いきいき!エバーグリーンラブ: 3月 2017

2017年3月24日金曜日

老化を遅らせる運動法は?

例えば、傷の治りが遅くなるとか、打ち身の痛みや、寝違え、捻挫、筋肉痛など、年とともに、治りが遅くなることを感じたことはありませんか?

モチロン若い方は想像もできないでしょうが、アラフォーを過ぎたあたりからこのことを感じている方は多いはずです。

ヒトだけでなくすべての生物(真核生物)は老化と死はプログラムされていて避けられないのですが、それを遅らせることはできます。

ヒトの場合の唯一の方法は、
本来の体の機能を十分に引き出すこと
つまり、運動することです。


では、どうして運動が老化を遅らせることができるのでしょうか。
そして、老化を遅らせるための運動はどうやって行えばよいのでしょうか?
このブログをお読みの方はお察しがつくでしょう。
キーワードはミトちゃんです。
ミトコンドリアの数で若さが決まる

今日はそのヒントになる研究を紹介して、老化に対抗する運動法と、老化にブレーキを掛ける仕組みについてみてみましょう。

運動によるタンパク質生合成の向上で、加齢に伴う身体・代謝の変化へ対応できる

Matthew M. Robinson et.al. Enhanced Protein Translation Underlies Improved Metabolic and Physical Adaptations to Different Exercise Training Modes in Young and Old Humans.Cell Metab. 2017 Mar 7;25(3):581-592. 

How exercise -- interval training in particular -- helps your mitochondria stave off old age

【研究の参加者】
18~30歳の若年者群と、65~80歳の高齢者群それぞれ36名(男女)

【研究の方法】
上記の若年者群と高齢者群に
  1. 高強度インターバルトレーニング(自転車マシーン)
  2. 筋力トレーニング
  3. 高強度インターバルトレーニング+筋力トレーニング
をそれぞれ行ってもらい、参加者の大腿筋群から細胞のサンプルを取って、
  • 細胞内での小器官の働き
  • 筋肉量
  • インスリン感受性(低下により糖尿病リスクとなる)
について測定し、それぞれの運動との関連を調べた。

【研究の結果】
  • 筋力トレーニングはどちらの群でも筋肉量を増加させた
  • 高強度インターバルトレーニングは、若年者群ではミトコンドリアの能力を49%増加させ、高齢者群では69%も増加した
  • 高強度インターバルトレーニングではこれらの効果に加えて、インスリン感受性を改善した
  • 高強度インターバルトレーニングは加齢に伴う筋肉量低下はあまり改善させなかった

【研究から考えられること】
  • 老化を遅らせるためには、週当たり3~4回の高強度インターバルトレーニングと、筋力トレーニングを組み合わせることがよいと考えられた。
  • 仮に、忙しいので1つの運動パターンを選択しなくてはならないとすれば、高強度インターバルトレーニングはお勧めだが、それだけでは、筋肉量低下は防げそうもない。
  • しかし、全く運動しないよりははるかにましであろう、と研究者らはコメントしている。

いかがでしょうか。
研究者らはこの論文で、
老化に対抗していくには、どのような運動が良いか
だけでなく、
この研究によって、運動が細胞内の器官の機能を向上させる仕組みがいくつか明らかになった 
ことを強調しています。

具体的には、
自転車マシーンによる高強度インターバルトレーニング(有酸素運動)では、ミトコンドリアが独自に持つミトコンドリア遺伝子からのRNAの複製が増加し、ミトコンドリアタンパク質*ができて、老化に伴うミトコンドリア機能低下が抑えられ、さらには改善さえして、筋力増強に有用なタンパク質の生合成も増加していた
ことが示されました。

老化防止の鍵はミトコンドリア にある

この研究では、高強度インターバルトレーニング(有酸素運動)で、ミトコンドリアの機能と質が改善し、タンパク質生合成の能力が向上したということは、細胞の小器官としてタンパク質の製造工場を務めるリボソームの若返りを促したものと考えられる、としています。

*ミトコンドリアタンパク質とは
ミトコンドリアタンパク質のうち約21%は、ミトコンドリアが総ての細胞や細胞内小器官のエネルギーであるATPを作るために必要な、ミトコンドリア内膜にある電子伝達系(図)と呼ばれるところにあるタンパク質(酵素)のセットに使われています。
ミトコンドリア, アンチエイジング, 運動, 運動習慣, 運動不足, 筋トレ, 筋肉, 高齢者, 有酸素運動, 老化, ATP, 電子伝達系,
ミトコンドリアは外膜と内膜で囲まれ、内膜には電子伝達系という5つの酵素のセットがある。ミトコンドリア内では、食物から得られた化合物から水素イオンと電子を取り出す。水素イオンは内膜を通じて大半が汲み出され、電子は電子伝達系で受け渡されて、最終的に、これも取り込まれた酸素と、汲み出されなかった分の水素イオンとが反応して水ができる。その時にできる外膜-内膜のすき間と内膜内の水素イオンの数の差(電位差)が電気エネルギー(電荷の流れ=稲妻に相当)を生み出して、電子伝達系のタービン(電子伝達系のATP合成酵素)を回して、ATPを効率よく作る。同時に、TCA(クエン酸)回路も回して、ATPを作り、食物からの化合物の反応で二酸化炭素もできる。この一連の反応が呼吸(細胞呼吸)である。このように、ミトコンドリアの活動には酸素が不可欠である。有酸素運動がミトコンドリアを活性化させることが解る。

この酵素セットによって、ミトコンドリア内で呼吸が行われて、エネルギーであるATPができるのです。
このATPを受け取ったリボソームは、エネルギーとしてATPを使って、細胞に必要なタンパク質を作ることができます。
ミトコンドリアは、体(細胞)が要求するエネルギーに見合った数の酵素セットを作って、要求に応えていると考えられます。
その要求とはつまり運動することですね。
運動をしない人のミトコンドリアは、わざわざ酵素セットを新たに作らないと思われます。
ミトコンドリアの数で若さが決まる
   ミトコンドリアが酵素セットである電子伝達系を新たに作る能力が若さの秘訣
   と言えるでしょう。

さらに、この研究者らは、
参加者から細胞のサンプルを取った大腿筋は筋肉細胞である。
筋肉細胞は、脳などの神経細胞や心筋細胞などと同様に、細胞分裂しにくい細胞の一種であり、再生しにくい。
高齢者群でも運動によって、ミトコンドリアの機能が改善し、筋肉量が増えるということは、運動による筋肉の再生が観察されたということである。
筋肉細胞と同じく、再生しにくい脳の細胞や心筋細胞の再生にも運動の効果が期待できる
としています。

アンチエイジングとして、食べ物や、健康食品・サプリメント、各種ダイエット法などがいろいろ宣伝されていますが、やはり運動に勝るものはありませんね。
外からあれこれ栄養素や成分を摂ったところで、ミトコンドリアに代表される細胞の中の器官を運動で刺激して、自ら大切な体の部品(タンパク質)を作らせて補修させることに上回る効果はないということです。

例えば、骨の構成成分のコラーゲンは筋肉と似た性質のタンパク質で出来ています。
コラーゲンはサプリメントなどで外からは取りこめませんから、骨が脆くなりつつある人は、運動してその人の骨にぴったり合ったコラーゲンを、ミトコンドリアとリボソームに作ってもらうことが骨粗鬆症防止に有効ということですね。

まとめると、健康に役立って老化を防ぐベストな運動法は、基本的には、
高強度インターバルトレーニング(有酸素運動)+筋力トレーニング
ですが、忙しければ、最低でも
高強度インターバルトレーニング(有酸素運動)
を行えば効果ありということでしょう。

中高年や高齢者では、
高強度インターバルトレーニング(有酸素運動)だけでは筋肉の低下を防げないので、筋力トレーニングをプラスする
のがお勧めということですね。

また、老化にブレーキをかけるのは、
有酸素運動によりミトコンドリアとリボソームを活性化して、細胞の中で修復のためのタンパク質を生合成させること
にあるようです。

このことから、運動と合わせて、普段の食生活でも修復するタンパク質の原料となる食事由来のタンパク質(アミノ酸)の摂取も大切であることがわかります。

サプリメントも健康食品も薬も、運動してこそ役に立つ

逆に言えば、どんなに食事やサプリメントや健康食品で、良い栄養成分を摂っても、運動しなければ、せっかくの原料を体の修復用のタンパク質や化合物に作り変えてもらえないということになります。
昔からよく言われる、「良好な新陳代謝」とは、運動と適正な食事の2本立てで初めて成り立つものなのですね。

恐らく、運動せずにこれらの栄養成分をせっせと食べたり飲んだりしても、体が過剰なカロリーと判断して、脂肪としてため込むか、吸収されずに消化器に負担をかけるだけの素通りになる可能性が高いと思います。

 サプリメント健康食品が効果を発揮するには、上でお話ししたミトコンドリア電子伝達系が働く必要があります。
「これを飲んでいればOK!」と宣伝するサプリメント健康食品???ですね。

このことは多くの生活習慣病の薬にも当てはまると思います。
糖尿病の薬も、高血圧治療薬も、高脂血症治療薬も、骨粗鬆症治療薬も、 運動と併用して初めて効果が出る 
と思ったほうが良いと思います。

運動とミトコンドリアについてはこちらの記事も読んでください。
運動・ミトコンドリア
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2017年3月3日金曜日

女性ホルモンはこうして作られる

女性ホルモンが女性の健康にいかに大切かについてお話してきました。

女性の人生は女性ホルモン次第
更年期を過ぎても元気な秘訣
精巧!女性ホルモン調節システム 

ホルモンと言われてもなじみのない方が多いと思いますので、ここではホルモンとはどういうものかについて、女性ホルモンを中心にお話しします。

基礎的な話なので、理科は苦手・・・という方は読まなくても大丈夫です。
ホルモン補充療法(HRT)の原理を理解したい!という方は、じっくりご覧ください。

ホルモンの構造には3種類ある

前回、ホルモンとは、特定の器官から必要に応じて分泌されて、血流に乗って目的の器官に届けられて作用する物質だとお話ししました。
(最近では、ホルモンが作られた細胞やそのすぐ近くで作用する場合もあることが確認されました。
脂肪細胞、骨、脳、冠動脈などに見られるエストロゲンは、1つの例です。)

ホルモンにはたくさんの種類がありますが、構造から大きく3つに分けられます。
  • ペプチドホルモン:タンパク質でできている(副甲状腺ホルモン、インスリン、インクレチン、成長ホルモンなど)
  • ステロイドホルモン:ステロイドから作られる(男性ホルモン、女性ホルモンなど)
  • アミン・アミノ酸誘導体ホルモン:甲状腺ホルモン、副腎髄質ホルモン(アドレナリンなど)
女性ホルモンはこのうちのステロイドホルモンです。

女性ホルモンの種類

女性ホルモンは、エストロゲンプロゲステロンに大きく分けられます。

エストロゲンには20種類以上の物質が確認されていますが、主なものはエストロン、エストラジオール、エストリオールの3種類です。

コレステロールから作られるので、コレステロールと似た形をしていますね。

プロゲステロンでは酸素(O)だった左下の部分が、エストロゲンでは水酸基(OH-)になっています。
水酸基の数の違いから、エストロンはE1(イーワン)、エストラジオールはE2(イーツー)、エストリオールはE3(イースリー)と呼ばれます。

どれも、エストロゲン受容体に作用しますが、作用の強さが違います。
エストラジオールが最も活性が高く、エストラジオールを100とすると、エストロンは10、エストリオールは1くらいとされています。
百枝幹雄 偏『基礎からわかる女性内分泌』診断と治療社 2016; pp98.より。ただし、「エストラジオール:エストロン:エストリオール=10:5:1とする教科書もある」としています。根拠となるデータの記載はありません。『ディビゲル®インタビューフォーム』では、ラットの最小発情量よりエストラジオール:エストロン:エストリオール=20:10:1とされています。 中山徹也ほか:産科と婦人科 1965; 32(5): 635

エストロゲンが作られる流れ

 

ステロイドホルモンはコレステロールから作られる


エストロゲンは、コレステロールから作られるとお話ししました。
でも、コレステロールが簡単にエストロゲンになるわけではなく、いろいろな酵素が順番に働くことで、いろいろな物質を経由してエストラジオールエストロンになり、最終的には一番活性の低いエストリオールになります。

コレステロールを出発点にして、どのように3種類のエストロゲンができるかの流れを見てみましょう。

エストラジオール エストリオール エストロゲン プロゲステロン コレステロール エストロン 糖質コルチコイド 鉱質コルチコイド

矢印は、生合成される流れを示し、そのときに必要な酵素ごとに色分けしています。

酵素は、それぞれ決まった器官にしか存在しませんから、必要な酵素の存在する器官で、それぞれのホルモンは作られることになります。

原料となるコレステロールは、もともと細胞にあったものに加えて、血液中をLDLコレステロールとして運ばれてきたものを取り込んで使います。
LDLコレステロールというと、「悪玉コレステロール」と呼ばれて目の敵にされていますが、 実は、身体にとって大切なものなのですね。


女性ホルモンは主に卵巣で作られる

エストロゲンは、主に卵巣で作られます。

卵巣には エストロゲンプロゲステロンを作るための酵素を活性化する作用を持つ、FSH(卵胞刺激ホルモン)とLH(黄体化ホルモン、黄体形成ホルモン)の受容体があるためです。

閉経前は卵巣が元気なので、脳から分泌されるFSHとLHが卵巣に作用することで、特に卵巣で大量にエストロゲンプロゲステロンが作られます。

閉経後に卵巣が働かなくなると、 脂肪細胞が主な エストロゲンの供給部位になります。
脂肪細胞にも、少しだけエストロゲンを作る酵素(アロマターゼ)があります。
とはいっても、作られるのは非常に少量ですし、分泌のシステムも異なります。



プロゲステロンがエストロゲン合成の上流にある



上の図を一部抜き出して大きくしてみましょう。

プロゲステロンは、上の段のコレステロールから2番目にあります。
エストロゲンは右下の、生合成の下流です。

したがって、プロゲステロンエストロゲンの原料になることがわかります。

だからといって、プロゲステロンを薬などで外から投与すればエストロゲンが生合成されるようになるというわけではありません。
プロゲステロンからエストロゲンを作るためには、図の流れの中にある様々な酵素を持つ細胞の中にプロゲステロンが存在する必要があるのです。

ホルモン補充療法(HRT)の方法として、「プロゲステロンだけを投与すれば、エストロゲンプロゲステロンから作られる量で十分」としている専門家もいらっしゃいますが、生体内の仕組みを考えると間違っているのではないかと思われます。


エストロゲンはプロゲステロンより活性が高い

 
ここで、月経周期のなかでのプロゲステロンとエストラジオールの分泌の様子を見てみましょう。

いつ分泌されるかの詳細なメカニズムは、
 精巧!女性ホルモン調節システム 
をご覧ください。

ここでは、分泌される量に注目してください。
一見、同じくらい分泌されているように見えますね。
でも、プロゲステロンは単位がng/mL、エストラジオールはpg/mLです。
1ng(ナノグラム)=1,000pg(ピコグラム) 
ですから、プロゲステロンはエストラジオールの100倍分泌されているわけです。

ここから、エストラジオールはプロゲステロンに比べて、ほんの少量で作用を発揮する、つまり、活性が高いことが予想されます。


このことは、ホルモン補充療法(HRT)で使う薬剤の量を考える際にも、思い出すと役に立ちます。


プロゲステロンから男性ホルモンを経てエストロゲンができる


プロゲステロンからエストロゲンへの流れをたどっていくと、途中に水色で囲まれた男性ホルモンを経由していることがわかります。

卵巣では、男性ホルモンをエストロゲンに変換するアロマターゼ(水色の矢印)という酵素の働きが活発なので、 男性ホルモンはエストロゲンに変換されて分泌されることになるのです。

例:アロマターゼによるエストロゲンの生合成

上の図のアロマターゼが働く箇所を拡大してみましょう。

エストロン(E1)はアンドロステンジオン、エストラジオール(E2)はテストステロンという男性ホルモンから、アロマターゼによって作られます。

アロマターゼは、骨や脳、血管、脂肪組織、皮膚、肝臓、胎盤、性腺などの器官でもつくられるので、卵巣以外でもエストロゲンは合成されますが、卵巣に比べるとずっと少量です。


【参考】アロマターゼを阻害する抗がん薬


アロマターゼを阻害する薬(アロマターゼ阻害薬)は、閉経後の乳がんの治療薬として使われています。

乳がん細胞はエストロゲンの働きで増殖します。
アロマターゼ阻害薬はアロマターゼの働きを抑えてエストロゲンをなくし、乳がんの増殖を抑えます。

アロマターゼ阻害薬が保険適応となるのは閉経後で、閉経前の女性は適応ではありません。
閉経後にも、エストロゲンは皮下脂肪で 少量作られるので、これを抑えてエストロゲンを枯渇させるのが作用機序とされています。

アロマターゼ阻害薬の作用に関するいろいろな資料に、「エストロゲンは閉経前は(アロマターゼの関与なしに)卵巣で作られるが、閉経後にはアロマターゼによって脂肪細胞で作られるようになるので、保険適応は閉経後」と説明されていますが、これは誤りではないかと思われます。 

エストロゲンは、閉経前も閉経後もアロマターゼの働きで作られることに違いはありません。
ということは、理論上は、閉経前でも卵巣のアロマターゼの働きを阻害すればエストロゲンは作られなくなるので、効果があるように思えます。
しかし、閉経前は卵巣でのアロマターゼの分泌が非常に多いので、閉経前の卵巣でのエストロゲンの生合成を抑えようとするならば、非常に大量のアロマターゼ阻害薬を投与する必要があります。
それだけの量の薬を投与すれば、当然、副作用も多くなりますから、閉経前の乳がんを保険適応に薬を開発することはできなかったのでしょう。

ところで、アロマターゼ阻害薬には、更年期症状が重症化するという副作用が見られます。
エストロゲンが全くなくなってしまうためですね。
閉経後のほんの少量のエストロゲンであっても、重要な役割を果たしていることがよくわかります。


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