ストレスによる生物学的な老化は、新しい研究によれば、元に戻せる可能性がある

masapoco
投稿日
2023年4月24日 14:02
aging

ストレスがかかると生物学的年齢が上昇することが判明しているが、逆にストレスが取り除かれると、生物学的年齢が逆転することがあることが、『Cell Metabolism』誌に掲載された研究により明らかになった。

年齢を測るにはどうするのか?

私たちの生物学的年齢は、年代的年齢と完全にリンクしているわけではない。年代は生きてきた時間の長さを示すものだが、生物学的年齢は、一生の間に細胞にどれだけの老化が起こったかを示す。

生物学的年齢は、病気、ライフスタイル、遺伝、薬物治療、環境暴露などの要因の組み合わせによって生じる。つまり、人の生物学的年齢は、年代よりも若くなることもあれば、高くなることもあるのだ。

生物学的年齢を測定する方法は様々あるが、最も一般的なのはいわゆるエピジェネティック・クロックである。この時計は、DNAに付加された化学基、すなわちDNAメチル化(DNAm)のレベルを、ゲノムのさまざまな場所で測定するもので、年齢とともに変化することが予測される。

メチル化とは、DNAやタンパク質などの分子に分子が付加される体内の化学反応だ。メチル化による変化は、人の特定の病気のリスクに影響を与える可能性がある。

本研究の上級著者であるハーバード大学医学部教授で、ボストンのブリガム・アンド・ウィメンズ病院の酸化還元医学部長であるVadim Gladyshev博士は、「生物学的年齢が少なくともいくらか変化することは広く認められているが、生物学的年齢が生涯を通じてどの程度可逆的に変化するか、その変化のきっかけとなる出来事は依然として不明です」と述べている。

生物学的年齢とストレスに関する研究で明らかになったこと

ある実験では、生後3カ月と20カ月のマウスのペアを共通の循環器に取り付ける外科的処置である heterochronic parabiosisを実施した。これは、若いマウス(生後3カ月)を古いマウス(生後20カ月)と外科的にくっつけるものだ。

研究者によると、heterochronic parabiosisというストレスの多い状況により、若いマウスの生物学的年齢が比較的早く上昇する可能性が判明した。しかし、マウスを分離した後、若いマウスの生物学的年齢は回復したとのことだ。

本研究の主執筆者であるハーバード大学医学部研究員のJesse Poganik博士は、「老化した血液にさらされると生体年齢が上昇することは、異時性血液交換の際に年齢に関する有害な変化が起こるというこれまでの報告と一致しています。しかし、私たちが観察したような変化の可逆性は、まだ報告されていません」と、述べている。

この情報をもとに、自然界に存在する身体的・精神的な緊張期間が同じ反応を示し、生物学的年齢に可逆的な変化を引き起こすという仮説を立てた。

研究チームは、ヒトの研究データを用いて、大きな手術や妊娠、COVID-19の重症感染症などでも、一時的な生物年齢の変化が起こることを発見した。例えば、緊急手術を受けた外傷患者は、生物学的年齢が急激に上昇し、その後、術後数日で元に戻ることが確認されている。また、妊娠中の被験者が出産後に生物学的年齢を回復する速度はさまざまであり、免疫抑制剤がCOVID-19感染者の生物学的年齢の回復を助けた。

緊急手術後、生物学的年齢の上昇は手術後数日でベースラインに回復することが指摘された。産後の回復についても同様であったが、女性の回復速度は様々であった。COVID-19については、免疫抑制剤によって体内時計の回復が促進された。

また、研究者らは、さまざまなエピジェネティック・クロックが出力する情報を分析した。その結果、第一世代の時計(年齢を予測するための時計)は、一般的に生物学的年齢の短い変化を測定するのに必要な感度を欠いているのに対し、第二世代の時計(より生理的な年齢に関する条件を反映する時計)は、一貫した出力を示すことが分かった。

「その理由はともかく、これらのデータは、DNAメチル化クロックを分析に適した形で選択することの重要性を示しています。特に、多くのクロックが継続的に登場していることを考慮すると、その重要性は明らかです」とGladyshev氏は付け加えた。

研究者らは、動物モデルでもヒトでも、以下のことに基づいて生物学的年齢が変化する可能性があると指摘した:

  • 疾患
  • 薬物治療
  • 生活習慣の改善
  • 環境負荷

この研究結果は、生物学的年齢が流動的で、揺らぎがあり、柔軟である可能性を示しており、年齢が一方向にしか進まないという従来の考え方を覆すものであると述べている。

Gladyshev博士は、プレスリリースの中で「今回の発見は、重度のストレスが、少なくとも部分的には、生物学的年齢を高めることによって死亡率を高めることを示唆しています。この考え方は、生物学的年齢を下げることで死亡率が低下し、ストレスから回復する能力が老化や長寿を成功させる重要な決定要因になることを直ちに示唆しています。最後に、生物学的年齢は、生理的ストレスとその緩和を評価する上で有用なパラメータとなるかもしれません」と述べている。

ライフスパンでの老化を研究する

著者らは、この研究のいくつかの重要な限界に言及している。マウスモデルでは、遺伝子発現(トランスクリプトミクス)や代謝(メタボロミクス)など、複数のレベルの老化が分析されたが、ヒトの研究では、現在ヒトの年齢を推測するための最も強力なツールであるDNAmクロックに依存した。また、今回の研究結果は、短期的な変動と生涯にわたる生物学的老化を区別する能力に限界がある。例えば、すべての妊娠中の被験者が同じ速度または程度で生物学的年齢を回復するわけではなかった。

共同研究者であるデューク大学医学部助教授のJames White博士は、「今回の研究は、今後の研究で考慮すべき老化ダイナミクスの新たな層を明らかにしました。さらなる研究の鍵となる領域は、生物学的年齢の一過性の上昇や、そのような上昇からうまく回復することが、ライフコースにおける老化の加速にどのように寄与するかを理解することです」と述べている。


論文

参考文献

研究の要旨

加齢は、ダメージの蓄積と機能喪失の増大の軌跡であり、罹患率や死亡率の上昇につながるというのが古典的な概念である。しかし、最近のin vitroの研究により、年齢が逆転する可能性が指摘されている。ここでは、生物学的年齢は流動的であり、両方向に急速な変化を示すことを報告する。エピジェネティック、トランスクリプトーム、メタボロームレベルで、若いマウスの生物学的年齢はヘテロクロニックパラビオシスによって上昇し、外科的剥離によって回復することを発見した。また、ヒトやマウスの大手術、妊娠、重度のCOVID-19の際に、生物学的年齢が一過性に変化することも確認された。これらのデータから、生物学的年齢は様々なストレスに反応して急速に上昇し、ストレスから回復すると元に戻ることが分かった。本研究は、今後の研究において考慮すべき、老化ダイナミクスの新たな層を発見した。ストレスによる生物学的年齢の上昇は、定量的かつ実用的なターゲットとなり、将来の介入につながる可能性がある。



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