科学者がマウスの筋肉老化を逆転させ、驚くべき落とし穴を発見

マウスを使って行われたUCLAの新しい研究は、驚くべき説明を示している。筋肉が老化すると、幹細胞は高レベルのタンパク質を蓄積するため、筋肉のスイッチが入り、損傷した組織を修復するのが遅くなります。同時に、同じタンパク質は、古い筋肉のよりストレスの多い環境で細胞がより長く生存するのに役立ちます。

雑誌に掲載された研究 科学、老化に関連するいくつかの生物学的変化は、単に有害な衰退ではない可能性があることを示唆しています。代わりに、それらは組み込まれた生存戦略を表している可能性があります。 「これにより、私たちは老化についての新しい考え方に導かれました」と、この研究の上級著者であり、UCLAのイーライ・エディス・ブロード再生医療・幹細胞研究センター所長であるトーマス・ランド博士は述べた。

「直観に反することですが、老化を乗り越える幹細胞は、実際には最も機能が低い細胞である可能性があります。幹細胞が生き残るのは、その仕事に最も優れているからではなく、生き残る能力が最も優れているからです。このことは、組織が年齢とともに衰える理由を理解するための全く異なる視点を与えてくれます。」

年齢とともに筋肉の修復を遅らせるタンパク質

博士研究員のジェンミン・カン氏とダニエル・ベンジャミン氏が率いる研究チームは、若いマウスと老マウスの筋幹細胞を比較した。彼らは、NDRG1と呼ばれるタンパク質が年齢とともに急激に増加し、古い細胞では若い細胞よりも3.5倍高いレベルに達することを発見した。 NDRG1 は細胞内でブレーキのような働きをします。通常、細胞の活性化、成長、組織の修復を促す mTOR として知られるシグナル伝達経路を弱めます。

NDRG1が治癒の遅れの原因であるかどうかを判断するために、科学者らはマウスを人間の約75歳に相当する自然年齢まで老化させた。次に、NDRG1 の活性をブロックしました。このタンパク質が阻害されると、古い筋幹細胞はより若い筋幹細胞のように振る舞い始めます。彼らはより速く活性化し、損傷した筋肉をより速く修復しました。

若返りにはトレードオフが伴う

欠点がありました。 NDRG1 がブロックされると、時間の経過とともに生き残る筋幹細胞が少なくなります。その結果、怪我を繰り返した後の筋肉の再生能力が低下しました。

「マラソンランナーとスプリンターのようなものだと考えてください」と、カリフォルニア大学ロサンゼルス校デビッド・ゲフィン医学部の神経学の教授でもあるランド氏は言う。 「若い動物の幹細胞は非常に機能しており、その仕事、つまり短距離走には非常に優れていますが、長期的には良くありません。100ヤードダッシュは突破できますが、マラソンの半分を通過することさえできません。対照的に、老化した幹細胞はマラソンランナーのようなものです。反応は遅くなりますが、長距離走に適した装備を備えています。しかし、長距離を得意にするのは、まさに短距離走が苦手になる原因です。」

チームはいくつかの異なる方法を使用して結果を確認しました。彼らは、若いマウスと老マウスの両方の筋幹細胞を実験皿と生体組織の内部で研究しました。どの実験でも、パターンは一貫していました。 NDRG1のレベルが高くなると、幹細胞の活性化と筋肉の修復が遅くなりますが、細胞の長期生存も強化されます。

老化における細胞生存バイアス

研究者らは、NDRG1レベルの上昇は、彼らが「細胞生存バイアス」と呼ぶものを反映していると提案している。時間が経つにつれて、十分なNDRG1を産生できなくなった幹細胞は死滅する可能性が高くなります。残りの細胞集団は、活動は遅いものの、老化のストレスによく耐えられる細胞で構成されています。

「組織修復の遅れなど、有害に見える加齢に伴う変化は、実際にはさらに悪いこと、つまり幹細胞プールの完全な枯渇を防ぐために必要な妥協である可能性がある」とランド氏は述べた。

ランド氏は、この変化を自然界で見られる生存のトレードオフに例えています。干ばつ、飢餓、氷点下のような極端な状況では、動物は生殖にエネルギーを投資する代わりに、冬眠などの回復力プログラムを活性化します。同様に、老化した幹細胞は、ストレスに対処する際に、新しい細胞の生成から生存プログラムへとリソースをそらしているようです。

「種は繁殖するので生き残るが、貧困の時には動物は自らの回復力プログラムをオンにする」とランド氏は語った。 「ストレス下で生存のために資源を配分する例は自然界にたくさんあります。これは私たちが細胞レベルで見ているものと正確に一致しています。」

アンチエイジング療法への影響

これらの発見は、高齢者の筋肉の再生を促進するように設計された将来の治療法の指針となる可能性があります。しかし、幹細胞の性能向上には代償が伴う可能性があるとランド氏は警告する。 「フリーランチはありません。特定の組織については、老化した細胞の機能を一定期間改善することはできますが、これを行うたびに、潜在的なコストと潜在的なマイナス面が発生することになります。」

研究チームは、この生存と再生のバランスが分子レベルでどのように制御されているかについて研究を続ける予定だ。

「この遺伝子は、種の進化だけでなく個体内の組織の老化にとっても非常に重要なトレードオフを制御するものを理解するために私たちが開いた入り口のようなものです」とランド氏は述べた。

この研究は国立衛生研究所、NOMIS財団、ミルキーウェイ研究財団、ヘボリューション財団、韓国国立研究財団から資金提供を受けた。