオドリンクの関連性は、セルシオドリンクに含まれる高濃度のカフェインが、他のエナジードリンクと比較して細胞毒性を高めることにつながった。カフェインは、より多く含まれる場合、細胞に対して強い毒性を発揮するため、セルシオドリンクで観察された高い細胞毒性を説明できると記載
Park, Sun Young, Georgia Karantenislis, Hannah T. Rosen, and Hong Sun. “Effects of Energy Drinks on Myogenic Differentiation of Murine C2C12 Myoblasts.” Scientific Reports 13, no. 1 (May 25, 2023): 8481. https://doi.org/10.1038/s41598-023-35338-7 .
分化1日目から4日目まで、免疫蛍光（IF）染色により、MHC＋核（％）および融合指数（％）を評価した。
分化した筋管はMF20（緑）で染色し、核はDAPI（青）で染色した。画像は2つの異なる実験の代表的なものである。スケールバー＝100μm。
(b）エネルギードリンク非存在下での分化した筋細胞を代表するMHC＋核の割合の定量化。棒グラフは平均値±SDで示す。
(C）エネルギードリンク非存在下における、筋細胞の融合率を代表する融合指数の定量化。棒グラフは、平均値±SDで示す。All significance compared to differentiation day 1 in panels (b) and (c) were evaluated using a one-way ANOVA test (*p < 0.05, **p < 0.005, ***p < 0.001, ****p < 0.0001).
(a）モンスターエナジーおよびモンスターウルトラパラダイスを1：50および1：5希釈で処理し、4日間分化させたC2C12細胞の代表的な画像である。細胞は、分化4日後にIF染色により、MHC＋核と融合指数を評価した。分化した筋管はMF20（緑）で染色し、核はDAPI（青）で染色した。画像は2つの異なる実験の代表的なものである。スケールバー＝100μm。モンスターエナジーおよびモンスターウルトラパラダイスを1：50および1：5希釈で処理した後、4日間分化したC2C12細胞におけるMHC＋核の割合
（b）および融合指数
（c）の定量化。
棒グラフは、4つの複製画像からの平均±SDとして表される。同じ処理条件で4日間分化させた細胞におけるMCK（d）およびMyoG（e）の相対的なmRNA発現。Data is represented as means ± SD from triplicate values. All significance compared to the untreated controls in panels B-E were evaluated using a one-way ANOVA test (*p < 0.05, **p < 0.005, ***p < 0.001, ****p < 0.0001).
エナジードリンクは、肉体的・精神的なパフォーマンスを向上させる栄養補助食品として宣伝されることが多く、青年やアスリートの間で人気が高まっている。カフェインやタウリンなどの個々の成分に関するいくつかの研究では、激しい運動後に微小な傷を修復するための筋肉再生における重要なプロセスである筋原性分化に、悪影響または好影響を与えることが報告されています。しかし、様々な配合のエナジードリンクが筋分化に与える影響については、これまで報告されていませんでした。本研究では、様々なエナジードリンクの銘柄が筋分化に与える影響をin vitroで検討することを目的とする。マウスC2C12筋芽細胞を、希釈率を変えた8種類のエナジードリンクのうち1つの存在下で筋管への分化を誘導した。すべてのエナジードリンクにおいて、用量依存的に筋管形成が阻害され、MHC陽性核の割合と融合指数の減少が確認された。さらに、筋原性制御因子MyoGと分化マーカーMCKの発現も低下した。さらに、エナジードリンクの配合が異なることから、エナジードリンク間で筋管の分化・融合に顕著な差異が見られた。本研究は、様々なエナジードリンクが筋原性分化に与える影響を調べた初めての研究であり、エナジードリンクの筋再生における抑制効果を示唆する結果となった。
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序文要約 written with ChatGPT4
エネルギードリンクの成分の大部分は消費者に自由に提供されているため、米国食品医薬品局（FDA）の規制対象にはなっていません6。カフェイン（アデノシン受容体拮抗物）は、中枢および末梢神経系の神経制御経路を活性化することができる刺激物質です6。FDAが推奨する限度値である1日400mgを超えるカフェインの摂取は、不眠症、興奮、不安、消化器疾患のリスクを高めることが関連しています7。タウリン（アミノ硫酸）は動物組織に広く存在する有機化合物で、認知機能の促進や骨格筋収縮機能の調整など、複数の有益な効果があると考えられています6,8。最近の研究では、タウリンが過酷な運動による筋肉の酸化損傷の緩和など、アスリートに対する抗酸化特性を持つ可能性が示唆されています9。グルクロノラクトン（体内で少量生成される天然物質）は、エネルギードリンクに精神的パフォーマンスを向上させる目的で添加されますが、この食品添加物の効果についての研究はまだ十分に行われていません6。新たな研究では、エネルギードリンクの食品添加物（グルクロノラクトン、グルコノラクトン、タウリンなど）が神経毒性を持つ可能性が示唆されています10。エネルギードリンクには大量の砂糖も含まれており、その過剰摂取は不規則な心拍、血圧の乱れ、肥満などの副作用と明確に関連しています11,12,13。エネルギードリンクの一部の成分が不良な健康結果と関連しているという増加する証拠にもかかわらず、エネルギードリンクの摂取が10代の若者やアスリートの健康とウェルネスにどのような影響を与えるかはまだ大部分が不明であります。
筋肉形成または筋肉分化とは、筋芽細胞が細胞周期を永久に停止して多核の筋管を形成し、筋肉特異的遺伝子の発現が徐々に増加するプロセスを指します14,15。脊椎動物の筋肉発達は、胚の筋肉形成と成体の筋肉形成の2つの段階に分けることができます。胚の筋肉形成では、骨格筋は、体節が前方の間葉結合組織のスクレロトームと後方の上皮組織のデルモマイオトームに分化することから派生します16。デルモマイオトームのエパキシアル（背側）リップとヒパキシアル（腹側）リップには、上皮間質転換（EMT）を経て分化・伸長する筋芽前駆細胞があります16。エパキシアルの筋肉は深部背筋を、ヒパキシアルの筋肉は体壁筋および前後肢筋を生成します16。また、非分節化した側軸間葉組織は、眼外筋、咽頭舌骨筋、鰓筋、軸頚筋という4つのカテゴリに分けられる頭顔面骨格筋を生成します16。成体の筋肉形成では、筋組織の維持と修復のために衛星細胞が再活性化します16,17。衛星細胞は骨格筋を修復するために必要な幹細胞集団であり、休止状態では転写因子Pax7を発現しています16。胚と成体の筋肉形成は、筋芽決定タンパク質1（MyoD）、ミオジニン（MyoG）、筋形成因子6（Mrf4）、筋形成因子5（Myf5）を含む筋肉調節因子（MRFs）と呼ばれるコアネットワークによって骨格筋の分化が統制される点で共通しています15,16,18。骨格筋は、体の様々な代謝および機能的要求に応じて常にリモデリングを行う多核線維からなる組織です19。運動による偏心または伸長収縮は筋肉損傷を引き起こす可能性があり、これが筋肉の再生反応を引き起こします19,20。筋肉が損傷すると、筋肉幹細胞（衛星細胞とも呼ばれる）のプールが活性化し、移動、増殖、新たな筋管への分化を行い、損傷した筋線維を修復します16,20,21。衛星細胞の一部は、次の筋肉損傷まで休止状態に戻ります20。筋肉再生は通常、損傷後の最初の4～5日間で始まり、続く3～4週間で完全に修復されます22。最近の研究では、エネルギードリンクの特定の成分が筋肉再生に影響を与える可能性があると示唆されています。これには、カフェイン、タウリン、カルニチンが含まれます23。カフェインは筋肉組織に有害な酸化ストレスを引き起こし、筋肉の再生を遅延させる可能性があります24。また、カフェインの過剰摂取は筋肉のカルシウムホームスタシスを乱し、筋肉痛と筋肉損傷を引き起こす可能性があります25。タウリンとカルニチンは、筋肉のエネルギーメタボリズムを改善し、筋肉の機能を最適化する可能性があります26。しかし、これらの成分が筋肉再生にどのような影響を与えるかについては、まだ多くのことが明らかにされていません。これは新たな研究の興味深いテーマとなっています。
discussion 要約 written with ChatGPT4
エネルギードリンクのブランドは、身体のスタミナ、認知能力、集中力、覚醒度を高めることを強くマーケティングし、若者、学生、アスリート、軍人に特に人気があります。
米国では特に18歳から34歳の男性間で、一人当たりのカフェイン入りエネルギードリンクの消費量が他の国よりも高いです。
エネルギードリンクにはカフェインの他にもタウリン、ビタミンB群、スクロース、グルクロノラクトン、ハーブエキスなどが高濃度に含まれています。
エネルギードリンクの摂取は心筋梗塞、心筋症、不整脈、突然の心臓死などの心血管系に関連した重大な結果と関連していると示されています。
また、腎系、内分泌系、消化器系、精神疾患、神経系に対するエネルギードリンク摂取の悪影響を報告する研究も増えています。
それにもかかわらず、エネルギードリンクの安全性に関する知識には大きなギャップがあり、これらの飲料とその成分に対する研究と規制の不足があります。
この研究では、エネルギードリンクが筋芽細胞の成長と分化に与える影響を比較することを目指しています。
この研究の結果、エネルギードリンクの摂取は筋芽細胞の成長と分化に影響を与えることが明らかになりました。エネルギードリンクの摂取により、カフェインを含むC2C12細胞の成長と分化が抑制されることが示されました。この影響はエネルギードリンクの種類により異なる可能性があり、特にカフェイン含有量が高いCelsius Live FitとCelsius Heatの影響が強く、他のエネルギードリンクに比べて筋芽細胞の分化を最も強く抑制しました。しかし、エネルギードリンクが筋芽細胞の成長と分化に具体的にどのような影響を及ぼすかについては、まだ完全に理解されていません。そのため、今後の研究ではエネルギードリンクの成分に焦点を当て、それぞれが筋芽細胞の成長と分化にどのように影響を及ぼすかを調査することが重要となります。