スタンフォード大学の科学者が健康、病気、老化の新しい指標を発見: lipids

ヒトゲノムの解読は医学に革命をもたらしましたが、科学者たちは遺伝子設計図だけでは体の活動を明らかにできないことにすぐに気づきました。これには、プロテオーム、つまり体の機能のほとんどを実行する細胞機構を構成する遺伝子によって発現されるすべてのタンパク質を理解する必要があります。現在、リポソームと呼ばれる別の分子グループ (私たちの体内のすべての脂質) が、人間の生理機能の詳細を満たしつつあります。

ヒトの体内のすべての脂質を含むヒトリポソームは、ヒトの生理機能における役割、特に食事や腸内細菌による直接的な影響、および疾患介入、特に2型糖尿病などの疾患におけるその可能性により、関心が高まっています。最近の研究ではリポソームが詳しく調査され、インスリン抵抗性、老化、感染症への反応などの健康マーカーとの関係、さらには生物学的老化を予測し、健康介入の指針となる可能性が明らかになりました。

脂質は、トリグリセリド、コレステロール、ホルモン、およびいくつかのビタミンを含む、脂肪または油性の小分子の大きなクラスです。私たちの体内では、それらは細胞膜を形成し、細胞メッセンジャーとして機能し、エネルギーを貯蔵します。それらは感染症への反応と代謝の調節において重要な役割を果たします。

私たちのゲノムは基本的に安定しています。私たちのプロテオームは、健康や環境の影響を受けますが、主に遺伝子のコードによって決定されます。対照的に、私たちのリポソームは、私たちが食べるものや腸内に生息する微生物によって部分的に直接変化する可能性があり、リポソームをより可塑化し、おそらく介入に対する反応性を高めることができます。しかし、脂質分子の数と多様性（少なくとも数千）が研究を困難にしています。

「脂質は非常に研究が進んでいません」とスタンフォード大学FACS遺伝学教授のマイケル・スナイダー博士、W・アッシャーマン医学博士は述べた。「脂質は体内のほぼすべてのプロセスに関与していますが、脂質は非常に不均一で数が多いため、ほとんどの脂質の本当の役割はわかっていない可能性があります。」

Nature Metabolism誌に9月11日に掲載された、Snyder氏の研究室による新しい研究は、ヒトのリポソームを詳細に調査し、特に2型糖尿病の発症時に健康と病気においてどのように変化するかを追跡した最初の研究の1つである。

糖尿病のリスクが高い人を含む100人以上の参加者が9年間追跡調査され、健康なときは3か月ごと、病気のときは数日ごとに血液サンプルが提供された。

研究者らは、分子量と電荷によって化合物を分離する技術である質量分析法を使用して、約 800 種類の脂質と、インスリン抵抗性、ウイルス感染、老化などとの関係をカタログ化しました。

研究者らは、各人のリポソームは独自のプロファイルを持ち、時間が経っても安定している一方で、特定の種類の脂質は人の健康状態が進行するにつれて予想どおり変化することを発見しました。

たとえば、カタログ化された脂質の半分以上はインスリン抵抗性に関連しており、体の細胞がインスリンを使用して血液からブドウ糖を取り出すことができなくなると、2 型糖尿病が引き起こされます。インスリン抵抗性は血糖値を測定することで診断できますが、リポソームの変化を理解することは、進行中の生物学的プロセスを明らかにするのに役立ちます。

「疾患に関連するすべての分子には、そのメカニズムについてさらに詳しく知らせる機会があり、潜在的に疾患の進行に影響を与える標的となる可能性があります」と、スナイダー研究室の元ポスドクであり、この研究の共同筆頭著者であるダニエル・ホーンバーグ博士は述べた。

研究者らはまた、呼吸器ウイルス感染時に変動する200以上の脂質を特定した。これらの脂質レベルの増減は、感染の初期段階における体の高度なエネルギー代謝と炎症反応と一致しており、病気の経過を示している可能性があります。インスリン抵抗性のある人は、感染に対するこれらの反応に何らかの異常があり、ワクチン接種に対する反応が弱くなっています。

参加者の年齢は20歳から79歳までと幅広く、研究期間も長かったため、加齢に伴ってリポソームがどのように変化するかを観察することができました。研究者らは、コレステロールなどのほとんどの脂質は加齢とともに増加するが、オメガ3脂肪酸などのいくつかの脂質は加齢とともに減少することを発見した。さらに、リポソームによるこれらの老化の兆候は、すべての人に同じ割合で現れるわけではありません。たとえば、インスリン抵抗性はこれらの兆候の発現を加速すると考えられます。

「これは興味深い疑問を引き起こします。脂質プロファイルは人の生物学的老化が速いか遅いかを予測できるかどうかです」と、この研究の共同筆頭著者であり、スナイダー研究室のもう一人の元ポスドクであるSiWu博士は述べた。

もう一つの驚くべき発見は、抗酸化物質と考えられ細胞シグナル伝達に関与するエーテル結合ホスファチジルエタノールアミンなどの特定の脂質が健康状態の改善と密接に関連していることだとウー氏は述べた。これらは、健康状態をモニタリングする新しい方法、あるいは栄養補助食品の候補となる可能性があります。

次に、スナイダー氏の研究室は、この広範な調査からの手がかりをもとに、特定の脂質とライフスタイルの変化との相関関係を研究したいと考えている。