加齢中の運動が体力を維持するメカニズム
さまざまな病気から保護することが証明されている運動は、科学的に知られている最も強力なアンチエイジング介入である可能性がある。だが、身体活動は加齢の際の健康を改善することができても、その有益な効果は必然的に低下していく。運動、体力、加齢の関係の根底にある細胞メカニズムは、まだよくわかっていない。
『Proceedings of the National Academy of Sciences』誌に掲載された 論文で、 ジョスリン糖尿病センターの研究者らは、線虫モデルにおいて、運動トレーニングによる体力の向上における ひとつの細胞メカニズムの役割を調査し、加齢に伴う衰えを遅らせるひとつのアンチエイジング介入を同定した。これらは共に、加齢の間に筋肉機能を促進するための新しい戦略への扉を開くものだという。
「運動は、生活の質を改善し、変性疾患から保護するために広く採用されてきました。人間では、長期的な運動レジメンは全体的な死亡率を低下させます」と共責任著者のT・キース・ブラックウェル博士は述べている。「私たちのデータは、運動反応の重要なメディエーターを同定し、加齢中に筋肉機能を維持するための介入の開始点を同定するものです。」
その重要なメディエーターとは、エネルギーを生成するすべての細胞内のミトコンドリアの断片化と修復のサイクルである。ミトコンドリア機能は健康にとって重要であり、ミトコンドリアのダイナミクス（機能不全のミトコンドリアを修復し、エネルギーを生成するミトコンドリア間の接続を回復するサイクル）の混乱は、心臓病や2型糖尿病などの加齢に伴う慢性疾患の発症と進行に関連している。
「私たちの筋肉は、運動セッション後に疲労と回復のパターンとして、このミトコンドリアの動的サイクルを経験しています」とブラックウェル博士は述べている。「この過程で、筋肉は運動による代謝要求の余波を管理し、機能を回復します。」
研究チームは、線虫 （C. elegans）モデル の運動中のミトコンドリアのダイナミクスの役割を調査した。
野生型線虫が泳いだりハイハイしたりする様子を記録した研究チームは、線虫が成体になってから 15 日間にわたって典型的な加齢に伴う体力の低下を観察した。チームはまた、加齢した線虫のミトコンドリアが断片化および/または無秩序化する方向への有意かつ漸進的な変化を示した。
たとえば、線虫は成虫になってから 1 日目の若い線虫で、1 回の運動で 1 時間後に疲労が誘発されることを観察した。60 分間のセッションでは、線虫の筋肉細胞のミトコンドリアの断片化も増加したが、パフォーマンスとミトコンドリア機能の両方を回復するには 24 時間で十分だった。
けれども、加齢した (5 日目と10 日目) 線虫では、パフォーマンスは 24 時間以内にベースラインに戻らなかった。同様に、高齢の線虫のミトコンドリアでは、断片化と修復のサイクルを経て発生したネットワークの再編成は若い線虫に比べて減少していた。
2 番目の実験では、研究チームは野生型線虫が成人期の開始から 10 日間連続して 1 日 1 時間泳ぐことを許可した。チームは、人間と同様に、長期トレーニング プログラムにより、10 日目の中年線虫の体力が大幅に改善され、加齢中に通常見られるミトコンドリアのダイナミクスの障害が緩和されることを発見した。
最後に研究チームは、加齢中の運動能力を改善する能力について、寿命の延長に関する既知の試験を行った。AMPK（運動中のエネルギーの重要な調節因子であり、ミトコンドリアの形態と代謝のリモデリングも促進する分子）が増加した線虫は、体力の向上を示した。また、加齢による運動パフォーマンスの維持が示されたが、強化は示されなかった。AMPK を欠くように設計された線虫は、加齢による体力の低下と回復サイクルの障害を示した。彼らはまた、生涯にわたって運動による加齢を遅らせる効果を享受しなかった。
「加齢分野の重要な目標は、寿命を延ばすだけでなく、健康と生活の質を向上させる介入を特定することです」とブラックウェル博士は述べている。「人間の加齢において、筋肉機能と運動能力の低下は、実質的な疾患につながる主要な懸念事項です。私たちのデータは、この減少を未然に防ぐための潜在的に有益な介入ポイントを示しています。ミトコンドリアネットワークの可塑性が、人間の寿命や加齢に関連する病気とともに体力にどのように影響するかを判断することは、非常に興味深いことです。」
出典は『Proceedings of the National Academy of Sciences』
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2204750120