要約:
骨は、体を支え、カルシウムを貯蔵し、血球を生成するなど、人体において重要な役割を果たしていますが、科学者たちは、骨がこれまで過小評価されていた機能も持っている可能性があることを発見しました。それは、機械的ストレスを感知することによって、他の器官を保護できるタンパク質を放出し、それによって体全体の老化プロセスに影響を与えるというものです。
中国の研究チームによる新しい研究では、マウスの脛骨に定期的に穏やかな機械的圧力を加えると、骨の健康が改善されるだけでなく、脳、肝臓、筋肉、免疫系にも良い影響を与えることがわかりました。治療を受けた高齢マウスの寿命中央値は平均 9.4% 延長し、これは約 80 日の延長に相当します。
この研究は広州南方医科大学の科学者によって主導され、機械的な力を感知できる骨細胞の一種である骨細胞に焦点を当てました。それらは骨組織内に広く分布しており、骨の圧力や変形を感知し、骨組織の代謝を調節することで骨が運動や身体の負荷に適応するのを助けます。
研究者らは、マウスとヒトの両方の骨組織における PIEZO1 タンパク質レベルが加齢とともに徐々に減少することを発見しました。 PIEZO1 は、外部の機械的刺激を細胞内の生物学的信号に変換できる機械感受性イオン チャネルであり、骨細胞がストレスを感知するプロセスにおいて重要な役割を果たします。
このメカニズムをさらに理解するために、研究者らはまず成体マウスの骨細胞の PIEZO1 チャネルを化学的に破壊しました。これらのマウスは老化の兆候が著しく加速しており、その影響は骨そのものに限定されないことが判明した。脳、肝臓、筋肉などの複数の臓器も影響を受け、寿命中央値は雌マウスで約11％、雄マウスで13％短縮した。
この発見により、研究チームは新たな疑問を提起しました。機械的圧力を感知する骨の能力が弱まると老化が促進されるのであれば、逆に、積極的に適度な圧力を骨に加えれば老化を遅らせることができるのでしょうか?
このアイデアをテストするために、研究者らは、生後 20 か月からマウスの脛骨にわずかなリズミカルな圧力を加える特殊な機械的負荷装置を設計しました。この年齢はマウスにとって老齢と考えられています。実験ではマウスに麻酔をかけ、装置を通して脛骨に小さな負荷を繰り返し与え、体の変化を観察した。
結果は驚くべきものでした。骨に機械的刺激を受けたマウスは長生きしただけでなく、血糖調節と骨構造も改善されました。研究者らはまた、これらのマウスの複数の臓器における炎症指標と細胞老化マーカーが減少していることも発見した。すでに老化の兆候を示していた免疫システムも、より若々しい状態を示しました。特に、骨髄内の血球の生成に関与する組織にプラスの変化が見られました。
研究チームはさらに、骨が他の器官に信号を伝達する特定のメカニズムを調査しました。
彼らは、機械的骨刺激を受けたマウスの血漿を他の年老いたマウスに移したところ、後者でもある程度の健康状態の改善が見られたことがわかりました。これは、骨が機械的に刺激された後、全身組織に影響を与える可能性のある生理活性物質が血液中に現れる可能性があることを示しています。
多くの注目を集めている物質の 1 つは、色素上皮由来因子 (PEDF) です。これは、複数の組織保護効果を持つタンパク質です。この研究では、骨に機械的負荷がかかった後、マウスの血液中のPEDFレベルが大幅に増加したことがわかりました。さらなる実験では、このタンパク質を高齢のマウスに直接注射すると、多くの老化指標が改善され、認知能力と身体活動のパフォーマンスが向上する可能性があることが示されました。
これは、骨が運動器系の受動的な支持構造であるだけでなく、機械感知やタンパク質分泌を通じて全身の生理学的調節にも関与している可能性があることを意味します。運動による健康上の利点は、筋肉の活動や心肺機能の改善だけでなく、骨から他の臓器に放出される化学信号からも部分的に得られる可能性があります。
この発見は、今年初めの別の研究の興味深いエコーです。当時、科学者たちは、単独で収縮できる小さな筋肉組織をマウスに移植することによって、代謝、骨密度、その他の健康指標が改善されることを観察しました。 2 つの研究は合わせて、注目に値する方向性を示しています。筋肉と骨は体の動きを可能にする役割があるだけでなく、動きの際に他の組織に影響を与える生物学的信号も放出します。
しかし研究者らは、現在の結果からは人間が骨を絞ることで寿命を延ばせると直接推論することはできないと強調した。この実験はマウスで完了しました。同じ機械的刺激方法が人間にも同様の効果をもたらすことは証明されておらず、この方法が人間の寿命を 10% 近く延長できるという証拠もありません。
さらに、研究者らは、完全な老化防止効果を生み出すために骨の機械的刺激に PEDF が必要かどうかを判断していません。他のタンパク質、免疫系の変化、さまざまな細胞シグナル伝達経路も関与している可能性があります。
研究では、週に 2 回すねにストレスを与えることが、ウォーキング、水泳、筋力トレーニングによる全体的な健康上の利点に代わるということも証明されていません。 New Atlasは、本当の懸念は骨が何らかの特別な方法で圧迫されることではなく、この研究により身体活動と骨の力学的知覚との深い関係がさらに明らかになったと指摘している。
将来の研究でヒトにおけるこのメカニズムが確認できれば、科学者は骨の機械感覚系をターゲットとした治療法を開発できる可能性があり、病気、運動機能障害、または体力の衰えにより定期的な運動を行うことが困難な人々に新たな健康介入手段を提供できる可能性があります。
関連する研究結果は、雑誌「Cell Metabolism」に掲載されています。この研究は、運動が老化を遅らせる理由を理解するための新しい生物学的説明を提供します。また、骨は従来の認知よりもはるかに活発である可能性があることも示唆されています。これらは体をサポートするだけでなく、化学信号を放出することで体全体の健康維持にも関与します。
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