【保存版】老化 の メカニズム と 特徴 ※私たちはどのように 老化 するのか？

▶老化のメカニズム▶老化の特徴▶老化▶老化とは▶テロメア▶オートファジー▶食事制限▶絶食▶フリーラジカル▶活性酸素▶慢性炎症▶腸内細菌叢▶老化現象

アンチエイジング 、 アンチエイジング と言いますが
そもそも 老化とは 一体どんな状況で具体的に何を指すのでしょうか。

今回は31人もの ノーベル賞受賞者を抱えるドイツの
老化研究機関マックス・プランク協会
から素晴らしい内容を紹介します。

老化 の特徴

1 ゲノム不安定性

私たちの遺伝物質である DNA は、外部要因と内部要因によって絶えず損傷を受けています。これらの損傷要因には、過剰な日光からの紫外線やミトコンドリアで生成される 活性酸素 が含まれます。
DNA は 1 日に最大 100 万回損傷を受けていると推定されています。細胞には効率的な検出および修復メカニズムがあるため、この損傷のほとんどはすぐに修復されます。ただし、これらの修復プロセスは完璧ではなく、損傷のごく一部は修復されません。加齢とともにDNA 損傷が蓄積し、悪影響をもたらします。DNA の変異は腫瘍の増殖リスクを高めます。

DNA 損傷は細胞機能の低下や細胞の 老化 を引き起こし、老齢期の臓器機能の喪失につながることもあります。

2 テロメア の劣化

テロメア は、ヒトゲノムの染色体の末端にある保護キャップです。

靴ひもの閉じた端のようなもので、染色体を無傷に保っています。細胞が分裂するたびに テロメア の一部が失われるため、細胞分裂が増えて年齢を重ねるにつれて、染色体の末端は短くなります。一定の長さに達すると、細胞は休止期に入り、分裂を停止します。その後、これらの細胞は死んだり、炎症を引き起こしたりすることがあり、これが 老化 プロセスを加速させて病気を引き起こします。

テロメラーゼ と呼ばれる特殊な酵素は、 テロメア の短縮を防ぎ、 テロメア の長さを復元することが可能です。ただし、生殖細胞を除いて、体内のほとんどの細胞はテロメラーゼを発現していません。

3 タンパク質と オートファジー

タンパク質は細胞内で最も重要な分子であり、ほとんどの生化学反応を触媒し、細胞のシグナル伝達と安定に重要です。細胞が適切に機能するためには、タンパク質を良好な状態に維持する必要があります。誤って折り畳まれたタンパク質や損傷したタンパク質は、主にプロテアソームまたは オートファジー と呼ばれるリサイクルプロセスによって分解されます。

老化のプロセスはタンパク質恒常性の喪失を特徴とし、損傷した機能しないタンパク質の蓄積につながります。誤って折り畳まれたタンパク質は凝集体を形成する可能性があり、これはアルツハイマー病やパーキンソン病などの多くの加齢性神経変性疾患の特徴です。

重要なのは、プロテアソームまたは オートファジー の活性化によるタンパク質代謝の改善が、生物の 寿命 を延ばし、 老化 プロセスにおけるタンパク質恒常性の重要性を示しています。

簡単に図解すると、こんな感じです。

4 食事制限 / 絶食 は寿命を延ばす

食事制限 として知られる、栄養失調を伴わない食物摂取量の減少は、線虫やハエからマウスやアカゲザルに至るまで、幅広い生物の 寿命 を延ばし、健康を改善します 。 食事制限 は、ヒトにおいても健康に良い影響を与えることが示されています 。
当初、 食事制限 の健康効果は摂取カロリーの減少によるものだと考えられていました。しかし、最近の研究では、特定の食事成分、特に タンパク質 の減少量と、 食事制限 に関連する絶食期間の方が重要であることが示唆されています。

細胞は、成長と代謝を栄養素に結び付ける必要があり、細胞は、ホルモンまたは特定の栄養成分を介して環境の栄養状態を感知し、それに応じて細胞の代謝を調整する栄養感知経路を持っています。

5 活性酸素 ・ フリーラジカル の上昇は修復メカニズムを活性化

ミトコンドリアは、ミトコンドリア呼吸の副産物として生成される 活性酸素 の主な発生源でもあります。これらの フリーラジカル は、DNA、脂質、タンパク質などの他の高分子に損傷を与える可能性があるため、細胞に有害だと考えられてきましたが、最近の研究では、 活性酸素 レベルの上昇は有益であり、細胞防御および修復メカニズムを活性化する可能性があるとのことです。

6 細胞老化

ストレスや長期間にわたるダメージの蓄積により、細胞は 老化細胞 と呼ばれる状態になることがあります。 老化細胞 は分裂を停止し、本来の機能を失い、炎症性サイトカイン、成長因子、その他の分子などの有害な分子を放出し始めます。また、老化細胞は周囲の細胞にも悪影響を及ぼし、臓器機能の障害につながります。

細胞老化 の引き金となるもの

テロメア の短縮、DNA損傷、ミトコンドリアの機能不全などが老化細胞の原因となります。老化細胞は、人間とマウスの両方で通常の老化プロセス中にも蓄積します。高齢マウスから老化細胞を除去すると、これらの動物の健康が改善され、寿命が延びるという発見がありました。これらの細胞を殺したり沈黙させたりする薬は老化細胞除去薬と呼ばれ、現在、人間の老化に対する潜在的な有益な効果が試験されています。

7 オートファジー の劣化

オートファジー はヒト細胞における一種のリサイクルシステムです。これは、不要で病的な細胞成分を分解し、他の場所でリサイクルする体の方法です。 オートファジー が 老化 プロセスに関与しているという強力な証拠があります。研究では、ヒトでは オートファジー 関連遺伝子の活性が加齢とともに低下することが示され、 オートファジー 機能の低下は生物の老化を加速させます。これは、タンパク質と細胞成分の蓄積の増加だけでなく、病原体を分解する能力の低下が原因である可能性もあります。
オートファジー を刺激すると生物の 寿命 が延びるという十分な証拠もあり、 老化 プロセスにおける オートファジー の重要性が強調されています。

8 慢性炎症

老化は 炎症 の増加を特徴とし、これは「インフラマージング」としても知られています。

若い人の場合、 炎症 は通常、傷害に対する直接的な反応であり、傷害が治癒すると消えます。しかし、 慢性炎症 は老化組織で発生することが多く、組織損傷を引き起こし、肥満や2型糖尿病などの加齢関連疾患の発症に関与しています。
マウスの炎症経路を取り除くと、組織が若返り、生存率が向上することが示されています。

9 腸内細菌叢 の不均衡

人間の体には、細菌、真菌、原生生物、ウイルスなど、総称してマイクロバイオームと呼ばれる多数の微生物が生息しています。人間の細胞 1 つにつき、少なくとも 1 つの非ヒト細胞が体内に存在すると推定されています。

微生物は皮膚や体液に生息していますが、大多数は消化管に生息しており、 腸内細菌叢 / 腸内フローラと呼ばれています。 腸内細菌叢 は、食物の消化、必須ビタミンの生成、免疫システムの形成、病原菌の撃退など、私たちの体にとって重要な機能を果たします。 腸内細菌叢 は、食事やストレスなどの環境要因に依存しますから常に一定ではなく、加齢によっても変化します。

若くて健康な人のマイクロバイオームは多くの異なる細菌種からなる複雑なマイクロバイオームを持っていますが、多様性は加齢とともに減少し、高齢者のマイクロバイオームの種類は少なく、より病原性の細菌が存在するという特徴があります。
興味深いことに、スーパーセンテナリアンと呼ばれる非常に長生きの人には、通常は若い人にしか見られない微生物が含まれており、より健康なマイクロバイオームを持っていることを示唆しています。腸内マイクロバイオームを若い魚から中年の魚に移すだけで寿命が延びたという実験結果もあります。

年齢は遺伝子によって決まるのか?

一卵性双生児の寿命を比較すると、遺伝子の影響は約10～15%と推定されます。個人のライフスタイルや外的影響は、遺伝子よりも老化においてはるかに重要な役割を果たします。

追記

老化 とは 何かを知ったところで次は個々の 老化対策 です。
老化 を遅らせるには何をすればいいのか、今後の記事で、じっくり取り組みたいと思います。
その前に、まずは下記の テロメア の記事や 健康と長寿 カテゴリの記事からご覧ください。貴方に必要なヒントが見つかるかもしれません。