Oﬀ icial Journal of
The Japan Society
for Biomedical Gerontology

ISSN 0912-8921

40
No.3

IOMEDICAL 2016
ERONTOLOGY

基礎老化研究特集企画 「ストレスと老化・疾患」
総

説

特集企画
総

説

総

説

総

説

トピックス ●
トピックス ●
トピックス ●
大会報告 ●
大会見聞録 ●
追 悼 文 ●

個体老化を左右する変幻自在な細胞；−学会の成長と未来研究に想いを馳せて−
三井 洋司「ストレスと老化・疾患」
哺乳類ミトコンドリアゲノムの突然変異ががん化と老化に与える影響
林 純一
酸化ストレスによる神経突起変性の誘因
福井 浩二
ゲノムに蓄積した8-oxoguanineに起因する病態とその防御機構−発がんから神経変性まで−
中別府 雄作脂肪組織特異的CREG1トランスジェニックマウスを利用した褐色脂肪化促進と生活習慣病改善の検討
橋本 理尋、楠堂 達也、竹内 環、遠藤 優貴、山下 均
Lactobacillus gasseri SBT2055の寿命延長・抗老化作用メカニズムの解明
中川 久子、宮崎 忠昭
ミトコンドリア病診断マーカーGDF15の同定と老年医学への応用
藤田 泰典
第39回日本基礎老化学会大会報告
石井 直明
第39回日本基礎老化学会大会に参加して
海野 けい子
今堀和友先生とその時代
丸山 直記

日本基礎老化学会 ・ Japan Society for Biomedical Gerontology

基礎老化研究40 巻

第 3 号（2016 年）

日本基礎老化学会会誌
編集委員会委員長： 清水 孝彦 千葉大学大学院医学研究院 先進加齢医学〒 260-8670 千葉市中央区亥鼻１−８−１
編集委員会委員：

石井 恭正 東海大学 医学部 分子生命科学〒 259-1193 神奈川県伊勢原市下糟屋１４３
木村 展之 国立長寿医療研究センター 認知症先進医療開発センター
アルツハイマー病研究部 病因遺伝子研究室〒 474-8511 愛知県大府市森岡町７−４３０
下田 修義 国立長寿医療研究センター 再生再建医学研究部〒 474-8511 愛知県大府市森岡町７−４３０
千葉 卓哉 早稲田大学 人間科学学術院 基礎老化学研究室〒 359-1192 埼玉県所沢市三ヶ島２−５７９−１５
渡辺信博

東京都健康長寿医療センター研究所〒 173-0015

老化脳神経科学研究チーム

東京都板橋区栄町３５−２

BIOMEDICAL GERONTOLOGYvol. 40 No.3 2016

Official Journal of The Japan Society for Biomedical Gerontology
Editor-in Chief:

Editors:

Takahiko Shimizu, Department of Advanced Aging Medicine,
Chiba University Graduate School of Medicine,  
1-8-1 Inohana, Chuo-ku, Chiba 260-8670, JAPANTakamasa Ishii, Department of Molecular Life Science
Tokai University School of Medicine,
143 Shimokasuya, Isehara, Kanagawa 259-1193, JAPANNobuyuki Kimura, Section of Cell Biology and Pathology
Department of Alzheimer’s Disease Research, Center for Developmentof Advanced Medicine for Dementia,
National Center for Geriatrics and Gerontology,
7-430, Morioka, Obu, Aichi 474-8511, JAPANNobuyoshi Shimoda,  Department of Regenerative Medicine,National Center for Geriatrics and Gerontology,
7-430, Morioka, Obu, Aichi 474-8511, JAPANTakuya Chiba, Biomedical Gerontology Laboratory, Faculty of Human
Sciences, and Institute of Applied Brain Sciences, Waseda University,
2-579-15 Mikajima, Tokorozawa, Saitama 359-1192, JAPANNobuhiro Watanabe, Aging Neuroscience Research TeamTokyo Metropolitan Institute of Gerontology
35-2 Sakaecho, Itabashi-ku, Tokyo 173-0015, JAPAN【日本基礎老化学会賛助会員一覧】
下記の諸団体が賛助会員として本学会を支えています。
賛助会員は随時募集しております。事務局にお問い合わせください。
あなたの会社も老化研究を支えてみませんか？入会をお待ちしています。

賛助会員
合同会社

オータニ

小林製薬

中央研究所

研究部

重岡胃腸科外科医院
日本水産株式会社（株）ファンケル総合研究所
株式会社

不二工芸製作所

（株）明治

研究本部

Medical information network
医療法人

裕和会

広告会員
岩井化学薬品株式会社（50 音順）この雑誌について（投稿される方へ）「基礎老化研究」（Biomedical Gerontology）は、日本基礎老化学会の会誌で、年３回：１月（１号）、５月（２号）、９月（３号）に発行される。大会号は、大会時に別冊号として発刊する。内容は、本学会員より投稿された、または、本学会員及び編集委員会より依頼を受けた者からの巻頭言、総説（老化理論を含む）、トピックス、原著論文、随筆、書評、その他で構成される。但し、３号には基礎老化学会シンポジウムの抄録も掲載される。会員は簡易冊子体の配布を受け、かつ無料でオンライン版が学会 HP で閲覧できる。

投

稿

規

定

１． 全ての原稿の採用については、編集委員会で決定する。総説、トピックス、及び原著論文については、編集委員または編集委員会で依頼した審査委員による査読を行う。
２．著者による校正は、初校時に１回行う。その際に投稿内容の大幅な追加や変更は認めないものとする。
３． 本誌に掲載された記事の著作権は、日本基礎老化学会に帰属する。但し、自身の著作を使用する場合には、本学会に断り無く自由に使用できる。
４． 目次、総説の要旨、およびトピックスの題目は日本基礎老化学会のホームページに掲載される。発行後２年経過した
総説、トピックス等はインターネット上に無料で公開される。
５． 総説、トピックス、および原著論文の著者には、該当 PDF ファイルを無料で進呈する。別刷り希望の場合は有料（実費）となるので、投稿・原稿提出時にその旨連絡すること。
６． 原稿の執筆に際しては、本誌の執筆要領に従うこと。

執

筆

要

領

原稿は全てワードプロセッサーを使用し、横書きで作成する（原稿はデジタルファイルで提出する）。１）第１頁には、原稿の表題、著者名、所属機関、所在地を和文と英文で、また、電話番号、FAX 番号、E-mail アドレスを記載する。著者が複数の場合は、連絡先の著者を明記する。２）第２頁にも初めに、表題、氏名を書き、その後に本文を書く。３）本文に節を設ける場合、１．、２．、３．、・・・を付けて節を示す。以下の項目は１）、２）、３）・・・、a）、b）、c）・・・とする。また、イタリック体、ギリシャ文字、記号が正しく出力されていることに注意する。原稿はテキストファイルまたは MS ワードファイル等で作成したデジタルファイルで提出する（欧語・数字は半角を用いる）。同時に提出する図・表および写真は、PDF、PPT、TIFF、JPEG 形式等のデジタルファイルで提出する。オンライン版はカラー図も受け付ける。
冊子体への印刷は原則、白黒またはグレースケールで行うが、カラー希望の場合は著者の負担とする。図表の挿入部位は本文中に示す。尚、本誌１ページは約 1,600 字に相当する。図の大きさを考慮して、全体の長さを調節すること。原稿（デジタルファイル）は E-mail に添付して送付するか、USB 記憶媒体等で送ることができる。コンピュータファイルについては、印刷所あるいは編集委員会で対応できない場合は、著者に協力を求めることがある。
１． 巻頭言（展望） 刷り上がり１頁に収まるようにする。本文の長さは 1,500 字以内（タイトルと氏名を除く）。
２． 総説

一つのテーマについて、専門的知識に基づき、関連する多くの研究論文を総括、解説、評価した、所謂ミニレヴュー。和文。
１）本文の長さ：図、表も含めて刷り上がりで６ページ（9,600 字）程度を基本とする。
２）題名：40 字以内とし、内容を的確に表したもので、且つ、読者の興味を引くよう工夫する。
３）要約およびキーワード：要約およびキーワード（５個以内の英語）を必ず付す。要約は日本語（400 字以内）、
およびその英訳（200 words 以内）とする。
４）用語：本文中の用語はなるべく日本語にする。但し、欧語の方が一般的なもの、解りやすい場合は欧語でよい。
外国の人名は原語、地名はカタカナで表記する。
専門術語：それぞれの専門分野の用語集に従う。動植物の学名、遺伝子名などでイタリック体で印刷されるべきものについては、原稿に下線をつけるなどして区別する。
「である」
略語：初出箇所にフルタームの後に括弧で括った略語を記入する。可能なら日本語を入れる。 文体：調とする。
数字・単位：数字はアラビア数字とし、単位は国際単位系を用いる。
５）引用・参考文献：引用文献は論文中に引用した順に番号をつけて表示する。本文中では該当する位置に［］で括って表示する。１つの事柄に複数の論文を引用する場合には［1,5,7］または［2-6］のように記述する。
著者名を引用する場合で３名以上の連名の時は、それ以下を“ら”を用いて省略する。末尾文献リストは引用した順とし、記載は以下の通りとする。未発表論文、私信は末尾文献リストには加えず、本文中の該当す

る位置に［］で括って表示する。

１．Shimokawa I, Komatsu T, Hayashi N, et al. The life-extending effect of dietary restriction requires
Foxo3 in mice. Aging Cell 14：707-709, 2015.
２．Roth GS, Ingram DK and Cutler RG. Primate models for dietary restriction research. In:Biological
Effects of Dietary Restriction, edited by Fishbein L. Berlin：Wiley, 1991, p. 193-204.
３．仲村賢一，下村－泉山七生貴，田久保海誉

ヒト組織の加齢に伴うテロメア短縮．基礎老化研究

24：72-76，2000.
６）図、表、写真：そのまま印刷できるものに限る（手書きのものは受け付けない）。文献から引用する場合は、引用を明記すると共に、引用の許可が必要な場合には、著者の責任で許可を取っておくこと（許可証のコピーを原稿と共に提出すること）。白黒またはグレースケールが原則だが、オンライン版はカラー図も受け付ける。
７）図、写真にはタイトルと説明文を付ける。
３． トピックス

最近の話題性のある研究（または雑誌記事）の紹介。長さは刷り上がり４頁以内（1,600 － 6,400 字）。

その他は総説に準じる。但し、要旨は不要である。
４． 原著論文

基礎老化研究に関連するオリジナル性の高い研究論文。他誌で公表された内容は受け付けない。内容は、要約、目的、方法、結果、考察、引用文献、図表、およびその説明文からなる。その他は総説に準じる。
５． 学会報告、海外便り

国内外の学術集会の紹介記事。長さは 1,600 字以内。留学などで滞在しているまたは過去に滞在していた研究室、訪問した研究施設の見聞の紹介記事。
６． 書評

最近出版された書籍の紹介。1,600 字以内。

７． 原稿の送付およびその他の問い合わせ、下記宛てに e-mail で。
編集委員会：editor@jsbmg.jp

目

次

総説
個体老化を左右する変幻自在な細胞；－学会の成長と未来研究に想いを馳せて－三井洋司………………………………………………………………………………………………… 1-5

特集企画「ストレスと老化・疾患」… …………………………………………………………………… 7

総説
哺乳類ミトコンドリアゲノムの突然変異ががん化と老化に与える影響
林 純一 ………………………………………………………………………………………………… 9-15
総説
酸化ストレスによる神経突起変性の誘因
福井 浩二 …………………………………………………………………………………………… 17-21
総説
ゲノムに蓄積した 8-oxoguanine に起因する病態とその防御機構－発がんから神経変性まで－
中別府 雄作 ………………………………………………………………………………………… 23-31
トピックス
脂肪組織特異的 CREG1 トランスジェニックマウスを利用した褐色脂肪化促進と生活習慣病改善の検討
橋本 理尋、楠堂 達也、竹内 環、遠藤 優貴、山下 均 ………………………………… 33-35
トピックス
Lactobacillus gasseri SBT2055 の寿命延長・抗老化作用メカニズムの解明
中川 久子、宮崎 忠昭 …………………………………………………………………………… 37-39
トピックス
ミトコンドリア病診断マーカー GDF15 の同定と老年医学への応用
藤田 泰典 …………………………………………………………………………………………… 41-43
大会報告
第 39 回日本基礎老化学会大会報告石井 直明 …………………………………………………………………………………………… 45-46
大会見聞録
第 39 回日本基礎老化学会大会に参加して
海野 けい子 ……………………………………………………………………………………………… 47
追悼文
今堀和友先生とその時代
丸山 直記 …………………………………………………………………………………………… 49-50

表紙図の説明：老化に伴う呼吸欠損は、核ゲノムのゲノム修飾にあるという筆者らの新仮説。
（9-15 ページの総説を参照）。

基礎老化研究 40（3）; １－５ , 2016

【総説】

個体老化を左右する変幻自在な細胞；－学会の成長と未来研究に想いを馳せて－
三井洋司

国際科学振興財団（FAIS） 研究開発部

はじめに、

特任研究員

あり続ける。

半世紀近く私のライフワークとなった主な研究が、縁こうした述懐をもとに、本稿では、思索の軌跡を辿りを得て始まった老化や寿命に対する実験解析や考察に終つつ学会設立のいきさつを始め、今でも気になっている

始できそうなことを、私はとても意義深く感じている。

研究の課題や行方に言及して、老化研究に関わってきたその過程を紹介すると共に意義深さの理由を本学会員にことへの喜びと意義深さを、本学会員と共有したく思っも伝え、自分の意を新たにもしたく、ここに筆を執る次

ている。

第である。
２
１

研究と思索の重み

進化の視点、その始まり「安田講堂燃える！」とは、私の大学院時代を象徴す

今までに関わってきた多々なる学会も、煎じ詰めればる出来事である。高校生の折には、安保条約への闘争時

技術開発としての日本組織培養学会と思索形成としての代に揺れ、入学した大学構内では、今回政界を引退した

日本基礎老化学会、の二つに集約できると、最近 , 実感

江田五月さん達の巨大プラカードや赤旗に迎えられた。

することになった。技術は、思索を深めるための貴重な悩んだ末の進路決定では、薬学での基礎医学研究に挑戦手段である。細胞の生体外培養を精緻に実現すれば、生することを決意した私は、なおも自分の価値観や生き様

命の有り様を示してくれる。同時に所詮は技術であるかを揺さぶられ続けた。

ら、その開発次第によって、実際を下回ることも、はるそして 1964 年の春だった。本郷キャンパスで開催さかに越えることも可能である。しかしそれは積み重ねをれた大学祭に、思い切ってシンポジュームの提案をした。

得て、思索形成に強い evidence を提供する。その思索「世界観の統一を求めて――」である。当時自分のキリとは私にとって、ヒト個体や細胞の成り立ちと寿命であスト教や仏教への関わりと周囲を取り巻くマルキシズムった。老化や寿命の研究は、それほど深く自分の人生にの風潮の中、「物質の進化から観る」のが私の行きついかかわっていたのであろう。

た視点となった。賛同する友人も得て、講師依頼の交渉

研究の成果には、外向けに公表する創造的な原著論文に奔走した。流石である。学内には超一流の先生方がそと、それに並行して内面的に深め、充実させる精神活動

ろっており、謝金なしに快諾し、自分も大いに興味あるがあるだろう。ただ自分の場合、英語原著論文はおよそと応援してくれた。最初は小野先生による「宇宙の進化」、

230 報、そして総説 , 解説も同数程度を発表しているが、続いて「地球の進化と生命の誕生」を話していただいた。

本当に大事で画期的といえる論文は１割にも及ばない。

３つ目は単純に、生物の進化と題するのを避けて、時実

所詮そんなものとは言え、大部分の論文数や研究費を稼先生に「脳の進化から辿るヒト」の話を依頼した。精神ぐに利する仕事には、大した感慨もなく、虚しさが残る。

活動も物質の進化から観たかったのである。そして最後

他方で、研究活動に相乗して老化、寿命の多様性、必然に「ヒト社会への進化」を話してもらった筈だが、記憶性やそれらの仕組みを生物進化の視点からずっと考察しがあいまいである。

てきた。その思索活動は、自分自身の生きていくことへ

この企画は大いに興味を引き、歴史ある広い階段講堂の意義と有り様を照らすものだから、その過程は大いなで、講師の先生方も最後まで議論に沸いた。終了して帰る充実と期待の連続である。基礎老化学会、老年学会をり際、「私たちも、進化という統一テーマで、他分野の通じて得たそうした生、老、病、死に対する思索の成果

先生方と議論できる機会は貴重だった」と、又「この記は、実験科学の現場を離れつつある今や、自分自身をま録は出版に値するよー」とも、激励された。

な板に載せて、納得した生きざまに導く実験的な指針で録音テープを見失って出版をできずにいるのが、残念至極である。

連絡先：三井洋司〒 791-8013

愛媛県松山市山越 1-7-13 エクゼコート山越 206 号
TEL：090-1540-8953
E-mail：ymitsui8310@gmail.com

その後 50 年たった今、各学問領域の大きな発展を反映した同一企画を実現できたらまさに研究者冥利に尽きることであろう。
当時に思ったことがある。物質は進化し続けている。
新しく生じた多様な分子などは、その複雑な相互作用か－1－

ら新機能を獲得した集合体を生じる。そして次々と更に縦断的健康指標とリンクした我々の研究は、30 歳前後

上位階層の集合体を形成して、予測不能な特性を獲得しと 60 歳前後とで細胞には明らかな増殖の衰えや、寿命

たうえ、いっそう進化し続ける。今のこの世界はこうし短縮のあることを結論できた（PNAS, 1976）。ただ、こた進化の足跡を残しつつ、それらの限りない多彩な相互の分裂寿命の概念を提唱した Hayflick 博士と NIH とは、作用から成り立つと。遺伝子の働きや人間の行動、さらその WI38 細胞の帰属問題で裁判係争中であったり、細に宇宙をも見据える精神活動さえ、そうして物質が進化

胞寿命も技術的なミスではないかと、その真偽についてした結果であり、いくら下位階層の構造、機能を究明し科学界に溝の深い論争があった。しかし、私は自分自身ても上位階層の正確な予測は不可能であると。しからば、の経験から、細胞分裂寿命に対する確信がゆるぎないも

生物には階層ごとに主要な強い相互作用を見極めて、そのとなっていた。

の応答については所詮、近似の推測をするに過ぎないのがサイエンスと言われるものだと。

一 方、 私 の GRC 滞 在 中 の 一 年 目 に は NIH 本 部 にNIA が設立された。NICHD という小児成長医学研究所

こうした思いが、今の研究課題に影響しているかもしれない。生物寿命の多様性は、何に由来するか？

ヒト

種の寿命に強く相互作用するのは、何だろうか？

に属していた GRC を、加齢医学研究所の設立で昇格させ、米国において本格的な老化研究が再出発したのである。
２年余り後に老人研に復帰した私は、極く早期の WI38

３

老化研究の幕開け

細胞が入手できなくなっていた為、細胞老化研究に使う

連日、実験室の窓からは、武闘訓練するヘルメット学

ヒト細胞を自分たちで樹立することに奔走した。規制の生集団の叫びがひびく。多数の研究室封鎖や弾劾集会が少ない当時、合法的に入手できたヒト胎児にメスを入れ長く続く中、ついに機動隊が導入されて、占拠されていた時には、孤独な中で震える心と科学に貢献する引き締た安田講堂は催涙弾にまみれ、燃え上がった。混乱からまった思いが交差した。こうして分離した最初の TIG-1の安堵と同時に研究への不安がよぎって立ちすくんだ。

細胞について、仲間と協力して特性を明らかにし、そのこの大学紛争は若者による学問、研究それ自体の目的を後の細胞老化研究の標準株となった。それは後年に、私問い直させる世界的な運動の一環でもあった。ところがが不死化細胞や iPS 細胞を樹立する親株にもなったのだ。

強権によって弾圧されたその問いは、答える TPO を失
５って、個々人の内面で漂い、行き場をさまよった。

基礎老化研究会の発足と学会への発展

不甲斐ない思いの下に学位を得たが、その後バイオ医

帰国後すぐに、私は細胞老化の研究に専念したが、自学研究に専念したかった私に、大変恵まれた offer を頂分の成果発表は主に日本組織培養学会であった。ところいた。放射線とコラーゲン、繊維芽細胞の増殖性と栄養が、細胞の癌化に注力を注いでいた学会の創設者であるなどで、多少の老化研究に携わっていた指導教官の鶴藤

学会長は自ら立ち上がり、「君のデータは信用できるだ丞先生からだった。当時、財政的にも隆盛を誇っていた

ろうけど、細胞に寿命があるとは信じない！」と、コメ

美濃部都政がその目玉として老人問題の解決を目指しントしたものだ。生化学会でも発表する機会はあったが、た。基礎生物学から臨床、社会福祉まで取り上げる総合

討論は表面的に終わり、両学会とも生物の老化そのもの

研究所の設立を計画したのである。おかげで養育院企画を議論する場になり得なかった。そのことを、老人研で部の研究所開設委員となり､ 翌年 4 月に東京都老人総合生化学部長だった永井克孝先生に嘆いたところ、「よし、研究所が開設した｡ 1972 年の事である。同時に私は薬分かった」と言うなり、所長の太田邦夫先生のところへ

理学部の研究員として再出発した。当時、老化の生物学ふっ飛んで行った。それからは矢継ぎ早に事が運んだ。

を本格的に進めていた研究者は殆どいなかったので、各

永井先生のお手伝いで同席する中、「学会とはこうして専門領域では相当の権威だった部長や室長達も、実態は作るのか！」と私が仰天するほどの、太田先生の俊敏なそれぞれの持ち越し研究で成果を競いながら、老化研究

英断で、各地域代表からなる基礎老化研究会が立ち上がの進め方は手探りの状態であった。そこで若い自分たちったのである。第一回大会は、大学院後期時代に師事しも、老化や寿命に関する勉強で切磋琢磨し、対等に近いた山田正篤先生が主催し、田内久先生が「組織内の細胞議論を大いに楽しんだ。

老化」で特別講演をなさった。老化の特徴は細胞の減数であり、疾病と峻別すべし、と説いた。1977 年の事で４

米国 NIA の設立と細胞老化研究のスタートある。そして４年後、学会という今の組織に改めたが、ラット繊維芽細胞の培養系を使って増殖制御因子の最初は役員の選挙をしなかった。これでいいのかなーと精製を進めていた私に、翌年早くも米国 NIH に属する

心配したものである。学会に基盤ができたことで、我々

Gerontology Research Center へ老化研究での留学の誘の議論は単に、分子レベル、細胞レベル、臓器レベルでいがあった。放医研の佐渡俊彦先生からだった。Shockの現象記述に終わることの無いように意識されたのは、博士の率いるこの GRC で私は始めて、ヒト正常繊維芽

大きな発展と喜びだった。

細胞の分裂寿命とヒト年齢との相関を解析した。当時Gorge Martin が年齢が進むにつれて分裂寿命は直線的６に短縮すると報告していたが、直線を示すと決めてかか

老化の理論も混沌としていた初期の頃、年会の合間にる統計処理に間違いがあったのだ。ボルチモア住民の開催するシンポジュームにおいて老化学説が取り上げら－2－

老化プログラム説の検証に新手法

れ、私にプログラム説を話せとの事だった。細胞分裂回

その研究は無意味だとする非難の風も吹き荒れていた。

数の限界性がプログラムされているとの印象を与えていこれが克服されるのは更に何年もの忍耐と不屈の研究魂たからであろう。生物の最大寿命が多様であるなか、動が必要であった。

物種に応じて特有な一定値を示すことは、遺伝子プログ

それでも耐えた老人研で、今も記憶に残る仕事がある。

ラムへの大きな示唆だった。しかし、一卵性双生児の寿老化で肥大化した核のタンパク質を院生の坂上宏君と解命解析から、遺伝子より環境因子のほうがはるかに、寿析していた途中、妙に気にかかったのが、ヒストンの動命への影響が強いと示唆されてもいた。しかも老化を発向だった。トリチュウムとカーボン 14 で標識したリジ

生と同じように遺伝子にプログラムされているとの根拠

ンを使ってそれぞれ老若細胞を培養して混合し、ヒストは、何も提示されていなかった。発生と老化とに違いはン各分画での比較をする方法で解析した。その結果ヌクあるのだろうか、それはどのように表わされるのだろう

レオソームを繋ぐ HI の量が減少している事が、明瞭にかと、宿題講演の迫る中、頭も気持ちもその疑問で一杯実証された（ECR, 1980）。それは Werner 細胞でも確だった。そして突然に閃いたことがあった。ゴンぺルツ

認された。クロマチン構造の破たんや遺伝子発現パター曲線の活用である。人の死亡割合を年代ごとに算出してンの乱れを意味するだろうが、原因は不明のままで、当対数で縦軸に示し（初期は発生異常者、末期は遺伝的

時は注目も受けなかった。しかし、15 年ほどたった後、エリートとみて、その時期を除外すると）、年齢を横軸

石川冬樹教授のグループが再発見をしてくれたのだ。そにしてプロットすると直線で表せることである。しかもの後の展開が気にかかっている。

自分で日本人の生命表からデータをとって 10 年毎にそクロマチン構造と機能変化の関係で、今でも私は分化れを作図すれば、直線は横に並行移動するだけで、その細胞と老化細胞の厳密な違いに関心がある。最終分裂停

傾きはいつも一定であった。すなわち、直線の傾きであ止するのは共通しながら、分化は遺伝子が正常で、そのる遺伝子的要因と横にずれて死亡率の変わる環境的要因発現が特化されていくのに対比して、老化はクロマチン（医療進歩の貢献も含めて）との分離ができると考えた。

と遺伝子の傷害が起こり、発現の制御に破たんが生じて他の生物種にその適用を図ると、温度や栄養などで寿命いると考えている。その可視化と分子指標を使って、生が延びる中、その傾斜度は一定であり、各動物に固有の体内の分化細胞と老化細胞の選別と除去の技術開発に応値と分かったのである。そこで、この傾斜度は生物の老用できないだろうか。若い人の奮起を願っている。

化速度と言い換えてもよいと考えられた。
８

私はこれを、人間の発生現象と老化現象の比較に応用

エンドセリンの発見と肺高血圧症治療薬してみたのである。成熟前の幼少期発生の一部と思われ私は法人化された老人研を２年後に去り、つくば市にる現象として、３本目の歯が生えてくる割合、１ｍの背ある通産省の微生物工業技術総合研究所で動物細胞研究

丈に達する割合、初潮の始まる割合などを任意に取り上室の新設に携わった。
「細胞大量培養」の産官学によるげて、各年齢ごとにプロットしたのである。一方、必然

次世代プロジェクトに参加するためで、1984 年秋だっ的な老化現象として閉経の起こる割合などを計算して作た。これは、老人研でヒト細胞の分裂寿命と制御因子、

図し、これらを比較した。その結果、いずれの発生現象

そしてミニブタ血管内皮細胞の無限寿命化を研究した私も老化速度の様な直線性を示さないことが判明した。

には、打って付けの巨大プロジェクトだった。

老化は発生の様なプログラムに沿った事象ではないと

その後、その不死化したブタ内皮細胞を使って無血清いうことが、始めて可視化、実証されたと考えている。

培養を実施し、その培養液から血管収縮因子の精製に至

この知見は、プログラム説と題して公表された（臨床老り、ヒト血管内皮細胞からのエンドセリン遺伝子を発見

年医学体系

第１巻 , 1983）。そこでは更に考察を深めしたのである。筑波大真崎先生グループが主導してチーて、細胞が分裂回数を計り、分裂寿命に至るクロック機

ムを作った共同研究の成果であった（Nature 1988）。更構を推測した。そして配列が多数回も繰り返えされる遺に、エンドセリン family である新規の VIC 遺伝子を私伝子、例えばリボソーム遺伝子などに例をとって、それたちはマウスから見つけ、腸管での働きを提案した（JBCが細胞分裂のたびに消失する機構を提案した。テロメア

1989）。今も続くエンドセリン国際学会が設立され、製

配列リピートの短縮が言われるずっと以前の事である。

薬業界も大きく動いた。現在はその受容体拮抗薬が肺高血圧症の治療薬として臨床で使われている。特許取得は

7

公立研究所の独立行政法人化と細胞老化説の受難

いろいろあるが、このように自分たちの基礎研究の成果

ヒトの繊維芽細胞から血管内皮細胞へと細胞老化モデが実際に疾病の治療に使われるようになった例には、研ルを追加して、個体老化との接点を探りつつあった私た究者冥利に尽きる思いがある。エンドセリンは平滑筋

ちに、大きな事件が起きた。老人研の設立以来 10 年のの収縮や、心筋細胞の拍動を誘導する（FEBS Letter,

頃である。経済不振の下で公務員削減を迫まれ、研究所

1990）だけでなく、心筋細胞自身が分泌すると分かったの独立法人化が強いられたのである。一大事でありなが（BBRC, 1993）。また、これは細胞の増殖期に分泌されら一枚板でない研究者間の溝も深まった。この機に今堀るのに、分裂寿命後期の細胞とか高齢者由来の血管細胞

和友２代目所長の新体制を歓迎する向きは、法人化反対において生産の上昇することが判明した（Lab. Invest,

運動に白い眼を向けた。しかもこの頃、研究所内部と多1992）。老年病との関連も含め、新しい働きが未だ見つくの科学者から、細胞老化はアーティファクトであり、かると期待される。

－3－

９

テロメアの短縮とヒト細胞の不死化

11

テロメア反復配列が、DNA 複製ごとに短縮化すると進化からの教訓

紙面の都合で、先を急ぐことにする。

の報告は、細胞分裂加齢（細胞老化）のクロック機構を生物界を辿ると、単細胞生物の無限増殖性と変異性は説明するに、極めて適切だった。短縮の限界こそが分裂明らかであるが、多細胞生物に向かう過程で、原始的な寿命（Hayflic 限界）の実態だったのだ。テロメアとテ体細胞と生殖細胞が生じる。そして無限増殖性は生殖細ロメラーゼの発見で、ノーベル賞も授与された。そして胞が担い、体細胞の分裂停止が容認される。個体におけ

これを機に細胞老化研究への世間の風は、温かくなってる体細胞の分裂寿命性が発生したのであるが、初期にはきた。ただ、ヒト細胞とは違って、正常マウス細胞でも幹細胞的な再生能力も発揮した。生殖細胞は特殊な分化

テロメラーゼの発現の有ることを、実測した時には戸惑をした半面、生殖に伴う遺伝子の再編成で、全能的な多い、一元的な理解の難しさを実感したものだ。

能性を保証した。しかも適度な変異性によって、個体進

しかし、ヒト細胞の老化を脱却する、すなわち無限寿

化の可能性を確保したのである。そうした個体は環境適

命細胞株を取得すれば、テロメア長の維持によって細胞応に伴う選別と中立的生残によって、予想もできない多老化しないと実証できることは、容易に想定できた。そ様性を発達させてきた。

こで、テロメラーゼ遺伝子の強制発現を実行したのであ

我々ヒトの細胞もこうした多様な進化の結果の一部、る。ほどなくヒトの皮膚繊維芽細胞、血管内皮細胞、肺

成れの果てである。そうした過程は遺伝子個々、例えば

繊維芽細胞（TIG-1）の集団培養で、確実に不死化細胞

最近の発見では接着分子の遺伝子、の系統樹からも窺い

株の樹立に成功すること、更に不死に至る遺伝子発現知ることができる。今後、技術の粋を尽くせば、下等生の変動も報告するに至った（Int J Oncol, 2004, BBRC,

物で機能した残骸遺伝子の働きを誘導も出来るだろう。

2007）。しかしテロメラーゼ遺伝子を導入された細胞に体細胞に潜む全能性も引き出すことが可能であろう。

ついて、個々のクローン別に、長期継代培養して追跡ししかし、今、老化と死の必然性が、明らかになっている。

てみると、意外にも不死化するクローンは、数パーセン

これは生物にとって悪いことなのだろうか？

トに過ぎなかった。テロメラーゼの発現に加えて、別の体細胞の分裂停止は癌化リスクとの trade off だったり、要因が必要なのであろう（Cell Biol Int, 2012）。

体細胞死による個体の寿命は、生殖細胞による次世代へ

例えば、加えて、この不死化した TIG-1 細胞に、数種の癌遺の遺伝子保存との trade off だったりするだろう。進化は伝子を導入しても、マウス細胞のような癌化細胞に達す

生物の多様性を生んで来たがこうした trade off のうち、ることは、困難であった。マウスよりもヒト細胞は、何一方だけをずっと選択し続けてきたのである。生物の個かの変化に対する抵抗性、あるいは細胞特性の安定性が、体死は、生物の生存継続性を保つ、必然の結果とも考え獲得されていると感じた次第である。

られる。遺伝子改造の臓器は移植出来ても、更に、脳でこのことは、次の iPS 細胞の樹立でも、感じられた。

の記憶を再現、移し替えができたとしても、所詮は、無限に生きることは出来ないし、その意義もない。寿命の10

iPS 細胞の樹立と細胞の変幻自在性

有限性を必然と認識すれば、生ききることは、その終焉

老化研究用の標準細胞として樹立した TIG-1 細胞ををも視野に入れることだ。

使って、不死化に続いて今度は iPS 化、つまり４種の山
12

中因子を導入することで多能性幹細胞の樹立を図った。

終わりにいくつかの iPS クローンで３種の胚葉細胞に分化する

人間の技術と欲は、際限なく発達しうる。変幻自在な能力も獲得させた（Hum Cell, 2011）。一方で、形成しる体細胞をもとに、技術を尽くせば、遺伝子改造を施したテラトーマから分化形質を発現した細胞クローンを分た人間個体をも創造できるだろう。性（生）の曖昧な生

離し、特定の条件で培養すると、今度は初期化遺伝子をき物もできるだろう。しかし、それはもうヒトと呼べる発現するような脱分化が起こった。しかもその性質は再生物ではない。

び喪失してしまうことが確認された。また一方で、テラ不備の有る遺伝子保有者が、その改造を求める事は当トーマから軟寒天培地で増殖できる細胞クローンを分離

然の願いであり、権利でもあろう。だから、健康と長寿して培養すると、その前がん状態の細胞特性は、やがてを保つ遺伝子、そしてその機能をベストに保つ環境条件喪失してしまうのだった（Hum Cell, 2016）。

は、今後も解明されていくのを、若い研究者に期待する。

こうして我々は、TIG-1 というヒト正常細胞が一定の物質、生命体の進化は、まだ途中である。不備を残した

分裂寿命を例外なく持つが、遺伝子操作によって、分化まま進行しているに違いない。その一方で、地球誕生か形質を維持した不死化細胞を創出できる一方で、多能性らさえ 20 億年の物質進化の歴史はそれを良しとし、必幹細胞をも誘導できるようになった。まさに細胞は変幻

然性をも包含している。生命体の根本のところは、絶え自在である。しかもまた、その初期化状態とか、分化状

間なくその有り様を試され続けた結果に違いない。単純態、前がん状態も互いに変換し得るような極めて不安定な分子や細胞改造で、「不老長寿が可能か！」と、期待な , 言い換えれば、変幻自在な特性であることを知った。

する世間、マスコミや期待させる研究者は、進化の重み

この変幻自在性は、細胞の進化を反映すると私は考えてを再認識すべきと考えている。もちろんテロメラーゼのいる。

発現誘導因子による不老長寿化の安易なストーリーも含
めてだ。

－4－

私は基礎老化研究者であったからこそ、死を包含したを周囲とともに感謝の心で迎えたく思っている次第であ生の全体像を絶えず、考え続けてこれた。本学会員の皆る。自分の生きざまを、充実した生と性（子孫）のもと、さんとその幸運を共有したい。

全うするにあたって、本学会での成果を活かせるか、愉

最近は自分も、例えば百歳での自然死なら、その終焉

しみに。

－5－

基礎老化研究 40（3）; ７ , 2016

【特集企画】「ストレスと老化・疾患」
ヒトを含め生物は、体の内外から絶えず様々な刺激を受けており、過度な刺激はストレスとなって分子・細胞・組織・器官レベルで生体機能に障害を引き起こす。このようなストレスには、紫外線や放射線などの物理的、あるいは環境ホルモンや薬剤などの化学的な外的環境ストレス、さらには代謝バランスの変化により生体内酸化還元バランスを崩壊した内的環境ストレスがある。生体内で、これらのストレス消去や傷害された分子・細胞の除去修復、組織・器官障害の修復が滞りなく済まなければ、老化の促進や疾病の罹患リスクが増加する。基礎老化研究分野では、早老症あるいは長寿モデル動物の確立、および遺伝学・遺伝子改変技術の発展に伴い 1980 年代から 30 年以上に亘ってストレス研究が盛んに進められてきた。

本特集では、生体が分子・細胞・組織・器官レベルで受けるストレスによって、如何に老化や疾患が引き起こされているか、長年その分子メカニズムを精力的にご研究されてこられた先生方に近年の研究成果を踏まえご執筆頂きました。
まず、ミトコンドリアゲノム研究の第一人者であられます筑波大学の林純一先生に「哺乳類ミト
コンドリアゲノムの突然変異ががん化と老化に与える影響」と題して、老化に関わる新仮説を提唱される玉稿を賜りました。次に、酸化ストレスによる加齢依存的な神経突起変性のご研究に精力的に取り組まれております芝浦工業大学の福井浩二先生に「酸化ストレスによる神経突起変性の誘因」
についてご寄稿賜りました。さらに、遺伝子損傷修復研究の第一人者であられます九州大学の中別
府雄作先生に「ゲノムに蓄積した 8-oxoguanine に起因する病態とその防御機構－発がんから神経変性まで－」と題して、酸化塩基による自然突然変異に起因する発がんと神経変性について玉稿を賜りました。
本特集企画が皆様の目に留まり、ストレス応答について関心と理解を深め、今後のストレス研究の躍進にご尽力頂けたら幸甚です。
基礎老化研究誌 編集委員
千葉 卓哉
石井 恭正

－7－

基礎老化研究 40（3）; ９－15 , 2016

【総説】

哺乳類ミトコンドリアゲノムの突然変異ががん化と老化に与える影響
林

純一

筑波大学

要約
老化ミトコンドリア原因説によると、加齢に伴いミトコンドリアゲノム（mtDNA）に後天的に蓄積する突然変異（体細胞突然変異）はミトコンドリアの呼吸活性低下を引き起こす
ため老化の原因になるという。さらにこの仮説では、老化のみならずがん化を含む老化関連疾患にも mtDNA の体細胞突然変異が関与しているというが、これらはすべて状況証拠の積
み重ねの結論である。その後、mtDNA 複製酵素の校正機能を破壊したマウス（ミューテーター
マウス）が作製され、mtDNA の体細胞突然変異が高頻度で誘発される結果、早期老化表現型を発現し短命であることが示された。これによってこの仮説はより強固なものとなり現在でも多くの研究者に支持されている。一方筆者らはこの仮説を検証するため mtDNA の細胞間移植や、高齢者由来の繊維芽細胞の初期化などを行った。その結果、少なくともヒト繊維芽細胞では加齢に伴うミトコンドリア呼吸活性低下は mtDNA の突然変異ではなく核ゲノムのゲノム修飾が原因であり、可逆的なプロセスであることを立証した。

キーワード： Human aging; Metastasis; mtDNA mutations; mtDNA exchange; Epigenetic
regulation
１．背景の影響を受けることになり、結果として核ゲノムよりも

超高齢化社会を迎えた我国においては、老化や老化関

高頻度で突然変異が蓄積するといわれている。

連疾患の問題解決が急務であるが、特に老化に伴うミトこのような背景から、mtDNA 突然変異の蓄積と、そコンドリアの呼吸活性低下（呼吸欠損）がこれらの問題の結果生じる呼吸欠損はミトコンドリア病の原因となるの根源に位置しているといわれている。ミトコンドリ

だけでなく、老化や老化関連疾患（がん化、糖尿病等のアはすべての真核生物に存在し生体エネルギー産生に

生活習慣病、パーキンソン病等の神経変性疾患）の原因

おいて重要な役割を果たしており、その中には核ゲノにもなるという仮説「老化ミトコンドリア原因説」が提ムとは独立した固有のゲノム（ミトコンドリアゲノム；出された［1-6］。仮にそうだとすると、mtDNA 突然変

mtDNA）が存在している。

異は加齢とともに蓄積することで、われわれ一人ひとり

mtDNA に存在する遺伝子はすべて酸化的リン酸化の健康にも重大な影響を与えていることになる。

による生体エネルギー産生に関係しているが、エネル
ギー産生の副産物として活性酸素種（reactive oxygen

２．mtDNA 突然変異とがん化との関係

species: ROS）がミトコンドリア内に発生する。ミト

通常酸素分圧から低酸素分圧になると細胞内では解糖コンドリアはさらに外的因子である化学発がん物質な系が上昇してエネルギー産生をまかなう。一方、ミトコ

ども吸着することから、ミトコンドリア内に存在する

ンドリアの呼吸活性が低下するとエネルギー欠損になる

mtDNA はこの外的因子と同時に内的因子である ROS

ため、その補完作用として通常酸素分圧でも解糖系が上昇する。これがワールブルグ効果である。通常酸素分圧

連絡先：林

純一

〒 305-8572

茨城県 つくば市 天王台 1-1-1
TEL：029-853-6650

で解糖系が上昇していると、がん細胞の増殖によりがん細胞が低酸素状態におかれても生存が可能になることか
ら、通常酸素分圧での解糖系の上昇は細胞のがん化の前段階と考えられている［7-10］。もちろん、mtDNA の病

FAX： 029-853-6614

原性突然変異も通常酸素分圧での呼吸欠損と解糖系上昇

E-mail：jih45@biol.tsukuba.ac.jpを誘発することになるので、十分にがん化の原因になり－9－

得る［1-3］。

タログから、どれががん化の原因でどれがそうでないのもしこの仮説が正しければ、ミトコンドリア病患者

かを区別することは難しい。仮に一つの塩基の差しかな

さんはがんの発症頻度が上昇するはずである。また

かったとしても、本当のその突然変異ががん化の原因な

mtDNA は母性遺伝するため、mtDNA 突然変異が原因のかを判定するのは不可能である。

でがんを発症した場合、その突然変異を持つ mtDNA

そこで筆者らはまず正常細胞とがん細胞の間でが母親の生殖細胞に存在すれば、母性遺伝するがんが存

mtDNA を交換した細胞を樹立し、この細胞の表現型を在してもおかしくないはずである。それにもかかわらず比較することで、がん化の原因が mtDNA にあるのか

実際にこの二つの事実をきちんとした統計学的有意差を核ゲノムにあるのかを判定した（図 1A）。そこでもしもって証明した報告例は一切存在しない。

mtDNA にその原因があることが明らかになったら、そ

しかし、実際にがん組織には正常組織に比べ mtDNAの時こそは両者の塩基配列を比較することで原因突然変の突然変異が蓄積されているという結果が続々と報告さ異を特定するという戦略を立てた。しかしこれまでにヒれている［11-13］。ちなみにそのほとんどは呼吸活性にトやマウスの細胞を使ってそれぞれの種の正常細胞とが影響を与えない突然変異、すなわち多型突然変異であるん細胞の間で mtDNA 交換をしたが、ことごとくがん化ため、ワールブルグ効果を引き起こさないが、これをもっの原因は mtDNA ではなく核ゲノム側にあった［14, 15］。

て mtDNA 突然変異ががん化の原因だとしている。し次に、がん化という表現型ではなく、がんの悪性化（例かし、これらはすべて並行現象であり、mtDNA の多型

えば、がん転移）という、がんに関係する別の表現型に突然変異が呼吸欠損を誘発せずにいかにしてがん化を引着目した。マウスの肺がん細胞で低転移性を示す細胞株

き起こすのかという道筋すら示されていない。

と高転移性を示す細胞株の間でミトコンドリアの呼吸活

そもそも細胞のがん化は正常組織中の一つの細胞に起性を比較したところ、高転移性の細胞株で呼吸鎖酵素複

こり、このがん細胞が悪性化して抑制のきかない増殖を合体 I の活性が著しく低下していた。そこで両者の間で始めるため、がん組織は正常組織の中の一つの細胞由来

mtDNA を交換した細胞を樹立し、「高転移性」と「呼のクローンに相当する。一方、周辺の正常組織は多様な

吸鎖酵素複合体 I の活性低下」という２種類の表現型の細胞から構成されているので、その「平均値」としての原因がどちらのゲノムにあるかを調べた。その結果両方

mtDNA の塩基配列を比較した場合、両者の間に差が出の表現型ともに mtDNA 側にその原因があることが明てくるのは当たり前の話である。したがって本来なら一らかになった（図 1B）。

つのがん細胞と周辺組織の一つの正常細胞を用いて比較しなければならないところである。

そ こ で 両 者 の mtDNA の 全 塩 基 配 列 を 比 較 し た 結果、高転移性を示す細胞株の mtDNA の ND6 遺伝子

さらにいえば、がん化の原因が mtDNA の突然変異（呼吸鎖酵素複合体 I を構成するサブユニットの一つでにあるのか、それとも核ゲノムの突然変異にあるのかを

ある ND6 をコードしている遺伝子）に一つの突然変決めるために両者の塩基配列を比較しても何も結論は出

異（G13997A）が存在することが判明した。ただしがてこないはずである。大量に出てくる塩基配列の差のカ

ん転移を誘発すると想定されるこの突然変異 mtDNA

A

B

図１ ミトコンドリアゲノムはがんの表現型と関係あるのか：mtDNA 交換を用いた研究
正常細胞とがん細胞の間で mtDNA を交換しても、核ゲノムががん細胞由来であればがん化したままである（A）。
これに対し低転移性と高転移性のがん細胞の間で mtDNA を交換すると mtDNA が高転移性がん細胞由来であれ
ば高転移性を示す（B）。

－ 10 －

（G13997A mtDNA）をマウスの正常細胞に移植しても必須なのかということである。なぜなら他のマウス系統

がん化は誘発しなかった。またこの突然変異により呼吸と異なり、B6 系統は１割程度のリンパ腫を自然発症す

欠損と同時に ROS の過剰産生が誘発されるため抗酸化るからである。

剤処理したところ、高転移性の発現が抑制されたことか

そこでミトマウス ND6M の雌を A/J 系統（リンパ腫

ら、高転移性の誘発は G13997A mtDNA による呼吸欠を発症しない系統）の雄に戻し交配し、これを 8 回以損が原因なのではなく、呼吸欠損の副産物として過剰に上繰り返すことでミトマウス ND6M の核背景を A/J 系

発生した ROS が原因であることが明らかになった［16統に置き換えてリンパ腫の発症頻度を調べた。その結− 20］。

果、生存曲線には影響がなかったがリンパ腫はまった

しかし、これらの結果はすべて培養がん細胞で得く発症しなかった。この結果は、（1）リンパ腫がミトられたものであるため、ROS の過剰産生を誘発する

マウス ND6M の死因になっていないこと、そして（2）G13997A mtDNA が実際の生体内ではどのような表現

G13997A mtDNA が単独でリンパ腫を誘発したのでは型に影響を与えるのかは不明である。そこでこの問題をなく、B6 系統の核背景に存在する何らかの異常の存在解決するために G13997A mtDNA を培養がん細胞からも必須であることを示している［24］。

マウスの雌の生殖細胞系列に導入した。そのために先ずこのように mtDNA の突然変異が高転移性やリンパこの G13997A mtDNA を XO タイプ（雌型）のマウス

腫の発症を誘発する可能性があるため、ヒトでも母性遺ES 細胞に導入し、キメラマウス作製後、この G13997A

伝するがん転移やリンパ腫が存在するかもしれない。しmtDNA をさまざまな割合で持つ新奇ミトマウス（ミトかし mtDNA 突然変異単独では何事も起こらず何らか

マウス ND6M）を樹立した［21］。

の核ゲノムの異常が十分条件として必須である。したミトマウス ND6M は呼吸鎖酵素複合体 I の活性が低がってこれら両方の条件を満足する症例は極めて希であ下していたことから、若年で発症し母性遺伝するとされることから、母集団を厳選せずに統計学的処理をしてもるミトコンドリア病の一種であるレーバー病（LHON;

有意差が出るのは難しい状況にある。ここでいう母集団

遺伝性神経萎縮症）のモデルになり得る［21］。なぜかの厳選とは、たとえば mtDNA の ND 遺伝子群に ROSというと、この疾患では mtDNA にコードされる７種

過剰産生を誘発する突然変異をもつことが証明された集類の ND 遺伝子群（ND1, ND2, ND3, ND4, ND4L, ND5,

団のみを選ぶことである。

ND6）のいずれかに高頻度で突然変異が存在しているからである。ND 遺伝子群は呼吸鎖酵素複合体 I のサブユ

３．mtDNA 突然変異と老化との関係

ニットをコードしており、これらの遺伝子群の突然変異

老化ミトコンドリア原因説によると、呼吸欠損を誘発によって生じる呼吸欠損や ROS の漏出が若年での疾患する mtDNA の突然変異（病原性突然変異）は全人類の発症原因とされている［2］。また、男性の発症率が極め宿命である老化や老化関連疾患にも関与するという。つて高いことから核ゲノムの Y 染色体遺伝子の関与も示

まり加齢に伴う「mtDNA 突然変異蓄積」により「呼吸唆されている［2］。しかし、少なくとも若年（3 ヶ月齢）欠損」が誘発され、この「呼吸欠損」が「ROS 漏出量増大」のミトマウス ND6M の視神経には雌雄ともに異常はなを誘発し、「ROS 漏出量増大」はさらなる「mtDNA 突

かった［21］。

然変異蓄積」を誘発するという、この三者の悪循環が存

次にミトマウス ND6M の生存曲線と腫瘍発生率を見るため、核背景が同じ B6 系統マウスをコントロールに在することで老化や老化関連疾患を発症するというのである（図 2A）。

して比較したところ、両者の平均寿命に有意差はなかっ

こ こ で 問 題 と な る の は、 な ぜ 核 ゲ ノ ム で は な く

た。この結果は ROS を漏出する G13997A mtDNA は老

mtDNA の突然変異が老化の原因になるのかという点で化を促進しないことを示唆している［22］。また自然死ある。そもそもこの三者（mtDNA 突然変異蓄積、呼吸したマウスの剖検と組織化学的解析から、リンパ腫発

欠損、ROS 漏出）の悪循環はすべて状況証拠の積み重症頻度が B6 系統マウスの約５倍になることが示された

ねで、ヒトの老化現象においてお互いの因果関係を直接［22］。一方、18 ヶ月齢のミトマウス ND6M では呼吸鎖証明した証拠はどこにも存在しない。

酵素複合体 I の活性低下に加え、高血糖症と骨髄細胞での ROS の有意な増加が確認できた。

この仮説を検証するため筆者らは高齢者由来と若年者
由来の繊維芽細胞の mtDNA を、それぞれ mtDNA を

これらの結果は ROS の過剰産生と高転移性を誘発す除去した HeLa 細胞へ移植した［25］。また、高齢者由る G13997A mtDNA は生体内では高血糖症とリンパ腫

来の繊維芽細胞に HeLa 細胞の核ゲノムのみを移植し呼の原因になることを示唆している［22］。さらに抗酸化吸活性に与える影響を調べた［26］。結果はいずれも高剤の投与により ROS 産生を抑制することで、ミトマウ

齢者由来の繊維芽細胞が発現しているミトコンドリア呼ス ND6M が示した高血糖症とリンパ腫の発症は著しく吸欠損の原因が mtDNA の突然変異ではなく、核ゲノ抑制されたことから、これらの原因が呼吸欠損にあるとムの劣性突然変異であることを示していた（図 2B）。

いうよりは ROS の過剰産生にあると推察された［23］。

しかし、2004 年と 2005 年にこの老化ミトコンドリア

ここで問題となるのは、さきほどのレーバー病のよう原因説を支持するマウスの研究が相次いで報告され［27,に突然変異 mtDNA 単独でこれらの症状を発症したの

28］、この分野の研究者に広く支持されるようになった。

ではなく、なんらかの B6 マウス系統の核背景も発症にこの二つの研究はともに、まず mtDNA 複製酵素の校－ 11 －

図２

老化に伴う呼吸欠損の原因は mtDNA にあるのか核 DNA にあるのか？
A: mtDNA の突然変異にあるとする老化ミトコンドリア原因説
B: 体細胞遺伝学的手法により母性遺伝ではなく核側の劣性遺伝とする仮説
通常の生殖では mtDNA に原因があれば受精卵も呼吸欠損になる。
体細胞遺伝学的手法を使うと、呼吸欠損は核側の劣性変異にあることが判明。
濃いピンク色は正常な核ゲノム、濃紺は呼吸活性低下を誘発する可能性のある核ゲノムと mtDNA。正常な呼吸活性を持つ細胞は細胞質をピンク色、呼吸欠損の場合は細胞質を青色に着色した。

正機能を人工的に破壊したマウス（ミューテーターマウ

ターマウスは「老化モデル」というより「ミトコンドリス）を作製した。このマウスは mtDNA 複製の際に生ア病モデル」といった方が適切であるように思えた。

じるエラーを校正できないため、このエラーがそのまま

以上、ここまではヒトの老化や老化に関連したミト

体細胞突然変異として固定されてしまう。その結果、通コンドリアの呼吸欠損の原因が mtDNA の突然変異か、

常よりも遥かに速いスピードで mtDNA に大量の体細それとも核ゲノムの突然変異かという前提で議論をして胞突然変異が蓄積し、誕生後数ヶ月程度でミトコンドリきた。しかし、「分化」がそうであるように、「老化」もアの呼吸欠損が誘発され、最終的には早期老化症状（白突然変異ではなくゲノム修飾が原因であるという可能性

髪化、脊柱後湾、筋萎縮など）を発症して、本来２年半は残されている。当時としてはこの問題を解決する手段あるマウスの寿命が１年に短縮されたというのである。

はなかったが、その後の２つの技術革新によりこの可能

この研究結果から、mtDNA に後天的に蓄積された突然性を直接調べるチャンスが提供されたのである。

変異がミトコンドリアの呼吸欠損を誘発し、その結果早そ の 第 一 が iPS 細 胞（induced pluripotent stem

期老化症状を発現し、寿命を縮めたと結論づけることがcells；人工多能性幹細胞）樹立法である［32, 33］。分化できる。これはまさに老化ミトコンドリア原因説を見事した細胞の初期化の成功は、この手法を老化した細胞にに立証した研究成果といえる。ただし、このマウスはも活用する道を拓いた。老化に伴う呼吸欠損の原因がゲ「ROS の漏出」は全く観察されなかったという。また通ノム突然変異でなくゲノム修飾であるとすれば、高齢者

常のマウスでは老化してもこのような呼吸欠損にはなら由来の細胞から iPS 細胞を樹立して初期化することで同ないことから、ミューテーターマウスはマウスの老化で時に「老化に伴う呼吸機能低下」も初期化できるはずではなくヒトの老化モデルだという。

ある。

この研究結果は筆者らによっても確認された［29］。

筆者たちは先ず複数の若年者と高齢者から提供された

しかし筆者らの「ミューテーターマウス」は、核ゲノム

ヒト繊維芽細胞を iPS 細胞にしてから再び繊維芽細胞にの背景が B6 系統で、同じ B6 系統の核背景でかつて筆分化させた。その結果、加齢にともなう呼吸機能低下は者らが作製したミトコンドリア病モデルマウスである解消され、若年者から提供された繊維芽細胞のレベルに「ミトマウスΔ」［30, 31］と極めて症状が似ていたのでまで呼吸機能が回復することを見いだした。したがっある［29］。このミトマウスΔは大規模欠失突然変異をてこの老化現象は可逆的であることから、その原因がもつマウス mtDNA を受精卵に導入することで作製さmtDNA や核ゲノムの突然変異にあるのではなく、核ゲれた。ミトマウスΔの組織に存在する大規模欠失突然変

ノムのゲノム修飾にあると考えられる［34-36］（図 3A,

異 mtDNA が 8 割を超えるとその組織が呼吸欠損になB）。

り、その呼吸欠損になった組織でのみ病態が発症するこ第二の技術革新は次世代シーケンサーの開発である。

とを示すことができた。その意味では、このミューテー

核ゲノムは各細胞に原則として２コピーしか存在しない－ 12 －ROSの過剰生産

mtDNA突然変異の蓄積

図３

老化の伴う呼吸欠損は核ゲノムのゲノム修飾にあるという筆者らの新仮説
Ａ．新仮説の模式図
Ｂ．新仮説の図解

が mtDNA は数千コピーもの集団として存在している。

化させ自分に移植することでその部分の皮膚の若返りがしたがって加齢とともに mtDNA に体細胞突然変異が可能になるはずである。

蓄積しても数千コピーの mtDNA 分子のごく一部にラ

さらに若年者と高齢者の繊維芽細胞間、および初期化

ンダムにしか存在しないため、従来のシーケンサーで前と後の繊維芽細胞間での遺伝子発現パターンの比較か

mtDNA 集団全体の平均的塩基配列を決めてもこのよう

ら、ミトコンドリア内のグリシン合成に関与している遺な体細胞突然変異は検出できない。しかし次世代シーケ

伝子の発現低下が老化に伴う呼吸欠損の原因の一つであンサーを使用すると、同じ場所の塩基配列を 10 万回以る可能性が明らかになった。そこで、培養液中にグリシ上解析できるため、仮に特定の塩基番号の体細胞突然変ンを添加したところ、高齢者の繊維芽細胞での呼吸活性

異が細胞集団全体に存在する mtDNA の 10 万個に一カの回復が観察されたことから、グリシン摂取が老化に所しかなくてもその存在を突き止めることが可能であ伴う呼吸欠損の改善に効果がある可能性が示された［34-る。

36］（図 3A, B）。

今回この手法で複数の若年者由来と高齢者由来の繊維

ただし、今回の発見はあくまでもヒト繊維芽細胞の老芽細胞の mtDNA を解析したところ、理由は不明であ化に伴う呼吸欠損の仕組みであり、これをヒトの他の組るが両者の間で体細胞突然変異の頻度に全く優位差が検織や老化現象全般にまで普遍化できるか否かは今後の研出されなかった。ちなみに両者の間で ROS 産生量も有究課題である。

意差がなかった［34-36］。
これらの結果は、理論的には老化した組織の若返りは謝辞可能であることを示している。仮に繊維芽細胞以外の他のどの組織でも同じような仕組みで老化をしているとす

筆者と共同研究して頂いた方々に、この場を借りて深く感謝致します。

れば、たとえば自分の皮膚（角化細胞）を初期化後再分－ 13 －

引用文献［18］ Koshikawa N, et al . Reactive oxygen species-［１］ Larsson N-G, Clayton DA. Molecular genetic

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Effects of mutations in mammalian mitochondrial genomes on tumor
phenotypes and aging
Jun-Ichi Hayashi
University of Tsukuba
Abstract
The mitochondrial theory of aging proposes that age-associated accumulation ofsomatic mutations in mitochondrial genome (mtDNA) is responsible for the age-associatedrespiration defects and the resultant expression of aging and age-associated disorders
including tumor phenotypes. This idea is supported partly by the findings that mtDNA
mutator mice expressing a proofreading-deficient mtDNA polymerase show accelerated
accumulation of somatic mutations in mtDNA, resulting in the expression of mitochondrial
respiration defects, premature aging phenotypes, and short lifespan. In contrast, our findings
propose that age-associated respiration defects observed in elderly human fibroblasts are
not due to mutations in mtDNA, but to epigenetic downregulation of nuclear-coded genes
on the basis of the observations that the age-associated respiration defects is restored byreprogramming of the elderly human fibroblasts.
Keywords：Human aging; Metastasis; mtDNA mutations; mtDNA exchange; Epigenetic
regulation－ 15 －

基礎老化研究 40（3）; 17－21 , 2016

【総説】

酸化ストレスによる神経突起変性の誘因
福井
芝浦工業大学

システム理工学部

浩二
生命科学科分子細胞生物学研究室

要約
我々は、加齢に伴う認知機能の低下には、脳神経細胞での酸化傷害が関与していると想定し、そのメカニズムの解明に取り組んでいる。既知の様に、生体では加齢に伴い過酸化脂質が増加、培養細胞では酸化傷害により細胞死が起きる。よってこれらを防ぐためには、酸化傷害による神経細胞死が起きる前の早期変化が何であるかを見出すことが重要と考えている。我々の実験から、培養細胞では細胞が死なない低濃度の過酸化水素の添加により、神経細胞の突起上に数珠状の凝集物形成が生じていることが明らかとなった。また、この形態的変化は、初代培養系や老齢マウス、ビタミン E 欠乏マウスの脳でも生じていた。更に、細胞膜酸化や微小管変性、カルシウムホメオスタシスの崩壊の可能性が、我々のものを含め多数報告されている。以上より、加齢に伴う認知機能障害の一因には、脳神経細胞内での酸化傷害に起因する神経突起障害が関与している可能性が考えられる。

キーワード：Oxidative stress, Aging, Cognition, Axonal degeneration, Microtubules

１．加齢及び酸化ストレスによる神経突起障害の誘因

また、ビタミン E を欠乏させ、個体内での酸化を促進

既知のように、老化とは不可避でかつ退行的な生理機させたマウスやラットでも認知機能の有意な低下を確認

能の低下現象を指す。加齢に伴い減衰する生体機能にした［2］。これより、加齢に伴う認知機能の低下の一因

は、運動機能や内分泌機能など様々あるが、その中の一には、酸化傷害が関与している可能性が強く伺えた。しつに認知機能がある。脳老化の原因と称されるものは多かし、これらの実験は全て、すでに酸化がある程度亢進

数存在するが、我々はこれまで 1950 年代に D. Harman

し、認知機能が大きく低下したラットやマウスにおけるによって提唱された「老化のフリーラジカル説」［1］に解剖後の試料を実験に使用していることから、加齢に伴基づいて、そのメカニズムの解明に取り組んで来た。そう酸化傷害に起因する認知機能不全に陥るのを防ぐための結果、老齢ラットやマウスを使った実験からは、モーには、脳内の神経細胞で生じる変化を可能な限り早く明リス水迷路や放射状迷路課題などの行動実験において認らかにすることが重要と考えるに至った。そこで、我々

知機能の有意な低下を確認し［2］、その後の生化学的解は神経細胞内の神経突起部に着目した。なぜならば、神析では、脳内で過酸化脂質量の増加と抗酸化酵素活性の経突起部は進展や縮退がダイナミックに起きているこ

有意な低下［3］、更には海馬領域にてアポトーシスが多と、また、必要な物質の少なくとも一部を、細胞体から数起きていることを明らかにした［4］。我々は更に、高の軸索輸送による供給に頼っているからである。これよ

濃度酸素に 48 時間暴露させた若齢ラットの認知機能にり我々は、神経突起部が核や小胞体が存在する細胞体部

ついてもモーリス水迷路試験により検討した。その結果、

より、外部からの刺激に対してより脆弱なのではないか

酸素を暴露させた若齢群では、通常飼育の老齢群と同程と考えるに至った。よって、初めに培養細胞にて神経突度まで認知機能は有意に低下していた［2］。この際、遊起を進展させたモデルを用いて、酸化傷害時の神経突起

泳速度に酸素暴露群と対照群では有意な差はなかった。

の変化を検討した。培養細胞には、神経芽細胞腫である
Neuro2a や N1E-115 細胞を用いた。数日間培養して神連絡先：福井浩二〒 337-8570

埼玉県さいたま市見沼区深作 307
TEL：048-720-6033
FAX：048-720-6011
E-mail：koji@shibaura-it.ac.jp

経突起を十分に伸長させたのち、培養細胞に酸化傷害を誘引させる目的で過酸化水素を添加すると、濃度・時間に依存して細胞死が生じた。そこで、細胞死が起きない
低濃度の投与時における神経突起部を注意深く観察した
ところ、神経突起に形態的な変性が起きていることを明らかとした（図１）［5, 6］。この際、神経突起は対照群－ 17 －

Shrinkage

Cell Death
図１

培養細胞への低濃度の ROS の暴露は神経突起障害を誘因する［6］。
細胞が死なない低濃度の過酸化水素やラジカル開始剤の添加は、神経突起や樹状突起部に数珠状の凝集物形成を誘因する。さらに高濃度での添加や添加時間の延長は、神経突起の断片化を経て、細胞死を誘引する。

と比べ非常に細くなり、また、数珠状の凝集物が多数形

はその主成分がドコサヘキサエン酸やエイコサペンタエ

成されていることを確認した。また、この現象は Greenン酸などの高度不飽和脂肪酸を多く含むリン脂質で構成

florescent protein: GFP を遺伝子導入して可視化した初されているため酸化を受けやすい。特に、ヒトの場合、代培養系でも確認された［7］ことから、酸化傷害によ

体重に占める脳重量は約 13 分の１であるにもかかわらる神経細胞死が起きる前の初期段階では、神経突起に障ず、酸素消費量は約 20% と非常に高い［12］。その為、害が起きる可能性を明らかとした。さらに我々は、行動

脳は常に酸化の危険にさらされている。膜酸化に関する実験にて有意な認知機能の低下を示した老齢やビタミン研究はこれまでも非常に多く行われており、酸化を防ぐ

E 欠乏マウスを還流固定してパラフィン切片を作成し銀物質としてビタミン E をはじめとした抗酸化物質の有染色したところ、海馬領 CA1 領域において軸索部に培効性が多くの論文から立証されている［13］。事実、我々

養細胞時と同様の凝集物が多数形成されていることを確

も培養細胞への過酸化水素の投与により、神経突起障害

認した［8］。以上のことから、加齢に伴い脳神経細胞でを確認［5, 7］するとともに、有意な脂質ヒドロペルオ

は神経突起に障害が起きている可能性があり、また、そキシドの産生を確認した［7］。しかし、過酸化水素はの原因の一つとして酸化傷害が関係する可能性が考えら

小さい分子量であるが故に、一部は細胞膜を通過する。

れた。通常飼育においても加齢に伴い、徐々に酸化傷害

よって、細胞膜の酸化が神経突起障害を誘引しているこが蓄積していく可能性を示しており、非常に興味深い。

とを更に確認するために水溶性のラジカル開始剤である
2,2'-Azobis（2-methylpropionamidine）Dihydrochloride:

2．酸化傷害に起因する神経突起障害のメカニズムの解明

AAPH を培養液中に添加したところ、過酸化水素の添加時と同様に濃度依存的に細胞死を誘引し、また低濃度

神経突起障害はアルツハイマー病［9］、パーキンソンの添加においては、多数の神経突起障害を確認したこと

病［10］、ハンチントン病［11］などの、様々な神経退から、細胞膜の酸化が神経突起障害の誘因に関連してい行性疾患との関連が取りざたされている。これらの疾患る可能性が考えられる。

の多くは、その発症や進展に酸化傷害が深く関与するこ

第二は細胞骨格タンパク質である微小管崩壊の可能性とが明らかにされている。このことから、酸化に伴う神である。微小管は通常、α -tubulin とβ -tubulin の二量経突起障害が、これらの疾患の発症や進展に関係する可体が重合と脱重合を繰り返すことで動的安定性を保ち、能性は容易に想像できる。では、加齢に伴う認知機能障

突起形態の維持を行っている。また、この際の微小管害に脳酸化が関連し、酸化により生じる神経突起障害

は kinesin や dynein などのモータープロテインが物質

が、細胞死が起きる前の一つの大きなイベントであると輸送を行う際のレールの役割も担っている。よって、仮して、そのメカニズムには何が考えられるのか。ここでに微小管に何らかの変性が生じれば軸索輸送にも障害がは、３つの仮説について述べる。

生じると考えられる。そこで、我々は微小管関連タンパ

まず、第一は細胞膜酸化である。既知のように細胞膜

ク質の一つである collapsin response mediator protein－ 18 －

（CRMP）-2 に着目して、そのタンパク質と mRNA 発現

い る こ と が 予 想 さ れ る。 特 に、N-methyl-D-aspartateについて検討した。CRMP-2 は同じ微小管関連タンパク（NMDA） 受 容 体 や、 α -amino-3-hydroxy-5-methyl-4-質である Tau とそのはたらきが類似しており、tubulin

isoxazolepropionic-acid（AMPA）受容体は、膜が酸化と結合することで、微小管の安定性向上に寄与する。まされる際に同時にダメージを受け、細胞内へカルシウム

た、CRMP-2 はリン酸化することで tubulin との結合能やナトリウムイオンなどの過剰流入を引き起こす［17,を失うことから、アルツハイマー病において神経原繊18］。これらの中でもカルシウムイオンの細胞内への過維変化として知られる Tau 同様に、発症や病態の亢進、

剰流入は、カルシウム誘発性カルシウム放出（calcium-または早期発見のマーカーとしての可能性が多く報告

induced calcium release: CICR）により、ER ではリアされている［14, 15］。我々の実験では、加齢に伴い脳ノジン受容体を介して、細胞内へカルシウムイオンを放内での CRMP-2 mRNA 発現は有意に低下し、またビタ出する。ミトコンドリアでは、細胞内へのカルシウムイ

ミン E 欠乏マウスでは、同月齢の対照群との比較でリオンの流入により、ミトコンドリア内でのカルシウムイ

ン酸化の割合が有意に増加していた［16］（図２）。まオンの蓄積が起こり、ミトコンドリア膜透過性遷移孔

た、これらの上流に位置する glycogen synthase kinase（mitochondrial membrane transition pore: mPTP） を（GSK）-3βもリン酸化の割合が大きく変動していた。培介したシトクロム C の放出や膜電位の低下、活性酸素

養細胞での免疫染色では、過酸化水素由来の神経突起の一種であるスーパーオキシドの産生、またスーパーオ

変性時に生じる数珠状の凝集部位にリン酸化 CRMP-2

キシドを消去する Mn-superoxide dismutase（SOD）の（pCRMP-2）が強く呈色していることも確認しており、活性低下を介した酸化亢進が起こる。このミトコンドリ

pCRMP-2 の割合の増加による tubulin の重合能の低下

アでの酸化傷害が、二次的にモータープロテインや微小が微小管の安定性を低下させ、加齢やビタミン E 欠乏

管に作用し、結果として神経突起障害を誘引している可時（つまり酸化が亢進していると考えられる状態）に生能性がある。事実、我々の検討においても、神経突起部

じる神経突起変性を誘因する一因となっている可能性がにミトコンドリアが細胞体部よりは少ないが、存在して考えられる。しかし、これらの反応が直接的な細胞内外いることを確認している［16］。また、システインプロ

で発生した活性酸素によるものか、また二次的な傷害のテアーゼファミリーのカルパインはカルシウムイオン存結果として生じたものであるかは不明であり、我々は現在下で活性化し、CRMP-2 の断片化を誘引して神経突起在も継続して検討を重ねている。

変性を引き起こすことも知られている［19］。細胞内でのカルシウム代謝異常は、カルシウム毒性としてこれま

第三は細胞内カルシウムイオン流入を引き金としたでも知られてはいるが、ミトコンドリアのみならず細胞

小 胞 体（endoplasmic reticulum: ER） や ミ ト コ ン ド

内で更なる活性酸素の産生増加を導くことが考えられ、リアの機能不全である。前述した細胞膜の酸化は同時

これにより酸化反応が連鎖反応的に生じ酸化傷害が増悪に様々なイオンチャネルの酸化・変性も引き起こしてすることも考えられる。

図２ 加齢及びビタミン E 欠乏に伴う pCRMP-2 タンパク質および CRMP-2 mRNA 発現の変化［16一部改］。
マウス脳を１月齢よりビタミン E 欠乏食にて飼育し、３月齢に達したものを３月齢ビタミン E 欠乏
群、６月齢に達したものを６月齢ビタミン E 欠乏群として実験に使用。大脳、小脳、海馬領域に分けWestern blot にて pCRMP-2、CRMP-2 を、PCR にて CRMP-2 と G3PDH の mRNA 発現を検討した。

－ 19 －

３．最後に

6.

degeneration before induction of cell death. J Clin

加齢やビタミン E 欠乏に伴う認知機能障害の原因のBiochem Nutri doi: 10.3164/jcbn.16-34, 2016.

一つには、脳神経細胞での酸化傷害に伴う神経突起変性が関連している可能性があり、そのメカニズムには膜酸

Fukui K. Reactive oxygen species induce neurite

7.

Fukui K, Ushiki K, Takatsu H, et al . Tocotrienols

化による微小管変性やミトコンドリア機能不全が関与しprevent hydrogen peroxide-induced axon andている可能性がある。神経細胞死が起きていなくとも神

dendrite degeneration in cerebellar granule cells.
Free Radic Res 46: 184-193, 2012.

経突起障害時、神経伝達機能はおそらく破たんしている。
その根拠として、我々は単離したシナプス小胞の脂肪酸

8.

Fukui K, Kawakami H, Honjo T, et al . Vitamin E

組成の変化［20］、シナプトタグミンやシンタキシンな

deficiency induces axonal degeneration in mouse

どの SNARE タンパク質の変性［21］に起因する膜融合

hippocampal neurons. J Nutri Sci Vitaminol 58:
377-383, 2012.

不全やオートファジー：microtubule-associated protein
light chain（MAP LC）3-II の 活 性 低 下［16］ を 確 認

9.

Petratos S, Li QX, George AJ, et al. The beta-

している。１月齢より２か月間ビタミン E 欠乏食で飼

amyloid protein of Alzheimer’s disease increases

育した短期ビタミン E 欠乏マウスの海馬領では MAP

neuronal CRMP-2 phosphorylation by a Rho-GTP
mechanism. Brain 131（Pt 1）: 90-108, 2008.

LC3-II が高発現しており、このマウスの海馬領に切片の免疫染色からは、軸索変性は見られなかった。しかし、

10.

Cappelletti G, Surrey T, Maci R. The parkinsonism

１月齢より５か月間ビタミン E 欠乏食で飼育し、脳内

producing neurotoxin MPP+ affects microtubule

での酸化が亢進しているであろう長期ビタミン E 欠乏

dynamics by acting as a destabilising factor.
FEBS Lett 579: 4781-4786, 2005.

マウスの海馬領では、MAP LC3-II はほとんど発現しておらず、切片の免疫染色では軸索変性が起きていた。し11.

Li H, Li SH, Yu ZX, et al . Huntingtin aggregate-

かし、多方面で研究はなされているが、まだ、酸化傷害

associated a xona l degeneration is an ea rlyに起因する神経突起変性のメカニズムには不明な点が多pathological event in Huntington’s disease mice. J

い。当然のことながら、上述したいくつかの反応も複数

Neurosci 21: 8473-8481, 2001.

が同時に起きているであろう。我々の究極的な目標は、

12.

Neurobiol 56: 359–384, 1998.

変化を外部から非侵襲的な手段により判断できないかというものである。この変性・変化に我々は酸化傷害が深13.

Niki E. Lipid peroxidation: physiological levels anddual biological effects. Free Radic Biol Mad 47:

く関与していると考えている。将来、事前診断が可能と

469-484, 2009.

なり、様々な神経退行疾患発症へのリスクが少しでも軽14.

減できれば幸いである。

Reiter RJ. Oxidative damage in the central
nervous system: protection by melatonin. Prog

脳内で起きている神経突起変性を含む初期の神経細胞のGu Y, Hamajima N, Ihara Y. Neurofibrillarytangle-azzociated collapsing response mediator

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Oxidative stress induces neurite degeneration
Koji Fukui
Molecular Cell Biology Laboratory, Division of Bioscience and Engineering,
Shibaura Institute of Technology

Abstract
In order to verify the mechanism of cognitive dysfunction during aging, we are studying
the relationship between cognitive dysfunction and brain oxidation. It is well known that
lipid peroxidative products increase in living tissues, and cultured cell death is occurredby oxidative injury. Our final goal is to determine events prior to reactive oxygen species（ROS）-derived cell death. Treatment with a low concentration of hydrogen peroxide
induced neurite degeneration such as appearance of beads formation. We also found thesemorphological changes in primary cell culture and aged- and vitamin E-deficient micebrains. Several kinds of evidence including our recent data have indicated the possibilitiesof membrane oxidation, destabilization of microtubules, and calcium homeostasis alteration.
These results show that one reason of cognitive dysfunction during aging is related to ROSinduced neurite degeneration.

Keywords：Oxidative stress, Aging, Cognition, Axonal degeneration, Microtubules－ 21 －

基礎老化研究 40（3）; 23－31 , 2016

【総説】

ゲノムに蓄積した 8-oxoguanine に起因する病態とその防御機構－発がんから神経変性まで－
中別府
九州大学

雄作

生体防御医学研究所

要約
8-oxoguanine は代表的な酸化塩基であるが、これまで自然突然変異の主要な原因として研究が進められてきた。細胞ゲノムへの 8-oxoguanine の蓄積はヌクレオチドプールに
生 じ た 8-oxo-dGTP を 分 解 す る MTH1（MutT homolog-1） と DNA 中 の cytosine に 対 合し た 8-oxoguanine を 切 り 出 す OGG1（8-oxoguanine DNA glycosylase）、 鋳 型 DNA 中 の
8-oxoguanine に挿入された adenine を切り出す MUTYH（MutY homolog）の３つの酵素によって低いレベルに保たれている。MTH1、OGG1、MUTYH 欠損マウスの解析から、
8-oxoguanine の核ゲノムとミトコンドリアゲノムへの蓄積は MUTYH によって開始される
塩基除去修復反応に依存して、２つの独立した細胞死の経路を活性化することが明らかになった。MUTYH に依存した細胞死はがん抑制機構の１つとして機能するだけでなく、ミトコンドリア機能障害による神経細胞死とミクログリオーシスを介して神経変性疾患の発症に関与する。

キーワード：MTH1, OGG1, MUTYH, Cancer, Neurodegeneration

１．はじめに（MTH1，OGG1，MUTYH）の研究から明らかになっ生物にとって、その遺伝情報を担うゲノム DNA を細胞から細胞へ、親から子へと正確に伝え維持することはた 8-oxoguanine による発がんと神経変性について、我々のグループの研究成果を中心に概説する。

最も基本的な生物学的機能であるが、ゲノム DNA やその前駆体であるヌクレオチドは、酸素呼吸の過程で必２．8-oxoguanine の生成とゲノム蓄積の経路

然的に発生する活性酸素や生体防御のために生体が能DNA を構成する４つの塩基の中で guanine が最も酸化動的に産生する活性酸素によって酸化される危険に常されやすいことが知られているが、DNA や遊離の 2’-de-に曝されている［1］。活性酸素に曝された DNA やヌク

oxyguanosine 5’-triphosphate（dGTP）が水酸基ラジカル

レオチドは様々な酸化的化学修飾を受けるが、このよ（OH•）や一重項酸素（1O2）にさらされるとその guanine

うな酸化損傷は修復、除去されないとゲノムに蓄積す

塩基の 8 位の炭素に酸素原子が付加され、8-oxo-7,8-dihy-

る。その結果、突然変異を引き起こすことで細胞のがん

droguanine（8-oxoguanine）が生成される［1, 4］。
8-hydroxy-7,8-dihydroguanine（8-hydroxyguanine）

化の原因となり［2］、あるいは細胞死を引き起こすことで多くの変性疾患などの原因となり［3］、老化を促進す

は 8 位の炭素に水酸基（OH）が付加された状態である。

ることが明らかにされつつある。本稿では、DNA の構

8-oxoguanine と 8-hydroxyguanine は平衡状態にある互成塩基の中で最も酸化されやすい guanine の酸化体で変異性体（tautomer）であるが、中性の水溶液中ではある 8-oxoguanine のゲノム蓄積を制御する３つの酵素

ほとんど 8-oxoguanine の形で存在する［5］（図１A）。
DNA 中の guanine よりヌクレオチドプール中の dGTP

連絡先：中別府雄作〒 812-8582

福岡市東区馬出 3-1-1
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cytosine と adenine に対して 8-oxo-dGTP を挿入することから、DNA 中の 8-oxoguanine は、ヌクレオチドプー
ルの dGTP の酸化と DNA 中の guanine の直接酸化に由－ 23 －

A
O

O
N

HN
H 2N

OH•
H

N

N

NH

HN
H 2N

酸化

O
N

OH
N

N
dR

8-oxoguanine (GO)

B

H
H
N

O

N

H N

N H

N

N H

O

8-hydroxyguanine

H

H N

H

N

N

O

H
H N

N H

N

N
N

N
dR

H

dR

GO:C
図１

N

dR

guanine

dR

H2N

N

dR

O

O
HN

N

N

O

N
dR

GO:A

8-oxoguanine の生成と塩基対合の特性
A．核酸塩基の中で guanine が最も酸化されやすく、水酸基ラジカルなどにさらされると 8 位の炭素に酸素が付加され 8-oxoguanine（GO）を生じる。８位に水酸基が付加された 8-hydroxyguanine は8-oxoguanine の互変異性体であるが、細胞内の環境ではほとんどが 8-oxoguanine として存在する。
dR: デオキシリボース。
B．DNA 中の guanine は通常 syn /anti 配置の平衡状態にあるが、8-oxoguanine の場合この平衡がsyn 配置に偏っており、cytosine に加えて adenine と同程度に安定な塩基対（GO:A）を形成する。

来する。

site）で DNA 主鎖の切断を引き起こす AP lyase 活性を

DNA 中の 8-oxoguanine はデオキシリボースに対し持つ。OGG1 には、その mRNA の選択的スプライシンて anti 配置と syn 配置の両方をとることから、二本鎖グにより核型とミトコンドリア型が存在する［9, 10］。

DNA 中では cytosine に加えて adenine とも安定な塩基

鋳型鎖 DNA 中の 8-oxoguanine に対して誤って取り対を形成する（図１B）。このような状態で DNA 複製が込まれた新生鎖 DNA 中の adenine は adenine DNA グ

進行すると guanine から thymine へ、あるいは adenine

リコシラーゼ（MUTYH）により切り出される［11, 12］から cytosine への transversion 型の塩基置換変異が誘（図２）。MUTYH が adenine を除去した後には塩基除発される［1］（図２）。

去修復反応で鋳型鎖の 8-oxoguanine に対して cytosine
か adenine が挿入される。cytosine が挿入された場合

３．8-oxoguanine のゲノム蓄積を防ぐ仕組みには、次に OGG1 が作用して 8-oxoguanine は最終的に哺乳動物では、酸化プリンヌクレオシド三リン酸分

guanine に置換される。しかし、adenine が再度挿入さ解酵素（MTH1、NUDT1 とも呼ばれる）により 8-oxo-

れると MUTYH による塩基除去修復反応が繰り返され

dGTP が 8-oxo-dGMP と pyrophosphate に加水分解される［13］（図３A）。MUTYH にも、その mRNA の選択

る［7］（図２）。MTH1 は細胞内では細胞質に最も多く的スプライシングにより核型とミトコンドリア型が存在

分布し、ミトコンドリアと核にも局在している［8, 9］。

する［9, 14］。核型の MUTYH は PCNA（proliferating

MTH1 以外にも 8-oxo-dGTP 分解活性を持つ酵素が複数

cell nuclear antigen）などの複製装置と複合体を形成す報告されている［1］。DNA polymerase は 8-oxo-dGMP

ることから、複製時に鋳型 DNA 中の 8-oxoguanine にを基質として利用できないために、MTH1 により 8-oxo-

対して新生鎖に取り込まれた adenine を特異的に認識しdGTP が分解されると DNA への 8-oxo-dGTP の取り込て塩基除去修復を開始すると考えられている［13, 15］。

みが抑制される。
DNA 中の cytosine と対合している 8-oxoguanine は、

４．MTH1、OGG1、MUTYH の欠損は突然変異と発がんを促進する

8-oxoguanine DNA グリコシラーゼ（OGG1）により切り出され、塩基除去修復反応により最終的に guanine に置

MTH1 を欠損したマウス個体では核ゲノムへの 8-ox-

換される（図２）。OGG1 は、DNA グリコシラーゼ活性

oguanine の蓄積が野生型に比べて 10% 程度上昇し、さに加えて、脱塩基部位（apurinic/apyrimidinic site: AP

らに adenine から cytosine への transversion の自然発

－ 24 －

DNA中DNA中ヌクレオチドプール

C
G

GO

OH•

OH•

OGG1

A
T

dGTP
複製

複製

8-oxo-dGTP

C
GO

MTH1

ミスマッチ修復

複製
A
GO

8-oxo-dGMP + PPi
複製

複製

A
MUTYH

鋳型DNA
新生DNA鎖CGO

GO : 8-oxoguanine

複製

A
GO
複製

OH• : 水酸基ラジカル
A
T

図2

C
G

8-oxoguanine の生成とそのゲノム DNA ヘの蓄積を防ぐ仕組み
8-oxoguanine は、２つの経路を介して哺乳動物細胞のゲノム中に蓄積する。１つはヌクレオチドプー
ル中の dGTP が活性酸素で酸化されて生じた 8-oxo-dGTP が DNA ポリメラーゼにより DNA 中に取り込まれる経路である。もう１つは、活性酸素により DNA 中の guanine 残基が直接酸化されて8-oxoguanine が生成される経路である。ヌクレオチドプール中の 8-oxo-dGTP の分解と DNA 中に蓄積した 8-oxoguanine の修復経路を示す（詳細は本文参照）。

生頻度が野生型の約３倍に上昇していた。このような自患者の大腸腫瘍においては、家族性大腸腺腫症の主要な然突然変異の上昇に伴い、MTH1 欠損マウスでは生後原因遺伝子の１つである APC 遺伝子において guanine

１年半で肝腫瘍の自然発生が 19.4% に認められ，野生型から thymine への変異頻度が高いことが明らかにされマウス（6.7%）に比べて顕著に増加していた。特に雄マている［13］。MUTYH 欠損マウスにおいても、消化管

ウスでの肝細胞がんの発症頻度は高く（38％）野生型マ

腫瘍で Apc 遺伝子やβ - カテニン遺伝子に guanine から

ウスの３倍に達していた［16, 17］。

thymine への transversion が高頻度で同定されており、

一 方、OGG1 欠 損 マ ウ ス で は 8-oxoguanine の 核 ゲ
ノムへの蓄積が野生型マウスの数倍に増加するととも

MUTYH はこのような自然突然変異を抑制することで、発がんを抑えていると考えられる［22］。

に、guanine から thymine への transversion の自然発

OGG1 と MUTYH の二重欠損マウスでは、肺腫瘍と生頻度が数倍上昇する［18, 19］。さらに、生後１年半リンパ腫が野生型マウスの数倍に増加し、さらに野生型の野生型マウスの 11% に発症が認められた肺腫瘍（腺マウスでは通常見られない卵巣・子宮の腫瘍と消化管

腫 / 腺がん）の自然発生頻度が OGG1 欠損マウスではの腫瘍も発生することが報告された。これらの結果は、52％に上昇していた。OGG1 欠損マウスで見られる肺がOGG1/MUTYH 二重欠損マウスにおいて、guanine かんは、OGG1/MTH1 二重欠損マウスでは全く認められら thymine への transversion が野生型の 40 倍以上に上なかった。非常に興味深いことに、OGG1/MTH1 二重昇することと一致しており、OGG1 と MUTYH がゲノ

欠損マウスの臓器では核ゲノムに野生型の数倍以上のム中に生じた 8-oxoguanie に起因する自然突然変異を協8-oxoguanine が蓄積していた［18］。次節で述べるよう

調的に抑制することを示している［23］。

に、MTH1/OGG1 二重欠損マウスでは、MUTYH の働

我々は、Mth1 、Ogg1 、Mutyh の３つの遺伝子をすきで 8-oxoguanine を蓄積した細胞が発がんに至る前にべて欠損した MTH1/OGG1/MUTYH 三重欠損マウス

排除されている可能性が示唆される。

を樹立し、自然突然変異と発がんに注目して解析を進め

MUTYH 単独欠損マウスでは、生後１年半で野生型てきた。MTH1/OGG1/MUTYH 三重欠損マウスは、生

マウスにはほとんど見られない消化管の腺がんやリン後 50 日頃から死亡する個体が認められ、500 日では生

パ腫の自然発生が数倍以上に増加する。また、KBrO3

存率は 10％近くまで低下した。野生型マウスや３つのの飲水投与（16 週間）により野生型マウスや MTH1、遺伝子のヘテロ欠損マウスは生後 500 日でもその生存率

OGG1 単独欠損マウスの数十倍近い頻度で消化管腫瘍

は 100％であった。MTH1/OGG1/MUTYH 三重欠損マの発生を認め、３つの遺伝子の中で MUTYH によるウスでは、肉眼で 35% 以上のマウスに肝臓、腎臓、肺、発がん抑制が最も強力であることが示唆された［20］。

卵巣、乳腺、リンパ組織などの腫瘍に加えて、ハーダー

ヒトの家族性大腸ポリポーシスの原因の１つとして
MUTYH の劣性変異が同定されており、MUTYH-associated polyposis（MAP）と呼ばれている［21］。MAP

腺腫瘍、毛包上皮腫などまれな腫瘍を含めてさまざまな腫瘍が認められた［24］。

－ 25 －

MTH1/OGG1/MUTYH 三 重 欠 損 マ ウ ス は、in bred

で交配、維持している間に出生仔数が減少し、離乳期

ノックダウンによって細胞死は顕著に抑制されることかを過ぎて生存するマウスが８世代目には数パーセント

ら、MUTYH に依存した細胞死の経路の存在が明らかとなり、系統としての維持が困難であった。さらに、になった［27］。

MTH1/OGG1/MUTYH 三重欠損マウス系統では子孫にゲノム DNA 中に 8-oxoguanine が高度に蓄積したま水頭症や特殊ながんの発生、毛色の変化など遺伝性の表

ま DNA 複製が進行すると鋳型 DNA 中の 8-oxoguanine

現形質の変化が観察された。MTH1/OGG1/MUTYH 三

に対して adenine が高頻度に取り込まれる。8-oxogua-

重欠損マウスの精巣や卵巣から抽出した DNA には野生

nine に 対 合 し た adenine は MUTYH に よ っ て 切 り 出

型マウスの数倍高いレベルの 8-oxoganine の蓄積が認めされるが、鋳型 DNA には依然として 8-oxoguanine がられ、生殖細胞系列の突然変異頻度が上昇している可能存在するために塩基除去修復過程で比較的高頻度に性が示唆された。そこで、生殖細胞突然変異が最も蓄積

adenine が再度挿入される。その結果、MUTYH によるしていると考えられる８世代目の３匹のマウスを選択

adenine の除去修復が継続的に起こるために、特に新生し、その DNA のエクソン領域 40.9 Mb を次世代シーケ

DNA 鎖に一本鎖の切断が蓄積する（図３A）。

ンサーを用いて解析したところ、このマウスの系統で核ゲノムに 8-oxoguanine が蓄積した場合、新生 DNA

は１世代当たりの生殖細胞突然変異発生率が野生型マ

鎖の過剰切断によりポリ（ADP- リボース）ポリメラー

ウス（5.4 x 10-9 変異 / 塩基 / 世代）と比較して約３７

ゼ（PARP）が活性化される。その結果、ADP- リボース・倍（2 x 10-7 変異 / 塩基 / 世代）上昇していた。同定さポリマー（PAR）の蓄積によりミトコンドリアに局在れた変異の 99% は 8-oxoguanine に起因する guanine かしている Apoptosis-inducing factor（AIF）がプロセッら thymine への transversion で、その頻度は野生型マ

シングが引き起こされ、AIF が核へ移行してカスペー

ウスの 450 倍以上に増加していた［24, 25］。同定された

ス非依存性のアポトーシスを引き起こす（図３B 上）。

guanine から thymine への transversion の約 60% は遺一方、ミトコンドリアゲノムに 8-oxoguanine が蓄積し伝子の機能に影響を与えるものであった［24］。

た場合、その過剰切断からミトコンドリアゲノム DNA

鋳型 DNA の adenine に対して挿入された 8-oxogua-の枯渇を引き起こし、ミトコンドリア機能障害を引き起nine はミスマッチ修復で除去されることから、MTH1/

こす。その結果、ATP の枯渇によりミトコンドリア膜

OGG1/MUTYH 三重欠損マウスでも adenine から cyto-の透過性が亢進し、ミトコンドリアからの Ca2+ イオン

sine への transversion 変異は増加しないと考えられるの流出に伴って細胞質のタンパク質分解酵素カルパイン［13, 26］（図２）。

が活性化されてリソゾームの崩壊による細胞死が誘導される（図３B 下）。この２つのプログラム細胞死の経路は、５．8-oxoguanine は MUTYH に依存して細胞死を引き起こす

8-oxoguanine を蓄積し変異を起こしやすい細胞を排除する方向に作用することから、発がん抑制機構として重MTH1/OGG1 二 重 欠 損 マ ウ ス は MTH1/OGG1/

要と考えられる［13, 26］。

MUTYH 三重欠損マウスに比べると、ゲノム DNA に8-oxoguanine が野生型の数倍蓄積しているにもかかわ

６．8-oxoguanine と神経変性

らずその寿命も発がん頻度も野生型レベルである［18,

老化と活性酸素ストレスが神経変性疾患の主要な原因

24］。MTH1/OGG1 二 重 欠 損 マ ウ ス で は、MUTYH のとして注目されているが、どのような分子機序で神経細働きで 8-oxoguanine を蓄積した細胞が発がんに至る前

胞脱落が引き起こされるか、その詳細は未だ明らかにさに排除されている可能性が示唆される。我々は OGG1

れていない。パーキンソン病、アルツハイマー病、ハン欠損マウス細胞株を用いた解析により、OGG1 欠損細胞

チントン病など多くの神経変性疾患では、神経細胞に脂が酸化ストレスに対して高い感受性を示すことを見出し

質やタンパク質の酸化体に加えて 8-oxoguanine が多量た［27］。ヒト細胞には、選択的スプライシングによっに蓄積することが報告されており、神経変性が酸化ストて生じた核型とミトコンドリア型の OGG1 タンパク質

レスをともなうことを示す根拠として注目されている。

が存在する。我々は OGG1 欠損細胞株に核型とミトコ

また、我々は、パーキンソン病とアルツハイマー病患

ンドリア型ヒト OGG1（hOGG1）の cDNA 発現ベクター者の剖検脳の解析から、MTH1、OGG1、MUTYH タンを導入し、２種類の hOGG1 の一方、あるいは両方を発

パク質の発現が変化していることを報告しているが［28-現する細胞株を樹立した。核型とミトコンドリア型の

32］、OGG1 遺伝子については、アルツハイマー病患者特hOGG1 の両者を発現する細胞は酸化ストレスを負荷し異的な変異も報告され、8-oxoguanine の蓄積が神経変てもいずれのゲノム DNA にも 8-oxoguanine を蓄積す性に関わることが強く示唆されている［33, 34］。

ることはなく、酸化ストレスに対して最も強い抵抗性を

我々は、MUTYH に依存した２つのプログラム細胞

示した。核型 hOGG1 を発現する細胞は酸化ストレス負死が個体レベルで神経変性の過程に関わる可能性を検討

荷後にミトコンドリアゲノムに選択的に 8-oxoguanine

するために、ミトコンドリア神経毒 3- ニトロプロピオを蓄積し、ミトコンドリアの変性を伴って細胞死に陥ン酸（3-NP）の投与によって引き起こされるハンチン

る。ミトコンドリア型 hOGG1 を発現する細胞は、酸トン病モデルを用いて、MTH1、OGG1、MUTYH の欠化ストレス負荷後に核ゲノムに選択的に 8-oxoguanine

損の影響を解析した［35］。3-NP はミトコンドリア呼吸を蓄積し、細胞死に陥る。いずれの場合も MUTYH の鎖（複合体 II）のコハク酸脱水素酵素活性を不可逆的に－ 26 －

A

GO
C

鋳型DNA
新生DNA鎖dATP

GO:8-oxoguanine

複
製

GO
A
MUTYH
APエンドヌクレアーゼ

A
GO

DNA一本鎖切断(SSBs)
B
核ゲノム中の8-oxoguanine

GO
SSBs

AIFの核移行

細胞死

PARP
NAD+
枯渇

PAR

ATP
枯渇

発がん抑制
ミトコンドリアゲノム中の8-oxoguanine
GO
SSBs

ミトコンドリアDNA の分解
カルパイン
活性化

ATP
枯渇

細胞死

Ca2+
ミトコンドリア
膜透過性亢進

図３

カテプシン
放出

リソゾーム
の崩壊

MUTYH によるプログラム細胞死の誘発機構
A．鋳型 DNA 中に 8-oxoguanine（GO）が存在すると次の複製の際に比較的高頻度に adenine が挿入される。この adenine は MUTYH で切り出され、その後の塩基除去修復過程では cytosine が挿入される場合と adenine が再挿入される場合とに分かれる。cytosine が挿入された場合には、図２に示す
ように OGG1 により 8-oxoguanine が除去修復される。しかし、adenine が再挿入されると、MUTYH
による adenine の除去修復が継続的に起こるために、新生 DNA 鎖に一本鎖の切断（SSBs）が蓄積する。
B．核ゲノムに 8-oxoguanine（GO）が高度に蓄積し、新生鎖 DNA の過剰切断（SSBs）が生じるとポリ（ADP- リボース）ポリメラーゼ（PARP）が活性化され、ADP- リボース・ポリマー（PAR）の蓄積によりミトコンドリアに局在している Apoptosis-inducing factor（AIF）のプロセッシングが誘発される。プロセッシングを受けた AIF は、核移行してカスペース非依存性のアポトーシスを引き起こす（上図）。一方、ミコンドリアゲノムに 8-oxoguanie が高度に蓄積し、ミトコンドリアゲノム DNAの過剰切断（SSBs）が生じるとミトコンドリアゲノム DNA の分解・枯渇を引き起こし、ミトコンド
リア機能障害を引き起こす。その結果、ATP の枯渇によりミトコンドリア膜の透過性が亢進し、ミトコンドリアからの Ca2+ イオンの流出に伴って細胞質のタンパク質分解酵素カルパインが活性化される。最終的に、リソゾームが崩壊し、タンパク質分解酵素カテプシンの放出されるため細胞成分が分解され、細胞死が誘導される（下図）。このような MUTYH による細胞死は発がん抑制に寄与すると考えられる。

－ 27 －

線条体中型有棘神経細胞のミトコンドリア

MTH1
dGTP

3-NP

8-oxo-dGTP

活性酸素 複製GCdATP

PARP活性化PAR

NAD+ 枯渇

カルパイン
活性化
Ca2+

A
ATP枯渇

ミトコンドリア
膜透過性遷移一本鎖DNA切断

活性酸素
産生亢進
Eat-Meシグナル

神経細胞のミトコンドリア
ミトコンドリア DNA分解・ 枯渇

GO

ATP 枯渇

カテプシン
放出

リソゾーム崩壊

神経細胞脱落

GO
A

AIF

GO
SSBs

OGG1
GO
複製

活性酸素

神経細胞障害

MUTYH

GO
C

ミクログリアの核

グリオーシス8-oxo-dGMP

GO: 8-oxoguanine, AIF: Apoptosis inducing factor, PARP:ポリADPリボースポリメラーゼ，
PAR:ポリADPリボース化, NAD: ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド

図4３−ニトロプロピオン酸による線条体変性の分子機序
３- ニトロプロピオン酸（3-NP）をマウスに全身投与すると線条体の神経細胞に選択的に取り込まれ、ミトコンドリア呼吸鎖の複合体 II を特異的に阻害し、活性酸素の生成を誘発する。その結果、ヌク
レオチドプールの dGTP が酸化され、8-oxo-dGTP が生じる。神経細胞ではミトコンドリアゲノムのみが複製しているために、ミトコンドリアゲノムに選択的に 8-oxoguanine が蓄積する。MUTYH により 8-oxoguanine に対して取り込まれた adenine が除去されると修復過程でミトコンドリアゲノム
DNA が分解され、神経細胞の機能不全や細胞死が誘導される。このような障害を受けた神経細胞はミクログリアを活性化する。その結果、ミクログリア自身が産生する活性酸素によりミクログリアの核ゲノムに 8-oxoguanine の蓄積を引き起こす。ミクログリアの核ゲノムに蓄積した 8-oxoguanine は
MUTYH に依存してミクログリオーシスを増悪させ、神経変性を加速する。（詳細は本文参照）

阻害することでミトコンドリアにおける活性酸素の生成投与により有意に軽減することが確認された［35］。

を亢進させるため、さまざまな機能分子の酸化を引き起OGG1 単 独 欠 損 マ ウ ス と OGG1/MUTYH 二 重 欠 損

こし、細胞機能障害を誘発する（図４左）。ヒトやサル、マウスの 3-NP 投与に対する応答を比較し た と こ ろ、

マウスが 3-NP を摂取すると、特に 3-NP に脆弱な線条

OGG1/MUTYH 二重欠損マウスにおいては運動機能障体の中型有棘神経細胞死が誘発され、ハンチントン病様害が顕著に軽減し、線条体における神経細胞脱落およの運動機能障害を呈することが知られている。

びミクログリオーシスもほとんど認められなかった。

MTH1、OGG1 あるいは MUTYH の単独欠損マウス

OGG1 欠損マウスの線条体の中型有棘神経細胞のミトコと OGG1/MTH1 二重欠損マウス、そして野生型マウス

ンドリア DNA とミクログリアの核ゲノムに認められたに 3-NP を投与したところ、OGG1/MTH1 二重欠損マウ

一本鎖 DNA 切断の蓄積も OGG1/MUTYH 二重欠損マ

ス、OGG1 欠損マウス、MTH1 欠損マウスの順に野生

ウスにおいては全く認められなかった［35］。

型マウスよりも重篤な運動機能障害を呈し、線条体に高我々は、線条体組織に蓄積する 8-oxoguanine の起源

度な 8-oxoguanine の蓄積を伴う神経細胞脱落を呈するを 明 ら か に す る た め に、 ヒ ト MTH １（hMTH1） をことが明らかになった。興味深いことに、MUTYH 欠高発現するトランスジェニックマウスを樹立し、3-NP

損マウスは野生型マウスと同程度かそれ以上の 3-NP 抵による線条体変性の程度を野生型マウスと比較した抗性を示した。OGG1/MTH1 二重欠損マウスや OGG1［36］。その結果、hMTH1 の高発現により線条体にお欠損マウスで見られる線条体変性の早期には、3-NP にける 8-oxoguanine の蓄積と線条体変性が顕著に抑制さよる 8-oxoguanine の高度な蓄積は主に中型有棘神経細れ、3-NP の神経毒性に対して顕著な抵抗性を獲得する

胞のミトコンドリアゲノムに認められ、ミトコンドリア

ことが確認された。OGG1/MTH1 二重欠損マウスが最機能障害を介してカルパイン活性化を伴う神経細胞のも 3-NP の神経毒性に対して感受性が高いことをあわせ障害が観察された。一方、線条体変性の後期には神経て考えると、ヌクレオチドプール中の dGTP の酸化で細胞脱落部に増生したミクログリアの核ゲノムに顕著生じた 8-oxo-dGTP が神経細胞のミトコンドリアゲノム

な 8-oxoguanine の蓄積が認められ、PARP の活性化とやミクログリアの核ゲノム中に蓄積した 8-oxoguanine

AIF の核移行が認められた。3-NP による線条体神経細の起源であると結論される（図４左）。

胞脱落、ミクログリオーシス、そして運動機能障害は、細胞分裂しない神経細胞では核ゲノムは複製されない

いずれもカルパイン阻害剤、あるいは PARP 阻害剤のが、ミトコンドリアは神経細胞の機能維持に不可欠なエ－ 28 －

ネルギーを供給するためにそのゲノム DNA を常に複製

７．おわりにし、新しいミトコンドリアをシナプス等に供給している。

パーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病

ヌクレオチドプール中に生じた 8-oxo-dGTP が DNA 中など多くの老年性の神経変性疾患患者脳では、神経細胞に取り込まれるには DNA 複製が不可欠である。3-NPのミトコンドリアゲノムに 8-oxoguanine が普遍的に蓄を投与した OGG1/MTH1 二重欠損マウスの神経細胞で積しミクログリオーシスを伴うことから、これらの神経は複製するミトコンドリアゲノムのみに 8-oxoguanine

変性疾患に共通の分子機序として図４に示した２つの経が高度に蓄積し、さらにその後の複製に際して DNA 中路が関与している可能性が強く示唆される。これらの経に存在する 8-guanine に対して取り込まれた adenine を路に関わる分子は、認知症を始めとする神経変性疾患の

MUTYH が除去することで開始される塩基除去修復の治療薬開発に向けた新たな分子標的として有用と期待さ中間産物である一本鎖 DNA 切断の生成が過剰となり、れる。

ミトコンドリアゲノム DNA が分解枯渇したと考えられる。その結果、ミトコンドリア膜電位が維持されなくなり、細胞質に放出された Ca2+ イオンによって活性化さ謝辞

れたカルパインに依存した神経細胞の機能障害が誘導されると考えられる［37］（図４右下）。

本稿で紹介した研究は、九州大学 生体防御医学研究所 脳機能制御学分野でおこなわれたものです。研究を

最近我々は、MTH1/OGG1 二重欠損マウスの脳から推進していただいたメンバーの皆様に感謝いたします。

大脳皮質の神経細胞を取り出し、抗酸化剤の存在下、非存在下で培養し、神経細胞の神経突起の生成やミトコ
ンドリア機能に注目して解析した。その結果、MTH1/

引用文献

OGG1 二重欠損神経細胞は抗酸化剤のない条件で培養す１.

Nakabeppu Y, Behmanesh M, Yamaguchi H, et al .

ると、ミトコンドリアゲノムに 8-oxoguanine を多量にPrevention of the Mutagenecity and cytotoxicity

蓄積し、ミトコンドリア機能障害に陥り、さらに神経突of Oxidized Purine Nucleotides. In Oxidative起の生成が顕著に低下することを見出した。すなわち、

Damage to Nucleic Acids , ed . M Evans , M

神経細胞のミトコンドリアゲノムに 8-oxoguanine が蓄

Cooke, pp. 40-53. Landes Bioscience, Springer

積すると、ミトコンドリア機能が障害されるためミトコ

Science+Business Media, Austin, TE, USA and
New York, NY, USA: 2007.

ンドリアは神経突起の生成とその維持に不可欠なエネル
ギーを供給できなくなるために、神経突起が維持されず

２.

Nakabeppu Y, Sakumi K, Sakamoto K, et al .
Mutagenesis and carcinogenesis caused by theに変性が進むことが確認された［38］。

oxidation of nucleic acids. Biol Chem 387: 373-379,

一方、神経細胞の変性は、それ自体が脳内の免疫担

2006.

当細胞であるミクログリアの活性化と増殖を誘発する。
活性化ミクログリアは NADPH oxidase（NOX）等に

３.

Oxidative damage in nucleic acids and Parkinson’sより、その周囲に活性酸素を発生させるため、ミクロ

disease. J Neurosci Res 85: 919-934, 2007.

グリアのヌクレオチドプールにも 8-oxo-dGTP が蓄積する。ミクログリアは分裂増殖に際して核ゲノムを複製す

Nakabeppu Y, Tsuchimoto D, Yamaguchi H, et al .

４.

K a s a i H , N i s h i m u r a S H yd r o x y l a t i o n o f

ることから、ヌクレオチドプールからその核ゲノム中にDeoxyguanosine at the C-8 Position by Ascorbic-

8-oxoguanine が取り込まれて蓄積する。核ゲノム中にAcid and Other Reducing Agents. Nucleic Acids
Res 12: 2137-2145, 1984.

多量に蓄積した 8-oxoguanine もその後の複製に際してadenine と対合し、MUTYH による塩基除去修復の標的

５.

Jang YH, Goddard WA, Noyes KT, et al. Firstとなる。その結果、核ゲノムの新生鎖に一本鎖 DNA 切

Principles Calculations of the Tautomers and pKa-断が蓄積するために PARP が活性化され、その下流でValues of 8-Oxoguanine:

ミトコンドリアに局在する AIF が切断され核に移行し

genicity and Repair. Chem Res Toxicol 15: 1023-てミクログリアの活性化を促進すると考えられる。この1035, 2002.

ような状況では、ミクログリオーシスの増悪とともに活

６.

Implications for Muta-

Kamiya H, Kasai H Formation of 2-hydroxydeoxy-

性酸素の生成が顕著に増強されるために、神経細胞はさ

adenosine triphosphate, an oxidatively damaged

らにダメージを受ける。また、活性化ミクログリアによnucleotide, and its incorporation by DNA poly-

る神経細胞の貪食作用によっても線条体の変性が著しく

merases. Steady-state kinetics of the incorpora-

亢進されると考えられる［35, 37］（図４B 右上）。

tion. J Biol Chem 270: 19446-19450, 1995.

最近、フリードリヒ運動失調症において、MUTYH

７.

Nakabeppu Y Molecular genetics and structuralと PARP に依存したミクログリアの活性化が小脳と脊

biology of human MutT homolog, MTH1. Mutat

髄の神経変性、そして運動失調症の発症に関与すること

Res 477: 59-70, 2001.

が報告され、我々が見出した MUTYH に依存したミク

８.

Nakabeppu Y, Tsuchimoto D, Ichinoe A, et al .

ログリアの活性化機構が普遍的なものであることが報告

Biological Significance of the Defense Mecha-

された［39］。

nisms against Oxidative Damage in Nucleic Acids－ 29 －

and oxidative stress induced intestinal tumorigen-

Caused by Reactive Oxygen Species: From Mito-

esis. Cancer Res 67: 6599-6604, 2007.

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Pathophysiology caused by 8-oxoguanine accumulated in genomes andprotective mechanisms: from carcinogenesis to neurodegeneration
Yusaku Nakabeppu
Medical Institute of Bioregulation, Kyushu University

Abstract8-oxoguanine, the most common oxidized base, has been characterized as a major cause of
spontaneous mutagenesis. Levels of 8-oxoguanine in cellular genomes are maintained very
low by coordinated actions of MTH1（MutT-homolog-1）hydrolyzing 8-oxo-dGTP formed
in nucleotide pool, OGG1（8-oxoguanine DNA glycosylase）excising 8-oxoguanine opposite
cytosine in DNA, and MUTYH（MutY homolog）excising adenine inserted opposite
8-oxoguanine in template DNA. Studies with mutant mice lacking MTH1, OGG1 or MUTYH,
revealed that accumulation of 8-oxoguanine in either nuclear or mitochondrial genome
triggers two distinct cell death programs dependent on MUTYH-initiated base excision
repair. MUTYH-dependent cell death contributes to not only suppression of carcinogenesis,but also is involved in neurodegeneration through neuronal death due to mitochondrial
dysfunction and microgliosis.

Keywords：MTH1, OGG1, MUTYH, Cancer, Neurodegeneration－ 31 －

基礎老化研究 40（3）; 33－35 , 2016

【トピックス】

脂肪組織特異的 CREG1 トランスジェニックマウスを利用した
褐色脂肪化促進と生活習慣病改善の検討
橋本

理尋、楠堂
中部大学

達也、竹内

環、遠藤

生命健康科学部優貴、山下均

生命医科学科キーワード：CREG1、UCP1、褐色脂肪、生活習慣病

１．はじめにかっており、この減少が肥満や糖尿病、メタボリックシ

我が国を筆頭とした先進国では、医療技術の進歩によンドローム発症の一因であることが明らかになっている

り平均寿命が大幅に延長した結果、超高齢化社会を迎えのである［2］。つまり褐色脂肪細胞の分化誘導を促進す

るに至っている。この中にあり、多くの国民の興味が単ること（褐色脂肪化）が可能となれば、先進国で深刻ななる寿命の延長から、如何に元気に老後を過ごせるかと社会問題となっている加齢に伴うメタボ発症やその悪化

いう、いわゆる健康寿命の延長に移っている。健康寿命を抑制する有効な手段になるものと期待されるわけであの延長を達成するためには加齢性疾患の予防が不可欠でる。

あることから、現在さまざまな老化研究が推進されている。我々の研究グループは、加齢／老化と密接に係る生３．褐色脂肪細胞分化誘導剤の探索

活習慣病の基盤となる肥満という切り口から健康寿命の延長に貢献しようと考え、基礎研究を重ねてきた。

未分化脂肪細胞の褐色脂肪細胞への分化は、熱産生の中心的な役割を果たすミトコンドリア脱共役タンパク質
１（UCP1）の発現上昇で特徴づけられる（図 1）。古く

２．褐色脂肪化促進による生活習慣病の改善から知られている褐色脂肪細胞への分化誘導機構は、ノ脂肪細胞に中性脂肪が過剰に蓄積した肥満は、それ単ルエピネフリンや甲状腺ホルモン T3 などの内分泌因子

独では病気とは言い難いが、高脂血症、高血圧、糖尿を介するものである。ノルエピネフリンは脂肪細胞膜上病、悪性新生物、心疾患、脳血管疾患などの様々な生活のβ 3 アドレナリン受容体を介して PKA や CREB を活習慣病の発症リスクを大幅に上昇させる要因となる。哺性化することにより UCP1 の転写を促進している。一

乳動物の脂肪細胞は多様であり、中性脂肪としてエネル

方で、T3 は甲状腺ホルモン核内受容体を介して UCP1

ギーを貯蔵する白色脂肪細胞以外にも、中性脂肪を燃焼の 転 写 を 促 進 す る。 加 え て、BMP7、Irisin、FGF21、させることにより熱産生を行う褐色脂肪細胞も存在してNatriuretic peptides などの内分泌因子が褐色脂肪細胞いる。最近の研究では、従来から知られている筋前駆細胞由来の褐色脂肪細胞（クラシカルタイプ）とは別に、中胚葉由来前駆細胞から分化誘導される褐色様脂肪細胞（ベージュ細胞あるいはブライト細胞と呼ばれる）が存在することが明らかとなっているが、どちらも熱産生によりエネルギーを消費し、抗肥満効果やインスリン抵抗性の改善作用を示すと考えられている［1］。従って、褐
色脂肪細胞の数が増加すれば、肥満に悩む中年男性に光明が差すわけだが、そう都合のよいことばかりではない。
実は、褐色脂肪細胞は加齢に伴い減少していくことがわ
連絡先：橋本理尋〒 487-8501
図1愛知県春日井市松本町 1200
TEL：0568-51-1111（内線 8135）
FAX：0568-51-6017
E-mail：mhashimoto@isc.chubu.ac.jp－ 33 －

褐色脂肪細胞の特徴
褐色脂肪細胞は多数のミトコンドリアと UCP1の発現で特徴づけられる。脂肪滴は白色脂肪細胞と比較して小さい。

図2

褐色脂肪細胞の分化促進因子
褐色脂肪化の促進に関わることが報告されている内分泌因子と CREG1 の関係性を模式的に示した。

への分化誘導に関与していることも報告されている（図白色脂肪組織では脂肪サイズの減少や褐色脂肪細胞の出２）。最近の研究では、PRDM16 や EHMT1 などの転写現も確認された。加えて、CREG1 投与群では肝中脂質制御因子が関わっていることも報告されている［3］。こレベルにおける有意な改善効果も認められた。これらのれらの知見を利用して、様々な角度から褐色脂肪化への成績は、生体レベルでも CREG1 が褐色脂肪化に関与し分化誘導促進剤開発が進められてきたが、現在のところており、抗肥満において重要な役割を果たすことを強くヒトへ応用された分化誘導剤はない。

示唆するものと考えられた（論文投稿中）。

４．CREG1 の褐色脂肪化及び抗肥満作用

５．脂肪組織特異的 CREG1-Tg マウスの樹立と表現型の解析

我々は先行研究において UCP1 欠損マウスが 加齢に伴い食餌誘導性肥満になることなどを報告してきた［4,我々は、生体レベルにおける CREG1 の役割や抗肥満5］。また、UCP1 欠損マウスを用いて白色脂肪組織の褐作用をさらに検討するため、aP2 プロモーターを用い色脂肪化に関連する遺伝子群を探索する中で、褐色脂肪て脂肪組織特異的に CREG1 の発現が誘導されるトラ化の促進に伴い発現量が上昇する遺伝子の１つとしてンスジェニックマウス（CREG1-Tg マウス）を作製しCellular Repressor of E1A-stimulated genes 1（CREG1）た。得られた複数の CREG1-Tg マウスラインについてを同定した。CREG1 は分子量が約 24,000 の分泌糖タ

C57BL/6 マウスへの戻し交配を進め、脂肪細胞で誘導

ンパク質であり、細胞の増殖や分化に関与する Rb やされる CREG1 の発現レベルの異なる低発現ラインと高E2F などの転写因子と相互作用すること［6］や M6P/

発現ラインを樹立した。これら両ラインのマウスでは、

IGF2R に結合すること［7］などが報告されているが、通常の飼育条件下でも複数の脂肪組織で褐色脂肪化の促

その生理的機能についてはほとんど分かっていなかっ進が認められた。次に、これらの Tg マウスに高脂肪食た。我々は UCP1 欠損マウスの研究から得られた知見をを投与する実験を行った結果、野生型の WT マウスともとに、褐色脂肪組織や鼠蹊部白色脂肪組織から調製し比較して、Tg マウスでは体重増加が顕著に抑制され、た初代培養細胞を用いた分化誘導実験を行い、褐色脂肪

血糖値や血清脂質レベルも改善する傾向が認められた。

化マーカーである UCP1 の発現上昇に先行して CREG1

さらに組織学的検討から、Tg マウスでは各脂肪組織のの発現が誘導されることを見出した。さらに、培養細胞

脂肪細胞のサイズが小さくなり、UCP1 の発現量も増加への CREG1 遺伝子の導入により UCP1 の mRNA レベ

しているという褐色脂肪化の特徴を有していることが明ルが上昇することを確認した。

らかとなった。これらの結果は CREG1 が生体内におい続いて、生体における CREG1 の生理機能を検証するても脂肪組織の褐色脂肪化を促進する生理機能を有してために、食餌誘導性肥満条件下の C57BL/6 マウスに精おり、褐色脂肪化促進により抗肥満作用を発揮する新規製した CREG1 タンパク質を浸透圧ポンプにより投与す

内分泌因子であることを証明するものと考えられた（図る実験を行い、実際に CREG1 投与群では PBS を投与２）。

した対照群と比較して有意な体重抑制効果が認められ、－ 34 －

６．おわりにis required for the maintenance of brown adipocyte identity and function in adult mice. Cell Me-

CREG1 に関する報告は少ないが、Moolmuang らは、

tab 19（4）:593-604, 2014.

CREG1 が癌抑制遺伝子である p16 により誘導される細胞老化を促進することを報告している［8］。最近では、

４． Enerbäck, S, Jacobsson, A, Simpson, E M, et al .

糖尿病患者のアテローム動脈粥状硬化症部位から採取しMice lacking mitochondrial uncoupling protein are

た内皮細胞では、正常な内皮細胞と比較して CREG1 のcold-sensitive but not obese. Nature 387（6628）:9094, 1997.

発現量が減少しており、アポトーシスが促進されている
ことが報告された［9］。この研究では、CREG1 が高グ

５． Kontani, Y, Wang, Y, Kimura, K, et al . UCP1 defi-

ルコース条件下で誘導される内皮細胞のアポトーシスを

ciency increases susceptibility to diet-induced obe-抑制することも示された。これらの報告は、我々の研究

sity with age. Aging Cell 4（3）:147-155, 2005.

成果と同様に、CREG1 の働きが老化や生活習慣病と密６． Veal, E, Eisenstein, M, Tseng, Z H, et al . A cellular

接な関わりを持っていることを示唆しており大変興味深

repressor of E1A-stimulated genes that inhibits

い。未だ十分明らかとなっていない新規内分泌因子とし

activation by E2F. Mol Cell Biol 18（9）:5032-5041,ての CREG1 の作用メカニズムの解明が待たれるところ

1998.
７． Di Bacco, A and Gill, G. The secreted glycopro-

である。

tein CREG inhibits cell growth dependent on the
参考文献

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３． Harms, M J, Ishibashi, J, Wang, W, et al . Prdm16－ 35 －

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基礎老化研究 40（3）; 37－39 , 2016

【トピックス】

Lactobacillus gasseri SBT2055 の寿命延長・抗老化作用メカニズムの解明
中川
北海道大学

遺伝子病制御研究所

久子、宮崎

忠昭

プロバイオティクス・イムノロジー研究部門

キーワード：乳酸菌、寿命、老化、線虫、酸化ストレス、生体防御

１．はじめにそこで、抗老化作用を調べるため、他の実験動物と同

プロバイオティクスとは、「腸内菌叢のバランスを改様に線虫においても加齢に伴い増加・蓄積する脂肪や善することにより人に有益な作用をもたらす生きた微生

リポフスチン量を老化の指標として OP50 摂取群およ物」と定義されており、乳酸菌はその代表的なものとしび LG2055 摂取群で解析した。その結果両群とも加齢にて広く認知されている。1907 年にイリヤ・メチニコフ

より脂肪・リポフスチンの蓄積量が増加する傾向が認により、乳酸菌は人の健康と長寿を推進するという「ヨーめられたが、LG2055 摂取群では OP50 摂取群に比べ顕グルト不老長寿説」［1］が説かれ、その作用としては腸著に蓄積の程度が低く、摂取 10 日目では脂肪の蓄積が内の腐敗菌の増殖を防ぐこと等が推察されていたが、未OP50 摂取群の 50％程度であった。また運動能についてだそのメカニズムの詳細は明らかにされていない。近年も同様に LG2055 摂取により低下の抑制が認められたこ

いくつかのグループが乳酸菌による線虫（Caenorhabditis elegans, C.elegans ）の寿命延長効果とその作用機序について調べたところ、乳酸菌の種類によりその効果と作用機序は異なることが明らかとなってきている。一方
で寿命延長作用を示さない乳酸菌も報告されていることから、一概にすべての乳酸菌が寿命延長作用を有しているわけではない。
今回、我々は、日本人の糞便より分離された Lactobacillus gasseri SBT2055（LG2055）に着目した。LG2055
は胃酸や胆汁酸に抵抗性を有することから、腸管定着性が高く、これまでに整腸作用［2］、およびコレステロー
ル低下作用［3］を示すことが報告されている。また我々の最近の研究により LG2055 はインフルエンザ A ウイ
ルスの感染予防効果［4］および IgA 抗体産生誘導能を有する事［5］を報告した。本検討では、LG2055 による線虫の寿命延長および抗老化効果を評価し、その作用メカニズムを明らかにすることとした。

とから、LG2055 は抗老化作用を有し、線虫の寿命を延長させる事が明らかになった。
線虫の老化関連シグナル伝達経路においては DAF16（forkhead box O（FOXO）transcription factor）とSKN-1（ortholog of mammalian NF-E2-related factor2（NRF2））が重要な役割を担っている。そこで我々はLG2055 摂取と DAF-16、DAF-2（インスリン / インス
リン様成長因子（IGF）受容体）の関与について検討する事とした。daf-2 変異株及び daf-16 変異株の線虫では
LG2055 摂取による寿命延長効果が失われなかったこと
より、LG2055 摂取による寿命延長効果は DAF-16 に依存しない経路を介しているものと考えられた。
NRF-2 は外的・内的酸化ストレス刺激により活性化され、解毒、代謝、免疫応答、酸化ストレス応答など
種々のプロセスで生理的に調節する役割を担っており、
MAPK 経路を介してその発現が誘導される。MAPK 経路の一つである p38MAPK（PMK-1）経路は、炎症性サ
イトカイン、リポ多糖などの様々な細胞ストレスによっ

２．LG2055 による線虫の寿命延長・抗老化効果とその作用メカニズムて 活 性 化 し た MAPKKK ASK-1（NSY-1） が MAPKK（SEK-1）をリン酸化し、続いて MAPKK（SEK-1）に

LG2055 による線虫の寿命延長効果を評価した結果、より MAPK である p38（PMK-1）がリン酸化（活性化）

通 常 食 の Escherichia coli OP50 摂 取 群 に 対 し LG2055

されることでシグナルが伝達される。細菌感染により摂取群では 37％程度の平均寿命の延長が認められた。

CeDUOX/BLI-3 か ら 産 生 さ れ た ROS が p38MAPK 経路を介して SKN-1 を活性化することが報告されており

連絡先：宮崎忠昭〒 060-0815

北海道札幌市北区北 15 条西７丁目
TEL：011-706-8095
FAX：011-706-8095
E-mail：miyazaki@pop.med.hokudai.ac.jp［6］、また、SKN-1 と PMK-1 は線虫の免疫老化にも関与することが明らかにされている［7］。そこで LG2055
摂取が p38MAPK 経路あるいは他の MAPK 経路を介して SKN-1 の発現を誘導し、加齢による酸化ダメージを抑制するか否かを検討した。LG2055 を摂取した野生株の線虫では OP50 摂取群に比べ、加齢による ROS の蓄－ 37 －

Figure.1

LG2055 による寿命延長・抗老化作用メカニズム。
線虫の消化管では LG2055 摂取により NSY-1-SEK-1-PMK-1 が活性化し、SKN-1 およびその標的遺伝
子が up-regulation される。それにより加齢による酸化ストレス防御応答やミトコンドリアの機能低下が抑制され、寿命延長 ･ 抗老化作用を示す（文献 10 より一部改変）

積、及び酸化タンパクの増加が有意に抑制された。ま害を引き起こし、癌や糖尿病、代謝障害などの発症に関た LG2055 摂取により SKN-1 の遺伝子発現およびタン

与する［9］。そこで我々はミトコンドリアの機能を示す

パク質量が亢進した。次に、MAPK 経路関連遺伝子にパラメーターであるミトコンドリア膜電位と ATP 産生

ついて LG2055 摂取による発現変化を解析したところ、量について検討した。その結果、LG2055 摂取により加nsy-1（MAPKKK ASK1 のオルソログ）、sek-1（MAPKK）

齢に伴うミトコンドリア膜電位および ATP 産生の低下の遺伝子発現が亢進していた。さらに MAPK 関連遺伝が抑制されたことから、LG2055 は酸化ストレス抵抗性

子変異株の生存率を解析した結果、LG2055 摂取による
nsy-1 、sek-1 、pmk-1 , skn-1 変異株の平均寿命の延長は認められなかった。また LG2055 を摂取した野生株の線虫ではリン酸化 PMK-1 タンパク質の発現量が増加していた。これらの結果から、LG2055 は線虫の p38MAPK
シグナル伝達経路を介して SKN-1 を活性化することにより、寿命延長・抗老化作用を示していることが明らかとなった。

を増強し、ミトコンドリアの機能維持に働くことが明らかとなった。
４．おわりに
今回、我々は LG2055 による線虫の寿命延長および抗老化作用の有無と作用機序について検討し、LG2055 がp38 型 MAPK シグナル伝達経路を制御し、SKN-1 を活性化することにより、その下流に存在する抗酸化関連遺伝子の発現を誘導することで、加齢による ROS 消去系

３．LG2055 による酸化ストレス抵抗性の増強

およびミトコンドリアの機能低下を抑制し寿命延長効果

SKN-1 は PMK-1 により活性化された後、Phase II 解および抗老化作用を示すことを明らかにした
［10］
。
最近、

毒遺伝子やミトコンドリア生合成関連遺伝子などの転写

我々のマウス細胞を用いた試験においても同様の結果がを誘導すること［8］から、これらの遺伝子発現を解析得られていることから、哺乳類に対しても LG2055 の抗したところ LG2055 摂取により SOD やチオレドキシン

酸化ストレス効果および抗老化作用を示すことが推察さなどの ROS 消去系や HSP` 遺伝子群などの遺伝子発現れる。今後、より詳細なメカニズムの解析と作用物質のが亢進した。加えて ROS 消去系酵素活性を比較したと特定により、LG2055 が酸化ストレス・老化関連疾患のころ LG2055 摂取により加齢に伴う SOD 活性や GSH/治療または予防に応用されることが期待される。

GSSG 比の低下が抑制された。このように LG2055 がROS 消去系を活性化することから、加齢によるミトコ［１］ Metchnikoff E. The prolongation of life: optimis-

ンドリアの機能低下も抑制されることが想定された。ミ

tic studies. William Heinemann, London 1907: pp.

トコンドリアの機能は加齢と共に低下する事が知られており、加齢による ROS の蓄積はミトコンドリア機能障

161–83.
［２］ Fujiwara S, Seto Y, Kimura A, Hashiba H. Es-－ 38 －

diet-restriction-induced longevity in C. elegans.

tablishment of orally‐administered Lactobacillus

Nature. 2007;447（7144）:545-9.

gasseri SBT2055SR in the gastrointestinal tractof humans and its influence on intestinal micro-［７］ Hoeven R, McCallum KC, Cruz MR, Garsin DA.

flora and metabolism. Journal of Applied Micro-

Ce-Duox1/BLI-3 generated reactive oxygen spe-

biology. 2001;90（3）:343-52.

cies trigger protective SKN-1 activity via p38
MAPK signaling during infection in C. elegans.

［３］ Kajimoto O HH, Aoe S, Takahashi T, Suzuki Y,
Tanaka H. Fermented milk containing Lacto-

PLoS Pathogens. 2011;7（12）:e1002453.

bacillus gasseri（SP strain） decreases serum［８］ Papp D, Csermely P, Sőti C. A role for SKN-1/

cholesterol concentration in men with boundary

Nrf in pathogen resistance and immunosenes-

and mild hypercholesterolemia. Jpn J Lactic Acidcence in Caenorhabditis elegans. PLoS Patho-

Bacteria（in Japanese）. 2002;13:114-24.

gens. 2012;8（4）:e1002673.

［４］ Nakayama Y, Moriya T, Sakai F, Ikeda N, Shioza-［９］ Inoue H, Hisamoto N, An JH, Oliveira RP, Nishi-ki T, Hosoya T, et al. Oral administration of Lac-da E, Blackwell TK, et al. The C. elegans p38

tobacillus gasseri SBT2055 is effective for pre-

MAPK pathway regulates nuclear localization

venting influenza in mice. Sci Rep. 2014;4:4638.

of the transcription factor SKN-1 in oxidative［５］ Sakai F, Hosoya T, Ono-Ohmachi A, Ukibe K,

stress response. Genes & Development. 2005;19

Ogawa A, Moriya T, et al. Lactobacillus gasseri（19）:2278-83.

SBT2055 induces TGF-beta expression in den-［10］ Nakagawa H, Shiozaki T, Kobatake E, Hosoya T,

dritic cells and activates TLR2 signal to produce

Moriya T, Sakai F, et al. Effects and mechanisms

IgA in the small intestine. PLoS One. 2014;9of prolongevity induced by Lactobacillus gasseri（8）:e105370.

SBT2055 in Caenorhabditis elegans. Aging Cell.

［６］ Bishop NA, Guarente L. Two neurons mediate－ 39 －

2016 Apr;15（2）:227-36.

基礎老化研究 40（3）; 41－43 , 2016

【トピックス】

ミトコンドリア病診断マーカー GDF15 の同定と老年医学への応用
藤田泰典

東京都健康長寿医療センター研究所

老化機構研究チーム

キーワード：ミトコンドリア病、GDF15、高齢者、疫学研究、総死亡

１．はじめに中の乳酸／ピルビン酸比（L/P 比）はミトコンドリア機

ミトコンドリア病は、ミトコンドリア DNA または核能障害を評価するマーカーとして臨床的に利用されていDNA の変異・欠失によるミトコンドリア機能障害を原る。しかしながら、臨床症状と相関しない場合もあり、因とする遺伝性疾患である［1］。一方、加齢に伴いミト診断や治療効果判定に有用な新たなバイオマーカーが求

コンドリア DNA 変異が蓄積することやミトコンドリア

められている。

呼吸活性などが低下することが報告されている。近年、
マイトファジー、慢性炎症、幹細胞機能などと老化・老2）ミトコンドリア病研究に有用なサイブリッド化関連疾患との関係が注目されており、それらとミトコ

サイブリッド（cybrid）は、ミトコンドリア DNA をンドリアとの関係も示唆されている［2］。しかしながら、除去した細胞と、細胞核を除いた患者由来の細胞を融合

ミトコンドリア機能障害が老化・老化関連疾患に関与すして樹立した細胞株であり、核 DNA が同一でミトコン

る分子メカニズムは十分には明らかにされていない。そドリア DNA が異なる［3］。そのためサイブリッドは、のため、ミトコンドリア機能障害を有する細胞の解析

ミトコンドリア DNA 変異・欠失がミトコンドリアの呼は、ミトコンドリア病だけでなく老化・老化関連疾患の吸鎖活性や細胞機能に与える影響を調べるために広く使研究においても重要であると考えられる。そこで、我々用されてきた。我々は、ミトコンドリア病の一種であは、ミトコンドリア病患者の細胞から樹立されたサイブ

る Mitochondrial Encephalopathy, Lactic Acidosis, andリッドと呼ばれる細胞株のトランスクリプトーム及びメ

Stroke-like episodes（MELAS）患者由来の細胞から樹タボローム解析を行ってきた。最近、これらサイブリッ

立された 2SD 細胞と 2SA 細胞を用いて研究を行ってドの解析から、ミトコンドリア病の診断マーカーとしてきた。2SD 細胞は、約 90% のミトコンドリア DNA に

GDF15 を同定した。また、この成果をもとに、高齢者

MELAS の原因となる mt.3243A>G 変異があり、ミトコ

における血中 GDF15 の意義の解明を目的とした研究にンドリアの呼吸鎖活性が低下している。一方、2SA 細も取り組んでいる。今回は、これらミトコンドリア病の胞は、野生型のミトコンドリア DNA だけを有し、ミト

基礎・臨床研究と、GDF15 に着目した疫学研究の内容

コンドリアの機能は正常である。

について紹介する。
3） サイブリッドに対するピルビン酸投与と乳酸曝露の２．ミトコンドリア病の診断マーカー GDF15 の同定

影響

1）ミトコンドリア病のバイオマーカー

我々は、これらサイブリッドのメタボローム解析から、

ミトコンドリア病では、主にエネルギー需要の高い脳、ピルビン酸投与が 2SD 細胞のエネルギー代謝障害を改

骨格筋、心筋で症状が現れるが、多臓器において多彩な

善し、乳酸曝露がエネルギー代謝障害を増悪することを臨床症状を呈する［1］。また、患者によって症状が現れ明らかにした［4］。具体的には、ピルビン酸投与によりる臓器や重症度は様々である。症状を呈する組織では、ミトコンドリア機能障害に伴う NADH/NAD+ 比の上昇

ミトコンドリア機能障害に伴う ATP 産生の低下によりが抑えられ、解糖系での ATP 産生が維持された。一方、解糖系が亢進し、乳酸が過剰に産生されることから、血乳酸曝露は NADH/NAD+ 比の上昇を促進し、解糖系での ATP 産生を低下させた。このように、ピルビン酸投

連絡先：藤田泰典〒 173-0015

東京都板橋区栄町 35-2
TEL：03-3964-3241
FAX：03-3579-4776

与はピルビン酸療法によりエネルギー代謝が改善された状態を、乳酸曝露は高乳酸血症を呈するほどエネルギー代謝障害が増悪した状態を反映するモデルとして有用であると考えられた。

E-mail：yfujita@tmig.or.jp－ 41 －

4）網羅的遺伝子発現解析によるバイオマーカー探索

低酸素、炎症、UV 曝露、組織傷害などのストレスに応

我々は、ミトコンドリア病の診断や治療効果判定に有答して GDF15 の遺伝子発現が誘導される（図１）［7］。

用な新規バイオマーカーを探索するために、ピルビン

このような発現制御に関与する転写因子として、p53、酸投与または乳酸曝露を行ったサイブリッドの網羅的Egr-1、NF-κB、ATF3、HIF-1αなどが報告されている。

遺伝子発現解析を行った。その結果、乳酸を曝露した

我々が行った網羅的遺伝発現解析では、ミトコンドリア

2SD 細胞で Growth Differentiation Factor 15（GDF15）

機能障害で発現誘導された遺伝子の中に、p53 と ATF3の遺伝子発現が顕著に増加していた。この GDF15 の遺の下流の遺伝子が多数見られたことから、ミトコンドリ

伝子発現上昇は、2SA 細胞では認められなかった。まア機能障害による GDF15 の遺伝子発現誘導には、p53

た、遺伝子発現変化と一致して、GDF15 の分泌量は、や ATF3 が関与している可能性が考えられた。一方、

2SA 細胞よりも 2SD 細胞の方が多く、乳酸曝露によりGDF15 タンパクの機能として、抗炎症、心筋保護、神さらに増加することがわかった。これらの結果から、

経保護、食欲・代謝調節作用などが報告されている［7,

GDF15 はミトコンドリア機能障害によるエネルギー代8］。また、癌細胞の増殖、転移、治療耐性などに関与す

謝障害を反映し、ミトコンドリア病の診断、治療効果判ることも明らかにされている（図２）［9］。

定に有用なバイオマーカー候補になることが示唆された
［5］
。

心筋保護

抗炎症

5） ミトコンドリア病の診断における血中 GDF15 の有用性
GDF15 の臨床的有用性を検証するために、ミトコ

食欲・代謝
調節

GDF15

神経保護

ンドリア病患者の血中 GDF15 濃度を調べた結果、健常者と比較して約 6 倍に増加していた［6］。また、血中 GDF15 濃度はミトコンドリア病の重症度スコアと相がん悪性化関がみられた（相関係数 r = 0.76、p<0.001）。さらに、
ROC 解析を行った結果、GDF15 と L/P 比の曲線下面積

図２（AUC）が 0.997、0.919 であり、GDF15 がよりも高い診断精度を示した。今後、診断薬の開発が進み、臨床研究が広く実施されることで、ミトコンドリア病における血中 GDF15 の臨床的意義が確立されるものと期待される。

がん抑制

GDF15 の機能
GDF15 タンパクは、抗炎症、心筋保護、神経保護作用を有する。また、食欲・代謝を調節する働きがある。一方、がんの悪性化に関与することが知られているが、がん抑制的に機能することも報告されている。

３．GDF15 の老年医学への応用
1）GDF15 の発現と機能

2）血中 GDF15 と疾患・病態との関連

GDF15 は TGF-βスーパーファミリーに属する分泌タ

血中 GDF15 濃度に注目した臨床研究の報告は多数あ

ンパクであり、前立腺、腸、腎臓、脈絡叢、胎盤などでり、癌、心血管疾患、腎疾患、貧血などの疾患・病態

顕著に発現している。また、他の組織・細胞においても、と血中 GDF15 との関連性が示唆されている［7］。また興味深いことに、近年の研究により、血中 GDF15 濃度

低酸素

炎症

が高齢者の認知機能障害と関連し、将来の認知機能低

組織障害

紫外線

発がん物質

下の予測因子となることが報告された［10］。さらに、
MRI による高齢者の脳構造を解析した研究では、血中GDF15 濃度が高いほど灰白質体積が低く、白質線維の統合性と関連する異方性度が低いことが示されている

GDF15タンパクミトコンドリア
機能障害

成熟型

二量体型前駆体

前駆体［11, 12］。今後、GDF15 の認知機能低下、認知症との関連およびそのメカニズムの解明が期待される。
3）高齢者の血中 GDF15 濃度と総死亡との関連
近年、高齢者の血中 GDF15 濃度が将来の総死亡の予GDF15遺伝子図１

GDF15 の遺伝子発現誘導と細胞外分泌
GDF15 は炎症、低酸素、紫外線、組織障害、発がん物質などに加え、ミトコンドリア機能障害
により遺伝子発現が誘導される。通常、GDF15
タンパクは前駆体、二量体型前駆体を経て成熟型となり細胞外に分泌される。

測因子となることが報告されている［13, 14］。しかしな
がら、身体機能、栄養状態、心理・社会的機能などの交絡要因を調整した上での、血中 GDF15 濃度と総死亡の独立した関連性は明らかにされていない。そこで、地域在住高齢者 1832 人を対象に、血中 GDF15 濃度と身体機能、栄養状態、心理・社会機能との横断的な関連性及び将来の総死亡との関連性を検討した。その結果、血中GDF15 濃度が高いほど身体機能が低く、炎症マーカー－ 42 －

が高いことがわかった。さらに、対象者を血中 GDF15

７.

Unsicker K, Spittau B, Krieglstein K: The multiple

濃度により四分位に分けた場合、最高値群は最低値群とfacets of the TGF-beta family cytokine growth/

比較して将来の総死亡の発生リスクが約 2 倍高いことがdifferentiation factor-15/macrophage inhibitory

明らかになった。

cytokine-1. Cytokine Growth Factor Rev 2013, 24（4）:373-384.

４．おわりに

８.

Fujita Y, Taniguchi Y, Shinkai S, Tanaka M, Ito
M: Secreted growth differentiation factor 15 as

ミトコンドリア機能障害を有する細胞が分泌するタン
パクや、それらが周囲の細胞に与える影響に関する報告

a potential biomarker for mitochondrial dysfunc-

は限られている。老化・老化関連疾患のメカニズムの解

tions in aging and age-related disorders. Geriatr

明において、ミトコンドリア機能障害を有する細胞から分泌されるタンパクが、新たな標的になるかも知れない。

９.

今後、GDF15 に着目した基礎研究に加え、臨床・疫学研究も推進していきたいと考えている。
10.
謝辞
本研究の実施にあたり多大なご協力を頂きました伊藤雅史研究部長、新開省二副所長、谷口優氏（東京都健康長寿医療センター研究所）、田中雅嗣部長（東京都健康長寿医療センター）、小島俊男氏（豊橋技術科学大学）、
古賀靖敏氏、八ツ賀秀一氏（久留米大学小児科）に深く
11.

感謝申し上げます。
参考文献
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４.

Kami K, Fujita Y, Igarashi S, Koike S, Sugawara
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13.

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Fujita Y, Ito M, Kojima T, Yatsuga S, Koga Y,
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and brain white matter integrity in community-dwelling older individuals. Psychoneuroendocrinology 2015, 62:80-88.
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individuals. PLoS One 2015, 10（4）:e0123399.
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基礎老化研究 40（3）; 45－46 , 2016

【大会報告】

第 39 回日本基礎老化学会大会報告石井東海大学医学部直明

基礎医学系

本年 5 月 27 日、28 日の二日間にわたり神奈川県伊勢分子生命科学領域

レストラン「マッカーサーギャレッジ」で行いました。

原市民文化会館において第 39 回日本基礎老化学会大会

伊勢原のような辺鄙な場所に来てくれるのかと危惧しを開催しました。伊勢原には新宿から小田急線で 1 時間ましたが、東海大学関係者を除き 113 名の方々に参加し以上かかり、一番近い新幹線の小田原駅はのぞみが停車ていただき、演題も 37 題と例年と変わらない数の申ししないことから、参加するには便利とは言えない場所に込みがありました。

ありますので、最初は東京か横浜での開催を考えました。

今回の学会のタイトルを「健康長寿を分子から探る」

しかし横浜は去年の開催地であり、東京も本学会のシンとし、特別講演には日本の百寿者研究の第一人者である

ポジウムや老年学会で頻繁に開催されていますので、た慶應義塾大学医学部百寿総合研究センターの広瀬信義先

まには普段あまり訪れることがない場所での開催も新鮮

生に「ヒトの長寿を遺伝子から探る：スーパーセンテナ

ではと、私の所属する医学部がある伊勢原市に決めましリアン研究の展望」というタイトルでお話しいただきまた。医学部に講堂が新設され、そこを使いたかったのでした。百寿者の遺伝子から炎症や免疫、テロメアなどとすが、今年カリキュラム改訂があり、準備を始めた時点の関係など多岐に亘る解析の結果と、105 歳以上のスーでは利用できるか分からなかったため、隣接する文化会

パーセンテナリアン（超百寿者）の研究の展望について、館を利用しました。

広瀬先生でなければ語れない貴重な講演をしていただき

伊勢原市には丹沢大山国定公園があり、その入り口にました。

あたる標高 1252m の大山は古くから山岳信仰の山とし

基礎老化学の進歩により、老化にシグナル伝達経路をて親しまれてきました。狂言・落語の「六人僧」は江戸介する代謝が深く関わっていることが明白になってきま時代の「大山詣り」を題材にしたものです。大山は別名したので、シンポジウムでは東海大学医学部基盤診療系

を「阿夫利（あふり）山」、「雨降（あふ）り山」ともいい、

健康管理学教授で付属病院健診センター長であり、本大

雨乞いの神として農民の信仰を集めたそうです。晴れた会副会長の西崎泰弘先生には臨床医の立場から、我々が日には山頂から東京湾から横浜市、三浦半島、鎌倉・湘医学部付属東京病院で展開している抗加齢ドック受診者

南海岸、伊豆半島まで一望できます。伊勢原市は別名、「果の血液のデータ解析の話、「人間ドックによる老化の推物の里」と呼ばれ、イチゴ、ブドウ、梨の農園がたくさ

量と介入：抗加齢ドック 10 年間の取り組み」を、筑波

んあり、風光明媚、農産物が豊かな土地として知られて大学生命領域学際研究センターの深水昭吉先生には基礎います。隣の厚木市には連合国軍最高司令官だったマッ

生命科学者の立場から線虫を使った食事制限による代カーサーが戦後降り立った米軍の厚木基地があります。

謝、特にアミノ酸代謝の加齢変化の話、「寿命を動かす

学会前日の理事会後の夕食会はマッカーサー夫妻が使っ代謝の仕組み」をしていただきました。

ていたという車が置いてあり、ジャズの生演奏が聴ける－ 45 －

一般演題講演は老化特定分子４題、老化関連ストレス分子６題、神経老化関連分子 5 題、老関連階層性生体分
子 5 題の 20 題の他に、１日目夕方のポスター発表 26 題の中の奨励賞候補者 17 名に対してポスター発表の前に５分間の講演の時間を設けました。これには、ポスターの発表時間が短いという理由もありましたが、全参加者の前で口頭発表することが若手の貴重な経験・訓練になることと、事前に発表内容を聴衆や奨励賞の審査員に理解してもらうことで、ポスター会場でより活発な議論をするという狙いがありました。この奨励賞には、橋本理で整形外科医の中村豊先生にはロコモティブシンドロー

尋さん（中部大学生命健康科学部生命医科学科）「脂肪ムの解説と神奈川県大磯町で展開している健康事業につ

組織特異的 CREG1-Tg マウスによる褐色脂肪化生活習

いて、医学部の客員研究員で小関アスリートバランス研

慣改善の検討」、中川久子さん（北海道大学遺伝子病制究所の小関勲所長にはヒモを使った健康トレーニング

御研究所）「Caenorhabditis elegans の寿命延長効果を法（ヒモトレ）を参加者に体験してもらいました。高山示す Lactobacillus gasseri SBT2055 の作用メカニズム」、

松太郎伊勢原市長にご挨拶をお願いしたのですが、奥様藤田泰典さん（東京都健康長寿医療センター老化機構研も同伴で来られ、最後まで残って熱心にヒモトレをおこ究チーム）「地域在住高齢者の血中 GDF-15 と負のアウなっていただきました。

トカムとの関連解析」が選ばれました。

基礎老化学会がまだ研究会の時代から毎年欠かさず参

今回の大会で感じたのは、研究の質が高くなったこと加し、この学会に育てられたと思っておりますが、現役と、若手の目覚ましい成長、そして、討論時間を長めに最後の年に大会長を務めさせていただく機会を与えてい取ったことでしっかりとした議論がされたことでした。

ただき、本学会の皆さまに感謝いたします。また大会の一番嬉しかったのは、「昔の基礎老化学会の大会会場に参加登録管理や開催準備をしてくれた秘書の辛島由希子

いるような雰囲気の活気溢れた大会だった」と参加者かさん、準備・運営に尽力してくれた技術員の安田佳代さら声をかけていただいたことでした。

ん、企画からプログラム編成、開催に至るまでほとんど

大会１日目の昼には東海大学のブランド戦略事業の支の業務に携わり、討論時間を長く取る、奨励賞の候補者

援により我々が考えた「抗加齢ヘルシー弁当」を参加者

は口頭発表とポスター発表をおこなうなどのアイデアを全員に試食していただきました。量的に男性には少し物出してくれた石井恭正講師という優秀な研究室のスタッ足りなかったかもしれませんが、味は好評でした。１日

フがいてくれたからこそ開催できた大会であったことを目の夜は文化会館隣の市役所の食堂において懇親会をお記したいと思います。大会開催に協力・支援をいただきこないました。夜７時半開始にも関わらず 60 名の方にました東海大学や医学部同窓会、企業の関係者の方々に参加していただき、和やかな雰囲気の会を持つことがでも感謝申し上げます。

きました。

基礎老化学が老年医学や抗加齢医学の発展に大きな役

２日目の午前の一般演題講演と奨励賞受賞式・総会に割を果たし、今後ますます重要で、世の中に必要な学問

続き、午後からは「ロコモディブシンドロームの予防とになっていくと思いますので、日本基礎老化学会のさら改善」というタイトルで市民公開講演会を開催し、市なる発展をお祈りします。

民 70 名が参加してくれました。東海大学体育学部教授－ 46 －

基礎老化研究 40（3）; 47 , 2016

【大会見聞録】第 39 回日本基礎老化学会大会に参加して
海野
静岡県立大学

けい子

薬学部

統合生理学分野

2016 年５月 27 日から 28 日までの２日間に、東海大究の展望—」と題して、百寿者、超百寿者（105 歳以上）、学の石井直明教授を大会長として、伊勢原市において第およびスーパーセンテナリアン（110 歳以上）の方々で

39 回日本基礎老化学会大会が開催された。本大会ではの研究成果を紹介いただいた。炎症は老化の重要な因子「健康長寿を分子から探る」をタイトルとして掲げ、様々であり、超高齢者（85 〜 99 歳）や百寿者、超百寿者のな切り口による老化研究の報告が行われた。大会長の初いずれの年代においても、炎症指標が高い人ほど生存期

めのご挨拶の中で、自分の専門に深く入り込んでしまう

間が短いことを示された。また、白血球のテロメア長はと老化との接点を見失いがちになってしまうこともある

通常は加齢とともに短くなるが、百寿者や超百寿者ではので、時に原点に立ち戻ることは重要ではないか、とい

テロメアは短くなっていないこと、さらに百寿者や超百うようなことを述べられていたと思う。老化研究という寿者の子供達もテロメアは短くなっていないことが示さ難問に取り組んでいく上で、１つの会場で２日間じっく

れ、大変興味深く思った。

り多様な研究成果を聞けたことは、それぞれに有意義な一般演題では 20 の講演が行われた。その中から２つ時間となったと思われる。いずれの発表も素晴らしかっほど紹介する。高齢者では膝の痛みを抱えていることがたが、個人的に印象に残ったものをいくつかご紹介する。

多く、生活の質を低下させる重要な要因になっているが、「基礎・臨床研究から健康長寿を考える」と題したシ

変形性関節症患者の軟骨変性において、ミトコンドリア

ンポジウムでは、副大会長の西崎泰弘先生が、ご自身がスーパーオキシドが治療標的になることを千葉大学の清勤務されている東海大学ライフケアセンター抗加齢ドッ

水孝彦先生らが示された。実用化が待たれると感じた。

グで 10 年間集積されたデータを紹介された。加齢に伴またアミロイドβ42（Aβ 42）はアルツハイマー病の原因

い変化する様々な因子とともに、介入を行ったリピー

タンパク質のひとつと考えられているが、立体構造と神ターの方々では加齢変化がどのように変わるのかをお示

経毒性との興味深い関連が、泉尾直孝先生ら（千葉大学

しいただいた。その結果は、確かに加齢変化に抗うこと

他）から報告された。

ができることを示唆するものであった。「抗加齢」とい

奨励賞候補講演としては 17 演題が発表された。今大う言葉には多少違和感を感じていたが、「加齢に抗う」

会ではポスター発表に加え、５分間の口頭発表も行われことがわかった気がした。続いて筑波大学の深水昭吉先たことから、各演題の概要を知ることができ非常に良生から「寿命を動かす代謝の仕組み」と題して、カロリー

かった。この中で、橋本理尋先生（中部大学）、藤田泰制限による寿命延長効果のメカニズムについて、線虫を典先生（東京都健康長寿医療センター）、中川久子先生（北用いメチオニン代謝に着目された最新の研究成果が紹介

海道大学）に奨励賞が授与された。若手研究者には更なされた。誰もが知っている TCA サイクルではあるが、る活躍を期待したい。これらに加え一般演題ポスター講教科書には載っていない TCA サイクルの仕組みをワク

演も９演題が報告され、非常に活発な討論が行われた。
２日間の学会が非常に円滑に運営され充実した内容でワクとした気持ちで聞かせていただいた。
特別講演では慶応義塾大学の広瀬信義先生から「ヒトの長寿を遺伝子から探る—スーパーセンテナリアン研あったことを、大会長をはじめとする東海大学医学部の大会関係者の皆様に深く感謝する。

－ 47 －

基礎老化研究 40（3）; 49－50 , 2016

【追悼文】

今堀和友先生とその時代
丸山

直記

草加ロイヤルケアセンター

57 歳で死んだ私の父は今堀先生と生年が同じで、よた。初めて先生にお会いしたのは養育院の構内では桜がく「俺の青春は灰色だった」と言っていたものです。軍

満開の頃でした。緊張して研究所にむかいましたが以前隊に２回もとられて運良く生き抜いたので、私がいるわ

からの知己であるかと錯覚してしまいそうな先生の笑顔けですが。今堀先生の自伝ともいえる「蛋白質に魅せらでほっとした事を今でも生き生きと思い出します。研究れて」をいただいて読んだ時、先生にも回避できないそ所に移籍してからは、なぜか忘年会では隣に座らされるの時代の宿命があったことを感じたのです。広島の原爆ことが多かったのです。そんな時は学問の話よりも、医投下が一日遅れていたら先生は生きてはいなかったで師としての失敗談をお話しすることが多かったような気

しょうし、その幸運は私たちにも影響していたのですかがします。先生は医学部の教授でもあったので、その手ら。でも先生はいつも前向きにその能力を発揮していたの話が好きでした。その後、私は「こね」から「御縁」

ように思います。そのことが戦後における先生の研究者と言い換えることができるように努力してきたつもりでとしての多彩な生き方の基礎となったように思います。

す。

1983 年に米国のスクリップス医学研究所から帰国し、基礎老化学会への貢献は先生が生命研に移られてから心ならずも大学を辞してアカデミック・キャリアを外れ

突然電話があり「君に重要な任務を与える。会計幹事をて千葉労災病院の病理部長として着任した私は３年間命ずる。」とのことでした。その時から現在まで私にとっで縁がなかったら普通の病理医になろうと思っていまして一番重要な学会は基礎老化学会となったわけです。そた。２年が過ぎた頃、千葉大学の谷口の後も「今堀フォーラム」に招いてくださるなど、あの克先生から東京

都老人総合研究所（東京都健康長寿医療センター研究笑顔を拝することができました。

所）に基礎病理室長に応募してはというお話がありまし

最後に先生とお話をしたのは研究所の副所長時代た。今堀先生が永井克孝先生に御相談され長岡高校の後に研究所のメンバーを中心に完成した Geriatrics and

輩である谷口先生を経てきた人事案件でした。当時、東Gerontology International の Supplement を老人医療セ

大にいらした多田富雄先生から今堀先生へのご推薦もあンターの外来で先生に差し上げた時でした。お疲れでもり、結果的には今堀先生に拾っていただく事になりましあったのでしょうか、その時は本を手に取って穏やかにた。まさしく「こね」で採用してもらった様なものでし

微笑まれていました。私にとって都合の良い解釈はあま

写真：2003 年の名古屋で開催された学会で、左から黒田行昭先生、藤原美定先生、今堀和友先生。

－ 49 －

りにも文学的ですが、「あのこねで拾った若い室長がな

この文章を書いていると先生がお好きだったモーツァ

んとか老人研をひっぱるようになったのか」と思ってく

ルトのレクイエムの Lacrimosa が頭の中を巡ってきまれるかなという勝手なものでした。

した。この楽章はモーツァルトの絶筆であり、先生の自今、先生が生きた激動の時代を改めて振り返ると、戦伝にもこの部分の楽譜が載っていたかと思います。私た

中、戦後、高度成長時代、高齢化社会のその時々に先生

ちは予期せず生を終えるかも知れないが、最後の時までは力を求められると確かな足跡を残されてきたように思十分な能力を発揮しなさいと言われているように感じています。その時代を快活に生きて、若い研究者にエネルいます。

ギーを与えていたのだと感じています。

－ 50 －

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基礎老化研究

第40号

第3号

平成28年（2016）９月23日
発行者

日本基礎老化学会〒173-0015 東京都板橋区栄町35－2
東京都健康長寿医療センター研究所内
電 話 03－3964－3241

編

編集委員会

集

印刷所

コロニー印刷日本基礎老化学会
Japan Society for Biomedical Gerontology