水溶性ケイ素が爪の縦割りを回復させる？

以下の論文を紹介する所以は以下の通りです。

最近、知人のお子さん、が歯医者に行ったときに、お子さんが爪が縦割りしているのに対して、（歯医者でも使う？）水溶性ケイ素が効果があるかもしれない、と勧められた。そこで試しに、水溶性ケイ素液をお子さんに投与し続けてみたら、縦割り爪が治った。

ということで、その水溶性ケイ素が小生にも送られてきた。小生は左足の親指の発育が悪くて、この10年間は爪が縦割りしているのである。

ケイ素は植物では必須元素ではないが植物によってはあった方が好ましい（beneficial element)元素とされている。なかでも稲は最もケイ酸要求量が高い作物である、食品とケイ素含有量が高い作物は、カラスムギ、キビ、大麦などイネ科に多く、ジャガイモも、青のりにも含まれる。

人体にとっては、ケイ素が欠乏すると以下の症状が現れるとされている。骨密度の低下、関節の弱化、爪の縦割れ、皮膚のたるみ、抜け毛、髪の細化、動脈硬化の進行、血管の脆弱化等など。

そこで今回はAIを用いて、ケイ素が遺伝子発現に関与する場合があるかどうかを調べてみたところ、以下の論文が見つかったので紹介する。
しかしなかなか爪の縦割れの回復までのメカニズムの解明には至らないようだ。





正珪酸（Si(OH)4）は、miR-146aの発現を上昇させることでNF-κBの活性化を阻害し、体外で骨芽細胞の分化を促進する

Acta Biomaterialia
Volume 39, 15 July 2016, Pages 192-202

要約
過去40年間に蓄積された証拠は、食事由来のシリケートおよびシリケートを含む生体材料が骨形成に有益であることを示唆しています。しかし、シリケートが骨細胞に及ぼす正確な生物学的役割は、依然として不明確で議論の的となっています。本研究では、正珪酸（Si(OH)4）がヒト間葉系幹細胞（hMSC）の骨芽細胞分化をin vitroで促進することを報告します。分子メカニズムを解明するため、差分マイクロRNAマイクロアレイ解析を用いて、Si(OH)4がhMSCの骨形成分化過程中にマイクロRNA-146a（miR-146a）の発現を有意に上昇させることを示しました。Si(OH)4 によるmiR-146aの発現プロファイルは、定量RT-PCR（qRT-PCR）によりさらに検証され、
miR-146aがhMSCの骨芽細胞分化の後期段階で発現が上昇することが示されました。 anti-miR-146aによるmiR-146a機能の阻害は、MC3T3前骨芽細胞の骨形成分化を抑制しましたが、Si(OH)4 処理は骨芽細胞特異的遺伝子の転写、アルカリフォスファターゼ（ALP）の産生、および鉱物化を促進しました。さらに、ルシフェラーゼレポーターアッセイ、ウェスタンブロッティング、酵素結合免疫吸着法（ELISA）、および免疫蛍光法により、Si(OH)4がTNFa誘発性NF-jB活性化を抑制することが示されました。NF-ｋBは、骨芽細胞の骨形成を抑制するシグナル伝達経路であり、既知のmiR-146aの負のフィードバックループを介して作用します。

意義の声明
40年以上にわたる蓄積された証拠は、シリケートが骨形成に有益であることを示唆しています。しかし、シリケートが骨細胞に及ぼす生物学的役割は、依然として不明確で議論の的となっています。本研究では、シリケートの最も単純な形態であるSi(OH)4が、ヒト間葉系幹細胞の骨芽細胞分化を刺激することを報告します。 私たちは、Si(OH)4で処理された骨細胞における発現シグネチャとしてmiR-146aを同定しました。さらに、骨細胞におけるmiR-146aの解析から、Si(OH)4がmiR-146aの発現を上昇させ、NF-kBの活性化を拮抗することが示されました。また、Si(OH)4は同じNF-kB経路を不活性化し、破骨細胞の形成を抑制することも示されました。
当研究の成果は、第3世代の細胞と遺伝子に影響を与えるバイオマテリアルの開発に重要であり、シリケートとmiR-146aが骨骨折の予防と治療のための医薬品として活用できる可能性を示唆しています。


参考１： miR-146aとは？

miR-146a（マイクロRNA-146a）は、約22塩基のノンコーディングRNAで、タンパク質を作らずに遺伝子の発現を調整する役割を持っています。特に、免疫反応や炎症の制御に関与していることで知られています。

参考２：NF-κBとは？

NF-κBは、炎症・免疫・細胞生存・骨形成などに関与する転写因子で、細胞がストレスや刺激を受けたときに、特定の遺伝子の発現を促す役割を果たします。




大まかなスキームの説明.
Si(OH)4が骨細胞に与える効果の提案されるメカニズム。
破線の赤い線は、Si(OH)4がNa+-HCO3共輸送体（NBC-1）を介して細胞内にどのように侵入するかが不明であることを示しています。細胞内では、Si(OH)4は内在性miR-146の発現を誘導するか、またはNF-κBの活性化を抑制する可能性があります。NF-jBの 阻害は、骨芽細胞前駆細胞の分化に必要なマスター転写因子Runx2の 活性化を阻害します。このNF-jBの活性化阻害は、 破骨細胞前駆細胞の分化に不可欠な転写遺伝子NFATc1の発現も阻害します。したがって、Si(OH)4はmiR-146aを介してNF-κBの活性化を拮抗させることで、 骨芽細胞の分化を促進し、破骨細胞の分化を抑制し、 骨リモデリングにおける潜在的な役割を示唆しています。

図6.
可溶性シリカ酸は体外で細胞外マトリックスの形成を促進したが、鉱物化を抑制した。（a）シリカ酸はコラーゲンの発現を増加させた。これはシリウスレッド/ファストグリーン染色により示された。シリウスレッドは線維状コラーゲンの[Gly-X-Y]n螺旋構造に特異的に結合し、ファストグリーンは非コラーゲン性タンパク質に結合する。(b) 可溶性シリケートがカルシウム沈着を抑制するメカニズムの提案。可溶性シリケートオリゴマーは中性緩衝液中で脱プロトン化され、Ca2+を引き寄せてイオンクラスターを形成し、コラーゲンネットワーク周辺のCa2+濃度を低下させ、Ca2+沈着を抑制する可能性がある。