断食について〜長寿とミトコンドリアの関係〜

今日のお話は少しだけ難しいですが、体を知るためには非常に重要な記事です。健康を意識した生活を送るには当然相応の知識が必要です。何度か見直して、この内容を頭に入れておくと、体に対する意識が変わると思います。

はじめに

病気を正しく理解するためには、適切な『焦点』が必要にあります。これは、『木を見て森を見ず』に関係しています。

グーグルマップを想像してみてください。近所の地図を見ても、拡大しすぎて、探しているものを見落としてしまった経験があるかと思います。同様に、ズームアウトしすぎると、同じ問題が発生します。自分の家を探しているのに、世界地図を見てしまったとします。完璧に自分の家の位置を当てられますか？正しいスケールやレベルで見ていないとわからないですよね。

同じ問題が当然のように医学にもあります。人間の病気はさまざまなレベルで発生します。例えば、銃創（銃で撃たれた際の傷）を調べているときに、被害者の遺伝子構造を見ようと拡大しすぎると、明らかな吸盤状の胸部の傷を見逃してしまいます。しかし、同様にファブリー病のような遺伝性疾患を扱う場合、胸壁を見ても何が起こっているのかを知る手がかりにはなりません。遺伝子レベルまで拡大しなければ、手がかりは得られません。

出血や敗血症などのように、体全体に関わる病気があります。心不全、脳卒中、腎不全、失明など、個々の臓器レベルに特有の病気があります。細胞レベルの病気では 骨髄腫、白血病など。そしてデュシェンヌ型筋ジストロフィー、ファブリー病など、遺伝子レベルの病気もあります。いずれの場合も、病気の究極の原因を突き止めるには、どのレベルに焦点を当てるかが重要です。しかし、これまでほとんど無視されてきたレベルがあります。

それは細胞レベルと遺伝子レベルの間に存在する細胞よりも小さなレベル（サブセルラーレベル）です。

生物の授業を少し復習

少しだけ、私と生物の授業を簡単に復習してみましょう。

私たちの体は、複数の臓器とその他の結合組織で構成されています。それぞれの器官は、異なる細胞で構成されています。細胞の中には、ミトコンドリアや小胞体などの小器官があります。これらの細胞内の小器官は、エネルギーを生成したり（ミトコンドリア）、老廃物を除去したり（リゾソーム）、タンパク質を作ったり（小胞体）するなど、細胞の様々な機能を担っている。細胞の核の中には、染色体やDNAなどの遺伝物質が入っています。

私たちは、細胞レベルと遺伝子レベルの間に存在する間のレベルを除く多くのレベルで病気を定義してきましたが、果たして細胞の内部に存在する機能を持つ構造体であるオルガネラが病気にならないということはあるのでしょうか？それもありえません。どのレベルでも病気になる可能性があります。

オルガネラの例は核、ミトコンドリアや葉緑体、小胞体、リゾソーム、ペルオキシゾームなどが挙げられます。

多くの慢性疾患の原因として、ミトコンドリアの機能障害に注目が集まっている。ミトコンドリアは、環境からのシグナルを感知して統合し、細胞の適応反応や代償反応を引き起こす役割を担っています。もう少しシンプルに言うと、外部環境を感知し、細胞の適切な反応を最適化するという重要な役割があります。

ミトコンドリアの病気は、アルツハイマー病やがんなどの過剰成長の病気の多くと関連しているようです。これは、ミトコンドリアが細胞の動力源であることからも納得できます。

少し細胞レベルの話から脱却をしましょう。

車の中でよく故障するのはどの部分でしょうか？車の動力源であるエンジンかもしれません。エンジンは通常、最も可動部品が多く複雑で、最も多くの仕事をしている部分ではないです。そのため、エンジンを正常に動かすためには、常にメンテナンスが必要となります。

一方、後部座席のクッションのように、複雑ではなく、使用頻度もなく、可動部分もない部分は、メンテナンスが少なくて済み、ほとんど故障しません。オイルは数ヶ月ごとに交換しますが、後部座席のクッションはあまり気にしません。

ミトコンドリアは細胞の小さなエンジンであり、体の他の部分と同じように故障しやすいのです。ミトコンドリアの機能を良好に保つことは、健康のための隠れた鍵なのです。

ミトコンドリアダイナミックス

上記でも触れたように、ミトコンドリアの役割として最もよく知られているのは、細胞の動力源、つまりエネルギー生産者としての役割である。

ミトコンドリアは、酸化的リン酸化（OXPHOS:Oxidative phosphorylation）を利用して、ATPという形でエネルギーを生成します。ミトコンドリアは、酸素の使用量が多い臓器（一番は心臓で二番目は腎臓が）に多く存在し、エネルギー需要も高いです。ミトコンドリアは、分裂や融合によって、常に大きさや数が変化しています。これを「ミトコンドリアダイナミクス」と呼びます

この2つのプロセスは、ミトコンドリアが健康を維持するために必要です。分裂が多すぎると断片化が起こります。融合が多すぎると、ミトコンドリアの肥大化が起こります。まるで人生と同じように、適切なバランスが必要です。それは例えば善と悪、摂食と断食、休息と活動などです。ミトコンドリアダイナミクスの分子機構は、まず酵母で初めて記述され、その後、哺乳類やヒトで発見された対応する経路が説明がなされました。ミトコンドリアダイナミクスの不具合は、ガン、心血管疾患、神経変性疾患、糖尿病、慢性腎臓病などに関与していると言われています。特に腎臓病では、断片化が進みすぎていることが問題となっているようです。

ミトコンドリアの歴史

さて皆さんが好きな歴史の授業です。え、退屈ですか？それでも起源を知ることはとても大切です。頑張りましょう。

ミトコンドリアは、アルトマン（Altmann）によって最初に「バイオブラスト」として記述され、1898年にベンダ（Benda）が、このオルガネラが様々な形をしており、時には糸のように長く、時にはボールのように丸いことを観察した。ミトコンドリアという名前は、ギリシャ語のmitos（糸）とchondrion（顆粒）に由来する。ルイス（Lewis）は1914年に、「顆粒、棒、糸のようなミトコンドリアが、ある時には他のタイプに変わることがある」と観察し、その過程をミトコンドリアダイナミクスと呼びました。

ミトコンドリアの数は、器官のエネルギー需要を満たすために生合成によって調節される。また、ミトコンドリアは「生まれる」だけでなく、マイトファジー（mitophagy）というプロセスによって淘汰され、『品質管理』も行われている。このマイトファジーのプロセスは、細胞内を浄化したり、そのリサイクルシステムであるオートファジーと密接な関係があります。

分裂と融合のバランスが崩れると？

ミトコンドリアの分裂と融合のバランスが崩れると、機能が低下します。ミトコンドリアは、細胞の動力源であるだけでなくプログラムされた細胞死（アポトーシス）においても重要な役割を果たしています。細胞が不要になったと体が判断したとき、その細胞は単に死ぬわけではありません。そんなことをしたら、細胞の中身がこぼれ落ちて、さまざまな炎症や損傷を引き起こしてしまうからです。

細胞がダメージを受けたり、不要になったりすると、細胞の中身を秩序立てて処分し、再吸収され、その成分は他の目的に再利用されます。このプロセスはアポトーシスと呼ばれ、細胞数を正確に制御するための主要なメカニズムとなっています。

つくづく、私たちの体はシステム化されていますね。

また、不要な細胞や潜在的に危険な細胞（ガン細胞など）を除去するための主要な防御戦略でもあります。つまり、アポトーシスは細胞の掃除屋さんのようなもので、このプロセスが阻害されると、結果的に細胞が増えすぎてしまうのです。

心筋梗塞や脳卒中の原因となる動脈硬化、ガン、アルツハイマー病などの病気は、この細胞の掃除係が少ないことが影響している可能性がありますが、それはつまりミトコンドリアの機能に関係しているのです。

では、どうすればミトコンドリアを健康に保つことができるのでしょうか？その鍵を握るのがAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK:AMP-activated protein kinase ）です。AMP活性化プロテインキナーゼは、細胞の逆燃料計のようなもので、エネルギー貯蔵量が少なくなると、上昇します。つまり細胞のエネルギー要求が高いときに作動する、系統的に古いセンサーです。

エネルギー需要が高く、エネルギー貯蔵量が少ない場合に上昇し、新しいミトコンドリアの成長を促します。AMP活性化プロテインキナーゼは栄養感知能力が低下すると上昇しますが、これは長寿と密接な関係があります。ある種の薬（メトホルミン）もAMP活性化プロテインキナーゼを活性化させるので、メトホルミンがガン予防に何らかの役割を果たしていると考えられます。

つまり長寿に必要なこと

ようやく結論が出ました。この結論に至る前に多くの理解が必要なので、長く辛抱していただきありがとうございます。

タイトルにもある通り断食が重要なポイントになります。

断食はオートファジー（自食作用）やマイトファジー（機能障害を起こした古いミトコンドリアを除去する作用）を促します。つまり、断食は古いミトコンドリアを取り除き、同時に新しいミトコンドリアの成長を促すものなのです。これがどれほど健康に効果があるは、上記の長い説明の通りになります。

このミトコンドリアの更新プロセスは、現在根本的な治療法がない病気の多くの予防に大きな役割を果たす可能性があります。

メトホルミンは、AMP活性化プロテインキナーゼを刺激することはあっても、他の栄養センサーであるインスリンやmTORを減少させることはなく、マイトファジーを刺激することもありません。

下痢という厄介な副作用のある処方薬を服用する代わりに、断食すれば、オートファジーとマイトファジーの2倍の効果が得られるということになります。

おわりに

今回はとてもハードな内容だったと思いますが、これから断食やその他の健康法についてのお話をする前にぜひ抑えてほしい内容ではあります。ミトコンドリアが何なのか、オートファジーやマイトファジーが何なのか、それがわかれば今日の収穫は大きなものです。

断食の詳しいお話はまた別の記事でご紹介します。

では、また次の記事で！