54（20）―― 亜鉛栄養治療研究

2巻2号

2012

骨粗鬆症と亜鉛
ながさき内科・リウマチ科病院

要

内分泌・骨代謝科

藤山

薫

約

骨格筋は生体内亜鉛の主要な存在部位であり，亜鉛代謝を介して骨代謝に影響する可能性がある．一方，筋組織は体重荷重や筋力などの力学的作用を介して骨に anabolic に作用することが知られている．骨粗鬆症と亜鉛欠乏症の関連を明らかにするには，骨格筋が 2 つの作用機序を通して骨組織に影響を及ぼす可能性を十分に考慮する必要がある．
関節リウマチ（RA）患者では，骨粗鬆症や亜鉛欠乏を合併する比率が明らかに高いことに加え，女性 RA 患者ではサルコぺニア（筋肉減少症）様の体組成異常を呈する患者比率が高い．
女性 RA 患者では，筋肉の骨への力学的な作用を最小化でき，亜鉛欠乏の影響を検出しやすいと考え亜鉛欠乏の骨粗鬆症化への影響について検討を行った．
亜鉛欠乏は筋の力学的影響とは独立した，明らかな骨粗鬆症危険因子であり，その影響度は腰椎においては体重と同等以上と考えられた．RA 患者の症候学的特徴は，加齢に伴い多くの高齢者に認められるものであり，原発性骨粗鬆症においても亜鉛欠乏の関与は十分考慮されるべきである．
生体内亜鉛の恒常性の維持において，骨代謝回転に伴う付随的亜鉛出納により，骨組織も一定の亜鉛緩衝作用を果たすと考えられる．今日の骨粗鬆症治療の主役であるビスフォスフォネート（BP）製剤治療は骨代謝回転の抑制により骨粗鬆症化を強力に抑制する一方，亜鉛欠乏を増悪させる可能性があると考え，BP 治療効果に及ぼす亜鉛補充の影響を検討した．亜鉛補充は BP 治療効果不十分例の骨量増加作用改善に極めて有用であり，その効果は BP 治療によって顕在化した亜鉛欠乏によるビタミン D3 作用不全の改善によるものと考えられた．亜鉛
代謝と骨代謝の接点として，ビタミン D3 作用の重要性が明らかとなった．

はじめに
亜鉛は骨代謝に密接に関連するアルカリフォスか否か，（2）亜鉛代謝と骨代謝のクロストーク機構は何か，の 2 点に関する自らの臨床研究を紹介し，考察を加える．

ファターゼをはじめとする様々な酵素の補酵素として，ビタミン D3 受容体蛋白などの構成因子として重要な役割を有する細胞内偏在微量元素である．しかし，ヒト骨粗鬆症の病因や病態に及ぼす亜鉛代謝の影響についての報告は乏しく，不明な点が多い．
本稿では（1）亜鉛欠乏は骨粗鬆症の危険因子

1．亜鉛欠乏は骨粗鬆症の危険因子か否か
a．亜鉛欠乏の評価指標と筋代謝の重要性
ヒト骨粗鬆症の病因・病態と亜鉛代謝との関連に関しては，血中亜鉛濃度を比較し，患者の血中55（21）

亜鉛濃度は正常者よりも低いといった報告がなさしても骨代謝に大きな影響を及ぼす．よって筋量れている．しかし，亜鉛欠乏が骨粗鬆症の危険因が多いことは亜鉛欠乏に傾きにくくなると予測さ子であると考えるには，不十分であると言わざるれるが，骨に作用する力学的作用も増大し，骨粗を得ない．

鬆症化を抑制するだろうと考え得る．筋量の影響

これまでの報告の問題の第 1 点は，亜鉛は細胞内偏在微量元素であり，単なる血中濃度による充足度の推定には限界があることである．問題の第2 は，骨格筋は骨と亜鉛の関連性を検討するうえは，亜鉛代謝と骨力学的作用の 2 面性を持つことに留意しなくてはならない．

b．老化促進モデルとしての関節リウマチで非常に重要な要素であるが，その役割を正しく関節リウマチ（RA）患者には，骨粗鬆症が高考慮した研究がなされていないことである．骨格頻度に合併することはよく知られているが，その筋は生体内亜鉛の約 60％が存在する最大の生体病態には不明な点が多い．これまでの検討で，（1）

内亜鉛プールであり（表 1），亜鉛恒常性の維持

血清亜鉛濃度低値（60 μg ／ dL 未満）を呈する患に重要な臓器である一方で，骨格筋は体重として者が，高率（36.2％）に存在すること（図 1），（2）の重力負荷および筋運動による力学的負荷装置と体組成では，同年齢の原発性骨粗鬆症患者に比べ，表1
組織
骨格筋
骨皮膚
肝臓
脳腎臓
心臓
毛髪
血漿

健常成人（体重 70kg）における生体内亜鉛の分布

湿重量 1g 当たりの亜鉛含有量（μg）
5110032581155231501

全亜鉛量に占める割合（％）
57
29651.50.70.4＜ 0.1＜ 0.1P<0.05

Zn（μg/dL）1201008060

Normal reference range（文献 1 より引用）

40PO
図1RA骨粗鬆症患者の血清亜鉛濃度

全例，骨粗鬆症治療歴のない閉経後女性．
PO（原発性骨粗鬆症）群：（n ＝ 129，71 ± 8.7 歳），RA（関節リウマチ）群：（n ＝ 152，65.5 ± 11.2 歳）．
血清亜鉛濃度 60 μg ／ dL 未満を示した患者割合は，PO 群：17.8％，RA 群：36.2％であった．

56（22）―― 亜鉛栄養治療2巻2号

2012㪫㫆㫋㪸㫃㩼㪣㪼㪸㫅䋨㒰⢽⢌₸䋩( % ) 㪈㪇㪇㪏㪇㪍㪇㪋㪇㪈㪇㪉㪇㪊㪇㪋㪇㪙㪤㪠
図2RA 患者の体組成異常

同じ BMI であっても，RA（○，n ＝ 183）患者の除脂肪率は対照（■，Age-，Sex-，BMD-matched control，n ＝ 646）者に比して低い．

除脂肪量率（ほぼ骨格筋量の割合に相当）が低い（図 2），といった特徴が認められることを明らかにしてきた．つまり，女性 RA 患者では低骨量，低亜鉛血中濃度，低筋肉量といった高齢者の特徴示した）．

d．亜鉛不足率と骨量
骨量と体重，筋肉量率，亜鉛欠乏率は，相互に交絡因子であった．そこで，多変量解析を行ったが促進されていると考えられる．
このような症候学的特徴を有する RA 患者で結果を表 2 に示す．腰椎骨量では，亜鉛不足は体は，筋肉の力学的影響が小さく，亜鉛代謝と骨粗重と同等以上の影響因子であり，大腿骨頚部でも，鬆症化の関連について感度よく検討を行いうるも体重よりは弱いものの有意の影響因子であることのと考え研究を行ったので，その成績の概要を提が示唆された．
さらに，図 3 に示したように，体重で補正した示する．

亜鉛欠乏率を用いても腰椎骨量は亜鉛欠乏の程度

c．亜鉛欠乏率と負の相関を示し，亜鉛欠乏は骨格筋代謝異常と初診時の血清亜鉛濃度をα，プロマック D 錠150mg ／日（亜鉛量として，日量 33.9mg ／日）をは独立した骨粗鬆症の危険因子であることが強く示唆された．

6 か月間投与したのちの血清亜鉛濃度をβとし，RA 女性患者に高率に認められる骨粗鬆症，亜亜鉛欠乏率＝（β−α）／βとして検討を行った．

鉛欠乏症，サルコぺニアの合併は，高齢化により必要量以上の亜鉛投与を長期間行い，平衡状態と非 RA 患者にも多く合併する病態であり，原発性なった際の血中濃度βは，個々の患者の生体内亜骨粗鬆症においても亜鉛欠乏が関与する患者が存鉛貯蔵庫の大きさを反映すると考えたからである

在することは確実だと考えられる．

（実際，βは，除脂肪量率≒筋肉量率との相関を
表2
腰椎骨密度
大腿骨頚部

体重0.2775 ＊
0.3917 ＊＊多変量相関係数
除体脂肪率−0.16029−0.2755 ＊

亜鉛欠乏率−0.3641 ＊＊−0.1879 ＊＊＜ 0.05，＊＊＜ 0.01

57（23）

㪄㪈㪄㪉

ᄢ⣽㛽㗖ㇱ
( T-score )⣶ᬁ㛽ኒᐲ( T-score )㪄㪈㪄㪊㪄㪋㪄㪌㪄㪍

R2=0.13096
p<0.03㪄㪉㪇 㪄㪈㪇㪇 㪈㪇㪉㪇 㪊㪇㪋㪇㪄㪉㪄㪊
R2=0.134043
P=0.055㪄㪋㪇㪌㪇㪌㪈㪇 㪈㪌 㪉㪇㪉㪌㪊㪇 㪊㪌૕㊀⵬ᱜ੝㋦ᰳਲ₸䋨䋦䋩
図3

亜鉛欠乏と骨密度亜鉛欠乏率および骨密度と共に相関を示し，骨密度に大きな影響を及ぼす体重で補正しても亜鉛欠乏率は骨密度と負の相関を示した．

2．亜鉛代謝と骨代謝のクロストーク機構量が増加する（remodeling transient）．その後，骨吸収の抑制に伴い骨形成も低下していく．よっa．骨代謝と亜鉛て BP 治療では，投与後早期に remodeling transient による明確な骨塩量増加が認められた後，骨組織は生体内全亜鉛量のおよそ 1 ／ 3 弱を含有するとされる（表 1）．
骨組織に蓄えられる亜鉛の多くは，骨代謝回転remodeling 時間の延長に伴う石灰化（＝ 2 次性石灰化）の亢進によって，緩徐な骨塩量の増加が続くとされる．に付随して骨器質中に蓄えられ骨代謝回転に伴っ骨塩量の増加が骨折抑制効果に占める割合につて血中に放出されるものと考えられている．現在

いては議論があるところであるが，主要な因子でまで亜鉛濃度の変化が骨代謝回転を調節し，骨組あることに異論は無く，BP の治療成績の向上に織の亜鉛出納を調節するようなメカニズムは知ら骨塩量の増加は重要である．欧米からの大規模臨れていない．生体内の亜鉛恒常性の維持は，第一床試験報告では，明確な骨塩量増加期間は 3 年程

義的に上部消化管からの吸収率の調節と腸管から度とされる．しかし，本邦での検討では概ね 2 年の内因性亜鉛の分泌によって行われ，骨の主要な程度と考えられ 2），欧米に比べて短いが，その原役割は生体内亜鉛変動，特に欠乏状態に対する緩因は不明である．

衝材的なものと考えられよう．

b．ビスフォスフォネート（BP）製剤による骨粗鬆症治療

c．BP 治療における亜鉛補充の有用性
原発性骨粗鬆症患者には高齢者が多く潜在的な亜鉛欠乏状態の合併が多いと予想される事，BPBP 製剤は，骨吸収を強力に抑制する薬剤であ治療時による骨代謝回転の抑制は骨代謝回転依存る．アレンドロネートなどの第 2 世代以降の製剤的な亜鉛緩衝剤としての骨の機能を低下させ，亜は，今日の骨粗鬆症治療薬の主役となっている．

鉛欠乏に対する耐性を弱める可能性が考えられる

骨吸収と骨形成は相互に強く関連し合い，これ事，欧米に比べ日本食は亜鉛含量が比較的少ないをカップリングと呼ぶ．BP 製剤により骨吸収をと予想される事，以上の観点から BP 治療時の骨選択的に抑制すると，カップリングしていた骨形塩量増加量や期間の向上を目的に亜鉛補充療法の成はしばらくの間抑制を受けず，結果として骨塩併用を試みたのでその成績を紹介する．

58（24）―― 亜鉛栄養治療

2巻2号

2012

ビタミン D の充足状態による影響を除く目的充の前後で 1,25（OH）
2D 濃度に変化は無く，亜鉛でアレンドロネートと活性型ビタミン D3 製剤の補充は活性型ビタミン D3 作用の改善を通じてア併用治療を原発性骨粗鬆症患者に行い骨塩量を観レンドロネートの骨塩量増加作用を改善したと考察した．大部分の症例で 2 年以内に骨塩量はプラえられた．

トーとなり，そのような症例にプロマック 1g ／日（亜鉛量として，日量 33.9mg ／日）を併用開始した．

d．骨代謝における亜鉛の作用点

図 4 に示すように亜鉛補充療法は骨塩量の再増

主に in vitro 亜鉛添加実験系により，亜鉛が加をもたらし，極めて有効であると考えられた．

insulin-like growth factor-I，transforming

興味深い点は，このような骨塩量の増加は血中のgrowth factor- βなどの成長因子の合成や作用を亜 鉛 濃 度 や そ の 増 加 率 で は な く， 血 中 の 1,25

増強し，骨器質蛋白の合成や骨芽細胞系細胞の増．さら（OH）
2D 濃度と相関したことである（図 5）

殖を促進しうる事，エストロゲンの骨芽細胞系細に，亜鉛補充前には認めることが出来なかった血胞増殖効果を増強しうる事などが報告されてき中の骨型アルカリフォスファターゼと 1,25（OH）
2Dた 3,4,5）．しかし，これらの骨同化的な作用がもた濃度の相関，腎カルシウム排泄（fractional ex-

らされる機序については不明の点が多い．

cretion of calcium）の副甲状腺ホルモンによる調

骨代謝に密接な作用を有するホルモンであるビ節が亜鉛補充後には明確に認められるようになっ

タミン D（VD）は，レチノイド X 受容体とヘテた（図 6）．骨型アルカリフォスファターゼは遺ロダイマーを形成したビタミン D 受容体（VDR）

伝子転写活性を 1,25（OH）
2D3 が促進する事が明らに 結 合，D-VDR 複 合 体 が 特 異 的 な DNA 配 列

かにされており，副甲状腺ホルモンによる腎尿細（vitamin D responsive element：VDRE）に結合管のカルシウム再吸収の調節には 1,25（OH）
2D3 作

し，標的遺伝子のプロモーター活性を調節する事用の存在が必要である事が知られている．亜鉛補でその作用を発揮する．亜鉛が VD 標的遺伝子の੝㋦⵬ల㐿ᆎᓟ䈱⣶ᬁ㛽Ⴎ㊂ᄌൻ₸

੝㋦⵬ల⟲

10%
9.0㫧5.6%䊒䊨䊙䉾䉪 1g/ᣣ䉝䊧䊮䊄䊨䊈䊷䊃 5mg/ᣣ䋫1㱍(OH)D3 0.5㱘g/ᣣ⣶ᬁ㛽Ⴎ㊂0%1.7㫧1.9%੝㋦㕖⵬ల⟲m㫧SD p<0.001

図4

亜鉛補充によるアレンドロネート治療効果の改善

アレンドロネート治療による腰椎骨塩量の明確な増加が認められなくなった原発性骨粗鬆症症例に亜鉛補充を開始．
2 年間の補充併用療法で 9％程度の骨塩量増加が認められたが，非補充群では維持に留まった．

59（25）⣶ᬁ㛽Ⴎ㊂ᄌൻ₸䋨%䋩
⣶ᬁ㛽Ⴎ㊂ᄌൻ₸䋨%䋩

20R2 =0.476, p<0.0520

䂾 䂾䂾䂾䂾䂾0䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾

6080100䂾

䂾0ⴊᷡ੝㋦(Ǵg/d)

図5䂾䂾䂾䂾䂾䂾 䂾䂾䂾 䂾䂾䂾䂾 䂾䂾䂾

5070
1,25(OH)2D(pg/ml)

90

亜鉛補充後の腰椎骨塩量変化率と血清亜鉛・活性型ビタミン D 濃度

亜鉛補充後の腰椎骨塩量増加率は補充後の血清亜鉛濃度ではなく，1,25（OH）2D 濃度と有意の正相関を示した．

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䋨U/L䋩

FECa (%)

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㪏㪇

R2 =0.585,p<0.001䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾 䂾䂾䂾䂾䂾䂾 䂾䂾

R2 =0.504,p<0.001㪈㪇図6㪍䂾䂾䂾䂾䂾䂾䂾 䂾䂾䂾䂾㪏㪇㪉㪇㪋㪇

1,25(OH)2D

IPTH(pg/ml)(pg/ml)㪍㪇

亜鉛補充後の活性型ビタミン D 濃度と骨型アルカリフォスファターゼ，副甲状腺ホルモンと fractional
excretion of calcium の相関

亜鉛補充前には認めることが出来なかった活性型ビタミン D 濃度と骨型アルカリフォスファターゼ，副甲状腺ホルモンとFECa（fractional excretion of calcium）の相関が，補充後には明確に認められた．

発現を調節しうる事，その機序に関しては比較的定的な意味を持つが，亜鉛は VDR の DNA 結合に検討が進んでいる．

領域の構造に重要な役割を果たす 6,7）．VDR とVDR の 3 次構造は VDRE への結合にとって決VDRE の 結 合 に は VDR 蛋 白 1mol あ た り 2mol

60（26）―― 亜鉛栄養治療2巻2号

2012の 亜 鉛 イ オ ン の 存 在 が 必 要 で あ り，VDR 蛋 白が報告されており 9），他の亜鉛関連転写因子によ1mol あ た り 4mol ま で の 亜 鉛 イ オ ン の 存 在 はる転写活性の亢進の他，VDR-VDRE 複合体の形

VDR-VDRE 複合体の形成に促進的に作用するが，成促進によるものである可能性が考えられよう．

それ以上の亜鉛イオンの存在は VDR-VDRE 複合

今回の成績からも，ヒト生体においても亜鉛代謝体の形成を阻害するという 8）．細胞外亜鉛濃度は，が，ビタミン D の作用を介し，骨代謝と密接なVDR 数や VD と VDR の結合親和性に影響する関連を持つことが強く示唆される．

事無しに VD 標的遺伝子の発現を増強させうる事◆文

献――――――――

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In：Zinc in Human Biology（Mills CF, ed）,Springer-Verlag, London, pp1-14, 1989of the steroid effect by zinc. Res Exp Med（Berl） 191：145-154, 19916）Craig TA, Veenstra TD, Naylor S, et al：Zinc2）Kushida K, Shiraki M, Nakamura T, et al：binding properities of the DNA binding domain of

Alendronate reduced vertebral fracture risk inthe 1,25-dihydrxyvitamin D3. Biochemistry 36：

postmenopausal Japanese women with osteoporosis：a 3-year follow-up study. J Bone MinerMetab 22：462-468, 2004
3）Yamaguchi M, Hashizume M：Effect of beta-10482-10491, 19977）Craig TA, Benson LM, Tomlinson AJ, et al：
Analysis of transcription complexes and eﬀects ofligands by microelectrospray ionization mass

alanyl-L-histidinato zinc on protein components inspectrometry. Nature Biotech 17：1214-1218, 1999

osteoblastic MC3T3-El cells：increase in osteocalcin,8）Veenstra TD, Benson LM, Craig TA, et al：Metalinsulin-like growth factor-I and transforming

mediated sterol receptor DNA complex association

growth factor-beta. Mol Cell Biochem 136：163-and dissociation determined by electrospray

169, 1994

ionization mass spectrometry. Nature Biotech 16：4）Matsui T, Yamaguchi M：Zinc modulation ofinsulin-like growth factor's effect in osteoblastic
MC3T3-E1 cells. Peptides 16：1063-1068, 1995
5）Yamaguchi M, Kitajima T：Eﬀect of estrogen onbone metabolism in tissue culture：enhancement262-266, 1998
9）Lutz W, Burritt MF, Nixon DE, Kao PC, Kumar
R：Zinc increases the activity of vitamin
D-dependent promoters in osteoblasts. Biochem
Biophys Res Commun 271：1-7, 2000