ハーバード大学T.H.チャン公衆衛生大学院の新たな研究によると、食事制限、またはそれを模倣する遺伝子操作によって細胞内のミトコンドリアネットワークを操作すると、寿命が延び、健康が促進される可能性がある。
研究は、10月26日に『Cell Metabolism』オンライン版に掲載され、、時間の経過とともに細胞のエネルギー処理能力が低下し、それが老化や加齢に伴う疾患につながる仕組みの基礎生物学と、断食期間などの介入が健康的な老化を促す可能性について明らかにしている。
ミトコンドリアは、細胞内でエネルギーを生み出す構造体であり、エネルギー需要に応じて形を動的に変えるネットワークを形成している。この能力は加齢とともに低下するが、それが代謝や細胞機能に及ぼす影響は、これまで明らかでなかった。本研究で研究者らは、ミトコンドリアネットワークの形状の動的な変化と長寿との間に因果関係があることを示した。
研究者らは、C. elegans（線虫）を用いた。この線虫の寿命はわずか2週間であるため、実験室で老化をリアルタイムに研究できる。細胞内のミトコンドリアネットワークは通常、融合状態と断片化状態の間を切り替える。研究者らは、線虫の食事を制限するか、エネルギー感知タンパク質であるAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）を遺伝子操作して食事制限を模倣することで、ミトコンドリアネットワークが融合した「若々しい」状態に保たれることを発見した。さらに、こうした若々しいネットワークは、ペルオキシソームと呼ばれる細胞小器官と情報をやり取りして脂質代謝を調節し、寿命を延ばすことも分かった。
「食事制限や断続的断食のような低エネルギー状態が、健康的な老化を促すことは以前から示されてきました。なぜそうなるのかを理解することは、その恩恵を治療に生かすための重要な一歩です」と、本研究の筆頭著者であるヘザー・ウィアー氏は述べた。同氏はハーバード大学チャン校在籍中に研究を行い、現在はAstex Pharmaceuticalsの研究員を務めている。「今回の発見により、年齢を重ねるにつれて加齢関連疾患を発症する可能性を下げる治療戦略の探索に、新たな道が開かれます。」
「断続的断食が老化を遅らせる仕組みはこれまでの研究で示されてきましたが、その根底にある生物学的な仕組みは、ようやく解明され始めたところです」と述べた。ウィリアム・メア氏は、ハーバード大学チャン校の遺伝学・複合疾患学准教授で、本研究の上席著者である。「私たちの研究は、断食の効果にとってミトコンドリアネットワークの可塑性がいかに重要かを示しています。ミトコンドリアを一つの状態に固定すると、断食や食事制限が長寿にもたらす効果は完全に阻害されます。」
研究者らは次に、哺乳類における断食の効果でミトコンドリアネットワークが果たす役割を検証し、ミトコンドリアの柔軟性の欠陥が、肥満と加齢関連疾患のリスク上昇との関連を説明できるかどうかを調べる予定だ。
ハーバード大学チャン校からは、パラス・ヤオ、カロリーヌ・エスクーバス、レナータ・ゴンサルベス、クリストファー・バークウィッツ、レイモンド・ラボイも著者として参加した。
本研究は、ローレンス・エリソン財団、グレン医学研究財団、米国国立衛生研究所、米国糖尿病協会／カナダ糖尿病協会の資金援助を受けた。
