病態生理学 · 2-28
分子・細胞レベルの老化
Molecular and cellular aging
🧠 老化は「単一の故障」ではなく特徴の積み重ね。 分子レベルmolecular 分子レベル(molecular)molecular(分子レベル) (DNADNA(deoxyribonucleic acid)・テロメア・エピゲノムepigenomeエピゲノム(epigenome)epigenome(エピゲノム)・蛋白・栄養感知nutrient sensing栄養感知(nutrient sensing)nutrient sensing(栄養感知))の損傷が、細胞レベルCellular 細胞レベル(Cellular)Cellular(細胞レベル) (ミトコンドリア・細胞老化senescence細胞老化(senescence)senescence(細胞老化)・幹細胞)の機能不全に波及し、さらに細胞どうしのやりとり(炎症・免疫・内分泌)の変化として全身へ広がる。最終的に「ストレスから戻る力」が落ちる。
定義と老化の捉え方
- 身体機能の進行性の低下 → 健康度↓+死亡率↑。
- 年齢特異的死亡率が指数関数的 exponentially 指数関数的(exponentially) exponentially(指数関数的) に↑。慢性疾患の最大の危険因子——2013年の総説は、老化による生理的統合性の低下を「癌・糖尿病・心血管疾患・神経変性疾患neurodegenerative disease 神経変性疾患(neurodegenerative disease)neurodegenerative disease(神経変性疾患) といった主要な疾患の第一の危険因子」と位置づけている1。心疾患では高血圧・喫煙・高コレステロール・糖尿病と並ぶ危険因子として年齢が挙がり、アルツハイマー病Alzheimer diseaseアルツハイマー病(Alzheimer disease)Alzheimer disease(アルツハイマー病)でも加齢が最大の危険因子である。⚠️ 「危険因子」であって「原因」ではない——年齢そのものを治療対象にはできないので、下に挙げる特徴のどれが介入可能かを分けて考える。
- ストレス回復力stress resilience ストレス回復力(stress resilience)stress resilience(ストレス回復力) ↓(細胞・分子のストレス回復力 stress resilienceストレス回復力(stress resilience) stress resilience(ストレス回復力))→ 平衡への復帰が遅い(例:高齢者の感染死亡率が高い)。
- 環境(炎症、エピジェネティクスEpigeneticsエピジェネティクス(Epigenetics)Epigenetics(エピジェネティクス)、細胞ストレス)+生活習慣 Lifestyle 生活習慣(Lifestyle) Lifestyle(生活習慣) (食事、喫煙、運動)が老化を増幅。
分子レベルの理論
💡 老化の「特徴hallmarks特徴(hallmarks)hallmarks(特徴)」は版によって数が違う。 2013年に提唱された9項目(本節の5項目と次節の4項目に相当)1に、2023年の改訂で慢性炎症・腸内細菌叢gut microbiota 腸内細菌叢(gut microbiota)gut microbiota(腸内細菌叢) の異常 dysbiosis異常(dysbiosis) dysbiosis(異常)・マクロオートファジーmacroautophagy マクロオートファジー(macroautophagy)macroautophagy(マクロオートファジー) の不全の3項目が加わり12項目に拡張された2。⭐ 12項目より新しい版はまだ出ていない。 同じグループが2024年に発表した総説は、2013年版と2023年版の2つを枠組みとして振り返り、一覧を「開かれたリスト」と位置づけたうえで、次の版の候補として細胞の大型化・RNARNA(ribonucleic acid)プロセシングの調節異常・脂質代謝lipid metabolism 脂質代謝(lipid metabolism)lipid metabolism(脂質代謝) の障害・細胞外基質extracellular matrix 細胞外基質(extracellular matrix)extracellular matrix(細胞外基質) の動態・細胞外小胞extracellular vesicle (EV) 細胞外小胞(extracellular vesicle (EV))extracellular vesicle (EV)(細胞外小胞) の分泌異常を検討し、いずれも証拠が足りないか、既存の特徴(エピジェネティックepigenetic エピジェネティック(epigenetic)epigenetic(エピジェネティック) な変化・細胞間コミュニケーション communication コミュニケーション(communication) communication(コミュニケーション) の変化)の一部として既に含まれていると整理している3。
⭐ 「特徴」に数えるには3つの要件が要る。この3要件は2023年版が新設したものではなく、2013年版が既に明文で掲げていた。 2013年版は「各『特徴』は理想的には次の要件を満たすべきである——①正常な加齢の過程で現れる、②実験的に増悪させると老化が加速する、③実験的に改善させると正常な老化が遅れ、健康寿命が延びる」と書いている1。2023年版は同じ3要件を踏襲したうえで、③を「治療的therapeutic 治療的(therapeutic)therapeutic(治療的) 介入によって老化を減速 deceleration減速(deceleration) deceleration(減速)・停止・逆転できる」と、逆転まで含む言い方に広げた2。💡 単に「加齢とともに増える現象」は①しか満たさない。 ②③を実験で示せるかどうかが、hallmark に採るかどうかの分かれ目になる。⚠️ ただし2013年版は自ら9項目を「暫定的tentative暫定的(tentative)tentative(暫定的)」と呼び、この理想的要件は項目ごとに満たされ方の程度が違う、③が最も達成しにくいと断っている1——どの項目も同じ強さで「老化の原因」と証明されているわけではない。
ゲノム不安定性
- 活性酸素種reactive oxygen species (ROS) 活性酸素種(reactive oxygen species (ROS))reactive oxygen species (ROS)(活性酸素種) +複製エラーによる DNA 変化 → 変異、転移因子transposable element 転移因子(transposable element)transposable element(転移因子) の活性化、危機的に短いテロメア。
- 帰結:
- 変異 → 癌
- 慢性 DNA 損傷 → 細胞死
- 細胞老化senescence細胞老化(senescence)senescence(細胞老化)/「炎症性老化inflammaging炎症性老化(inflammaging)inflammaging(炎症性老化)」
- ⭐ ヒトの早老症 progeria 早老症(progeria) progeria(早老症) 候群が、この特徴の「因果の証拠」として挙げられる。 2013年の総説は、DNA 修復機構の欠損がマウスで老化を加速させ、ヒトではWerner症候群Werner syndromeWerner症候群(Werner syndrome)Werner syndrome(Werner症候群)・Bloom症候群Bloom syndromeBloom症候群(Bloom syndrome)Bloom syndrome(Bloom症候群)・色素性乾皮症xeroderma pigmentosum色素性乾皮症(xeroderma pigmentosum)xeroderma pigmentosum(色素性乾皮症)・硫黄欠乏性毛髪発育異常症trichothiodystrophy 硫黄欠乏性毛髪発育異常症(trichothiodystrophy)trichothiodystrophy(硫黄欠乏性毛髪発育異常症) (トリコチオジストロフィーtrichothiodystrophyトリコチオジストロフィー(trichothiodystrophy)trichothiodystrophy(トリコチオジストロフィー))・コケイン症候群Cockayne syndromeコケイン症候群(Cockayne syndrome)Cockayne syndrome(コケイン症候群)・Seckel症候群といった早老症 progeria 早老症(progeria) progeria(早老症) 候群の基礎にあると整理している。核ラミナnuclear lamina 核ラミナ(nuclear lamina)nuclear lamina(核ラミナ) の構成蛋白やその成熟に関わる因子の変異はHutchinson-Gilford早老症Hutchinson-Gilford progeria syndrome Hutchinson-Gilford早老症(Hutchinson-Gilford progeria syndrome)Hutchinson-Gilford progeria syndrome(Hutchinson-Gilford早老症) 候群(およびNéstor-Guillermo早老症 progeria 早老症(progeria) progeria(早老症) 候群)を起こし、異常なプレラミンA(プロゲリン)は正常なヒトの加齢でも検出される1。
- ⚠️ ただし早老症 progeria 早老症(progeria) progeria(早老症) =老化の縮図ではない。 同じ総説が、これらの早老症 progeria 早老症(progeria) progeria(早老症) 候群が正常な老化にどこまで当てはまるかは未解決であり、理由の一つは老化の一部の側面しか再現しないことだと明記している1。
テロメア短縮
- 複製でテロメアが短縮 → ヘイフリック限界Hayflick limitヘイフリック限界(Hayflick limit)Hayflick limit(ヘイフリック限界)。テロメアがその根底。⚠️ 単位は「継代passage 継代(passage)passage(継代) 回数」ではなく集団倍加(population doubling)である。 培養ヒト二倍体 diploid 二倍体(diploid) diploid(二倍体) 線維芽細胞は連続継代 passage 継代(passage) passage(継代) のあと一定回数——現行の総説の書き方で 40〜60回の集団倍加——で分裂を止める4。1回の継代 passage 継代(passage) passage(継代) には通常数回の倍加が含まれるので、これを継代 passage 継代(passage) passage(継代) 回数と読み替えると複製寿命を大きく過大評価する(→ 細胞培養cell culture 細胞培養(cell culture)cell culture(細胞培養) の手法)。
- テロメラーゼtelomeraseテロメラーゼ(telomerase)telomerase(テロメラーゼ)(逆転写酵素)がテロメアを伸長 — 癌細胞の大部分はテロメラーゼ telomerase テロメラーゼ(telomerase) telomerase(テロメラーゼ) を再活性化してヘイフリック限界 Hayflick limit ヘイフリック限界(Hayflick limit) Hayflick limit(ヘイフリック限界) を回避する。幹細胞は間欠的活性、大部分の体細胞は発現なし → 複製老化replicative senescence複製老化(replicative senescence)replicative senescence(複製老化)。
- ⭐ ヒトでテロメラーゼ telomerase テロメラーゼ(telomerase) telomerase(テロメラーゼ) が足りないとどうなるかは、実際の疾患で見える。 2013年の総説は、ヒトのテロメラーゼ telomerase テロメラーゼ(telomerase) telomerase(テロメラーゼ) 欠損が肺線維症pulmonary fibrosis肺線維症(pulmonary fibrosis)pulmonary fibrosis(肺線維症)・先天性角化異常症dyskeratosis congenita先天性角化異常症(dyskeratosis congenita)dyskeratosis congenita(先天性角化異常症)・再生不良性貧血aplastic anemia, AA再生不良性貧血(aplastic anemia, AA)aplastic anemia, AA(再生不良性貧血)という、いずれも組織の再生能 regenerative capacity 再生能(regenerative capacity) regenerative capacity(再生能) の喪失を伴う疾患の早期発症と結びつくと述べている1。⚠️ 原文が挙げているのは「肺線維症pulmonary fibrosis肺線維症(pulmonary fibrosis)pulmonary fibrosis(肺線維症)」であって特発性肺線維症 idiopathic pulmonary fibrosis, IPF 特発性肺線維症(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF) idiopathic pulmonary fibrosis, IPF(特発性肺線維症) に限定した記述ではない。診断の場で年齢不相応に短いテロメア長telomere lengthテロメア長(telomere length)telomere length(テロメア長)を測るのは、この一群(テロメア生物学的疾患telomere biology disorder, TBDテロメア生物学的疾患(telomere biology disorder, TBD)telomere biology disorder, TBD(テロメア生物学的疾患))を拾うためである。
- ⚠️ 「テロメア短縮telomere shortening テロメア短縮(telomere shortening)telomere shortening(テロメア短縮) は老化の原因ではない」と断じない。 2013年の総説は、遺伝子改変動物GM animals 遺伝子改変動物(GM animals)GM animals(遺伝子改変動物) でテロメア喪失・細胞老化senescence細胞老化(senescence)senescence(細胞老化)・個体老化の因果的な結びつきが示されたと整理している——テロメアの短いマウスは寿命が短く、長いマウスは長い。テロメラーゼtelomerase テロメラーゼ(telomerase)telomerase(テロメラーゼ) 欠損マウスの早老は、テロメラーゼtelomerase テロメラーゼ(telomerase)telomerase(テロメラーゼ) を遺伝的に再活性化させると戻る。そのうえで「老化の特徴の基準をすべて満たす」と結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) している1。
- 💡 ただし加速させた証拠と、遅らせた証拠の強さは同じではない。同じ総説で、テロメア機能不全が老化を加速することはマウスとヒトの両方で述べられるのに対し、テロメラーゼtelomerase テロメラーゼ(telomerase)telomerase(テロメラーゼ) 刺激で老化が遅れたのはマウスでの実験である。ヒトについて同総説が挙げるのは、テロメアが短いことと死亡リスクの強い関連を示したメタ解析 Meta-analysis メタ解析(Meta-analysis) Meta-analysis(メタ解析) (とくに若年で強い)までで、介入の効果ではない1。
- ⭐ 腫瘍防御としての側面は残る。テロメア短縮telomere shortening テロメア短縮(telomere shortening)telomere shortening(テロメア短縮) による複製老化 replicative senescence 複製老化(replicative senescence) replicative senescence(複製老化) は、前癌細胞の増殖を止めるブレーキでもある。
エピジェネティック変化
- DNA/ヒストンの化学修飾 chemical modification化学修飾(chemical modification) chemical modification(化学修飾) → 遺伝子発現の変化 → ゲノム不安定/細胞老化senescence細胞老化(senescence)senescence(細胞老化)。
- DNA メチル化クロックDNA methylation clockメチル化クロック(DNA methylation clock)DNA methylation clock(メチル化クロック): CpGアイランドCpG island CpGアイランド(CpG island)CpG island(CpGアイランド) のメチル化は遺伝子を沈黙させ、その部位ごとのメチル化パターンから ホルバスクロックHorvath clockホルバスクロック(Horvath clock)Horvath clock(ホルバスクロック) が生物学的年齢を推定する → 老化速度の指標になる。中身は 353個のCpG部位の測定値から年齢を予測する多組織予測器で、51種の健常組織・細胞を含む8,000検体で作られた。胚性幹細胞embryonic stem cell胚性幹細胞(embryonic stem cell)embryonic stem cell(胚性幹細胞)・人工多能性 pluripotent 多能性(pluripotent) pluripotent(多能性) 幹細胞ではほぼ0歳を示し、培養の継代数 passage number 継代数(passage number) passage number(継代数) と相関し、実年齢との差(年齢加速)は遺伝率 heritability 遺伝率(heritability) heritability(遺伝率) が高い。癌組織では検討した20種すべてで年齢加速が認められ、平均36年ぶん高く出る5。
- ⚠️ 「加齢でメチル化が増える」と一方向に覚えない。 2013年の総説は「DNAメチル化と老化の関係は複雑である」としたうえで、初期の研究は加齢に伴う全体的な低メチル化 hypomethylation 低メチル化(hypomethylation) hypomethylation(低メチル化) を報告したが、その後の解析で癌抑制遺伝子 tumor suppressor gene 癌抑制遺伝子(tumor suppressor gene) tumor suppressor gene(癌抑制遺伝子) やPolycomb標的を含む個々の座位はむしろ加齢とともに高メチル化 hypermethylation 高メチル化(hypermethylation) hypermethylation(高メチル化) することが分かった、と両方向を併記している1。全体としては減り、特定の座位では増える——だからメチル化クロック DNA methylation clock メチル化クロック(DNA methylation clock) DNA methylation clock(メチル化クロック) は「総量」ではなく「部位ごとのパターン」を読む。
- SIRT-1(NAD⁺ 依存性の脱アセチル化酵素 deacetylase脱アセチル化酵素(deacetylase) deacetylase(脱アセチル化酵素)):⚠️ 向きに注意——ヒストンのアセチル化はクロマチンを開く側の修飾なので、それを「外す」働きは転写を抑える側に向く。 SIRT-1 はヒストンや NF-κB などの炎症シグナル成分を脱アセチル化 deacetylation 脱アセチル化(deacetylation) deacetylation(脱アセチル化) して炎症関連遺伝子を下方制御 downregulation 下方制御(downregulation) downregulation(下方制御) し、SIRT6 はヒストン H3K9 の脱アセチル化 deacetylation 脱アセチル化(deacetylation) deacetylation(脱アセチル化) を介してゲノム安定性・NF-κB シグナル・糖代謝glucose metabolism 糖代謝(glucose metabolism)glucose metabolism(糖代謝) を制御する。SIRT-1 の有益な作用としては、ゲノム安定性の改善から代謝効率の向上まで幅広い細胞内作用が挙げられている1。💡 「脱アセチル化deacetylation 脱アセチル化(deacetylation)deacetylation(脱アセチル化) =抑制」を基質全体へ広げない。 同じ総説は、SIRT-1 が PGC-1α を脱アセチル化 deacetylation 脱アセチル化(deacetylation) deacetylation(脱アセチル化) して活性化すること、熱ショック転写因子 HSF-1 の脱アセチル化 deacetylation 脱アセチル化(deacetylation) deacetylation(脱アセチル化) が熱ショック遺伝子の転写を増強することも挙げている——ヒストン以外の基質では向きは基質ごとに決まる1。💡 サーチュインSirtuins サーチュイン(Sirtuins)Sirtuins(サーチュイン) は NAD⁺ が高い(=エネルギーが乏しい)状態を感知する栄養センサーでもあり、この点で「栄養感知nutrient sensing 栄養感知(nutrient sensing)nutrient sensing(栄養感知) の乱れ」と地続きである1。NAD⁺ ブースターbooster (pharmacokinetic enhancer) ブースター(booster (pharmacokinetic enhancer))booster (pharmacokinetic enhancer)(ブースター) (NAD⁺ 前駆体の投与)はこの感知機構を狙う介入として研究されている。
- ⚠️ 「SIRT-1=最初の長寿遺伝子 longevity gene 長寿遺伝子(longevity gene) longevity gene(長寿遺伝子) =抗老化」と単純化しない。 サーチュインSirtuins サーチュイン(Sirtuins)Sirtuins(サーチュイン) で最初に寿命延長が示されたのは出芽酵母budding yeasts 出芽酵母(budding yeasts)budding yeasts(出芽酵母) の Sir2(過剰発現overexpression 過剰発現(overexpression)overexpression(過剰発現) で複製寿命が延びた)で、SIRT-1 はその哺乳類 mammal 哺乳類(mammal) mammal(哺乳類) ホモログ homolog ホモログ(homolog) homolog(ホモログ) である。哺乳類mammal哺乳類(mammal)mammal(哺乳類) SIRT-1 の過剰発現 overexpression 過剰発現(overexpression) overexpression(過剰発現) は加齢期の健康指標を改善するが寿命は延ばさないとされ、寿命延長の証拠がより強いのは SIRT6(欠損マウスは早老を示し、Sirt6 を過剰発現 overexpression 過剰発現(overexpression) overexpression(過剰発現) させた雄マウスは対照より長命)である1。
蛋白恒常性の喪失
- ミスフォールディングmisfoldingミスフォールディング(misfolding)misfolding(ミスフォールディング)/損傷/凝集した蛋白 → 正常機能の喪失+毒性の獲得。
- 💡 恒常性を支えるのは「畳み直す系」と「壊す系」の2本立て。 折り畳みに失敗した蛋白は通常、熱ショック蛋白heat shock protein 熱ショック蛋白(heat shock protein)heat shock protein(熱ショック蛋白) (HSP)によって畳み直されるか、ユビキチン・プロテアソーム系ubiquitin-proteasome systemユビキチン・プロテアソーム系(ubiquitin-proteasome system)ubiquitin-proteasome system(ユビキチン・プロテアソーム系)あるいはリソソーム(オートファジー)系へ回して壊される。オートファジー系はさらに、シャペロンchaperoneシャペロン(chaperone)chaperone(シャペロン) Hsc70 が認識した蛋白をリソソームへ直接運ぶシャペロンchaperone シャペロン(chaperone)chaperone(シャペロン) 介在性オートファジーと、損傷した蛋白や細胞小器官 organelles 細胞小器官(organelles) organelles(細胞小器官) をオートファゴソーム autophagosome オートファゴソーム(autophagosome) autophagosome(オートファゴソーム) に囲い込んでリソソームと融合させるマクロオートファジーmacroautophagyマクロオートファジー(macroautophagy)macroautophagy(マクロオートファジー)に分かれる。畳み直しにも分解にも失敗すると蛋白が蓄積・凝集し、蛋白毒性をもたらす1。
- ⭐ 加齢では、ストレス時に誘導されるシャペロン chaperone シャペロン(chaperone) chaperone(シャペロン) の合成そのものが低下する。 シャペロンchaperone シャペロン(chaperone)chaperone(シャペロン) を過剰発現 overexpression 過剰発現(overexpression) overexpression(過剰発現) させた線虫・ショウジョウバエdrosophila ショウジョウバエ(drosophila)drosophila(ショウジョウバエ) は長命で、熱ショック応答の中心的な転写因子 HSF-1 を活性化させると線虫の寿命と耐熱性 heat resistance (thermotolerance) 耐熱性(heat resistance (thermotolerance)) heat resistance (thermotolerance)(耐熱性) が延びる。逆に熱ショック蛋白 heat shock protein 熱ショック蛋白(heat shock protein) heat shock protein(熱ショック蛋白) ファミリーの共シャペロン chaperone シャペロン(chaperone) chaperone(シャペロン) を欠損したマウスは早老の表現型を示す1。
- 💡 2023年版では、この節に含まれていたマクロオートファジー macroautophagy マクロオートファジー(macroautophagy) macroautophagy(マクロオートファジー) の不全が独立した特徴として立てられた。 12項目の一覧に「蛋白恒常性proteostasis 蛋白恒常性(proteostasis)proteostasis(蛋白恒常性) の喪失」と「マクロオートファジーmacroautophagy マクロオートファジー(macroautophagy)macroautophagy(マクロオートファジー) の不全」が別々に並ぶのはこのためである2。
栄養感知の乱れ
- 経路が資源を「成長/生殖」と「ストレス/生存」に配分。進化的に保存された代謝経路が老化も調節。
- ⭐ 中心はインスリン/IGF-1シグナル(IIS)経路。 下垂体の成長ホルモン growth hormone (GH) 成長ホルモン(growth hormone (GH)) growth hormone (GH)(成長ホルモン) (GH)が主に肝細胞でインスリン様成長因子1 insulin-like growth factor 1 (IGF-1) インスリン様成長因子1(insulin-like growth factor 1 (IGF-1)) insulin-like growth factor 1 (IGF-1)(インスリン様成長因子1) (IGF-1)を作らせ、IGF-1の細胞内シグナルはブドウ糖の存在を伝えるインスリンのシグナルと同じ経路を通る。2013年の総説はこれを進化的に最もよく保存された老化制御経路とし、GH・IGF-1受容体IGF-1 receptorIGF-1受容体(IGF-1 receptor)IGF-1 receptor(IGF-1受容体)・インスリン受容体insulin receptor インスリン受容体(insulin receptor)insulin receptor(インスリン受容体) やその下流(AKT・mTOR・FOXO)の働きを弱める遺伝的変異 genetic variation 遺伝的変異(genetic variation) genetic variation(遺伝的変異) は、ヒトでもモデル生物でも長寿と結びつくと述べる。ほかの栄養センサーとして、アミノ酸を感知するmTOR、エネルギー不足を感知するAMPKAMPK(AMP-activated protein kinase)、そしてサーチュイン Sirtuins サーチュイン(Sirtuins) Sirtuins(サーチュイン) が挙がる1。
- ⚠️ IGF-1の逆説 paradox逆説(paradox) paradox(逆説)。 血中のGH・IGF-1は正常な加齢でも早老モデルマウスでも低下する。つまりIISの低下は生理的老化と早老の両方に共通する特徴なのに、生まれつきIISが低い状態は寿命を延ばす。同じ総説は、加齢に伴うIISの低下を全身の損傷に対して細胞の成長と代謝を抑える防御反応と読む統一モデルを示したうえで、防御反応はいずれ有害に転じうる(IISが極端に低いと生存できず、IGF-1がきわめて低い早老マウスではIGF-1の補充で早老が和らぐ)とも断っている1。💡 だから「加齢でIGF-1が下がる→IGF-1を補えば若返る」とも「IGF-1は低いほど長生き」とも一方向に言い切れない。IGF-1は同化作用 anabolic action 同化作用(anabolic action) anabolic action(同化作用) をもつホルモンで、その加齢による低下は脳や心血管の老化と関連づけて論じられることもある。
- ⚠️ カロリー制限caloric restriction カロリー制限(caloric restriction)caloric restriction(カロリー制限) の霊長類研究は2施設で結果が分かれた。 ウィスコンシン国立霊長類研究センターの20年追跡では、成体(7〜14歳)で開始した30%カロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) により、報告時点の生存率 survival 生存率(survival) survival(生存率) が対照群50%に対し80%となり、糖尿病・癌・心血管疾患・脳萎縮cerebral atrophy脳萎縮(cerebral atrophy)cerebral atrophy(脳萎縮)の発生も減った6。一方NIAの研究は、若齢と高齢の両方で開始したカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) で生存アウトカム all-or-none outcomes アウトカム(all-or-none outcomes) all-or-none outcomes(アウトカム) の改善を示せなかった7。NIA側の論文は、この食い違いの要因として研究デザインstudy design研究デザイン(study design)study design(研究デザイン)・飼育方法・食餌組成を挙げている(原文が挙げるのはこの3つで、開始年齢そのものは要因として名指しされていない)。⭐ 「健康への効果」と「死亡率・寿命への効果」は別々に評価する——NIA論文自身も、両施設ともカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) の健康面での利点は広く記録してきたと述べている。
- ⭐ ただし「2施設で割れたまま」で止めない。その後に決着の方向が出ている。 ウィスコンシン研究の最終報告(2014年)では、対照群38頭のうち63%(24頭)が加齢関連の死因で死亡したのに対しカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) 群は26%(10頭)にとどまり、加齢関連死亡のハザード比 hazard ratio ハザード比(hazard ratio) hazard ratio(ハザード比) は2.89(95%CI 1.34–6.25、P=0.007)——同じ時点で対照群は2.9倍の速さで加齢関連死に至っていた。同報告は、NIA研究の対照群が体重の比較から実質的にカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) 状態にあった可能性を指摘している8。
- ⭐ 2017年に両施設のデータが直接突き合わされた。 生存・体重・摂食量・空腹時血糖fasting blood glucose空腹時血糖(fasting blood glucose)fasting blood glucose(空腹時血糖)・加齢関連の罹病を縦断的に比較した共同解析は、開始年齢が効果の大きさを決める重要な因子だと結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) した。成体で開始したウィスコンシン研究では雌雄あわせて有意な生存改善(Cox回帰 P=0.017、ハザード比hazard ratio ハザード比(hazard ratio)hazard ratio(ハザード比) 1.865、95%CI 1.119–3.108=対照群の死亡率がカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) 群のほぼ2倍)が見られた。NIAの若齢・思春期開始群では生存の差が有意にならず、高齢開始群でもカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) による生存改善は検出されなかったが、同群は対照群自体の摂食量がウィスコンシンのカロリー制限 caloric restriction カロリー制限(caloric restriction) caloric restriction(カロリー制限) 群と同水準で、対照群の生存推定値もウィスコンシンの対照群より高かった。結論conclusion 結論(conclusion)conclusion(結論) は「カロリー制限caloric restriction カロリー制限(caloric restriction)caloric restriction(カロリー制限) の健康上の利点はサルでも保たれている」であり、最適な開始時期と食餌には種差がある、という整理である9。⚠️ 「寿命が延びる」と読み替えない。 共同解析が述べているのは健康と生存の改善であって、ヒトでの寿命延長ではない。
細胞レベルの理論
ミトコンドリア機能不全
flowchart TD
A["古典説(ミトコンドリア<span class='jp-term jp-term-diagram' title='free radicals'>フリーラジカル</span>説)<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='electron transport chain'>電子伝達系</span>(ETC)から漏れた電子 + O₂"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='superoxide'>スーパーオキシド</span>産生"]
B --> C["mtDNA 障害(細菌型の環状<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>・脆弱)"]
C --> D["ETC 構成要素の欠陥"]
D --> A
C --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sarcopenia'>サルコペニア</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deletion hypothesis'>欠失仮説</span>:mtDNA欠失変異が<br>筋線維内でクローン性に蓄積→その区域のETC欠損→線維の萎縮・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='rupture (tear)'>断裂</span>・脱落"]
F["絶食→ <span class='jp-term jp-term-diagram' title='mitophagy'>マイトファジー</span>で不健康なミトコンドリアを除去"] --> G["より健康なミトコンドリア(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='rejuvenation'>若返り</span>)"]
- ROS+蛋白のミスフォールディング misfolding ミスフォールディング(misfolding) misfolding(ミスフォールディング) がミトコンドリアを障害(心/筋/脳/脂肪で顕著)。
- 悪循環(ミトコンドリアフリーラジカル free radicals フリーラジカル(free radicals) free radicals(フリーラジカル) 説): ETC の漏れ電子+O₂ → スーパーオキシドsuperoxideスーパーオキシド(superoxide)superoxide(スーパーオキシド) → mtDNA 障害(環状 DNA、脆弱)→ 欠陥 ETC → さらに ROS。
- ⚠️ この悪循環を「決着した機序」として覚えない。 2013年の総説は、直前の5年間の知見がミトコンドリアフリーラジカル free radicals フリーラジカル(free radicals) free radicals(フリーラジカル) 説の強い再評価を迫ったと整理している——酵母と C. elegans では ROS の増加がむしろ寿命を延ばしうること、マウスではミトコンドリアの ROS と酸化的損傷を増やす遺伝子操作が老化を加速せず、抗酸化防御antioxidant defense 抗酸化防御(antioxidant defense)antioxidant defense(抗酸化防御) を高める操作も寿命を延ばさず、逆に ROS を増やさずにミトコンドリア機能だけを損なう操作は老化を加速すること。総説自身は、ROS を「加齢に伴う劣化を代償しようとするストレス応答性の生存シグナル survival signal 生存シグナル(survival signal) survival signal(生存シグナル) で、ある水準を超えると本来の目的を裏切って損傷を悪化させるもの」と読み替える枠組みを提案している1。💡 だから抗酸化 antioxidant 抗酸化(antioxidant) antioxidant(抗酸化) サプリメント supplement サプリメント(supplement) supplement(サプリメント) で老化が止まる、という話にはならない。
- サルコペニアsarcopeniaサルコペニア(sarcopenia)sarcopenia(サルコペニア)の欠失仮説 deletion hypothesis欠失仮説(deletion hypothesis) deletion hypothesis(欠失仮説): ⚠️ 「欠失deletion欠失(deletion)deletion(欠失)」であって「枯渇depletion枯渇(depletion)depletion(枯渇)」ではない。 加齢に伴って体細胞由来の mtDNA 欠失変異が生じ、骨格筋では個々の筋線維の長軸方向にクローン性に蓄積する。線維内での存在比が高くなるとその区域の呼吸能が破綻し、アポトーシスの活性化・線維内の萎縮・断裂rupture (tear)断裂(rupture (tear))rupture (tear)(断裂)・壊死と結びついて、筋線維そのものの脱落に至る。30か月齢の老齢ラット rat ラット(rat) rat(ラット) に薬理的に欠失変異の蓄積を起こさせると、mtDNA 欠失変異をもつ ETC 欠損線維が1200%増加し、筋線維数は18%減少、筋量の低下は22%悪化した10。
- 若返りrejuvenation若返り(rejuvenation)rejuvenation(若返り): 絶食 → マイトファジーmitophagy マイトファジー(mitophagy)mitophagy(マイトファジー) が不健康なミトコンドリアを除去 → その後より健康に。
細胞老化
- 加齢で蓄積。安定した細胞周期停止 cell cycle arrest細胞周期停止(cell cycle arrest) cell cycle arrest(細胞周期停止)(分裂を止めるが死なない)、DNA 損傷/ROS/テロメア短縮telomere shortening テロメア短縮(telomere shortening)telomere shortening(テロメア短縮) が原因。
- 形態/発現/代謝が変化。炎症シグナルを分泌(老化関連分泌表現型senescence-associated secretory phenotype (SASP)老化関連分泌表現型(senescence-associated secretory phenotype (SASP))senescence-associated secretory phenotype (SASP)(老化関連分泌表現型)、SASP)。
- 組織障害:老化した幹/前駆細胞 → 再生障害impaired regeneration再生障害(impaired regeneration)impaired regeneration(再生障害)、傍分泌性老化paracrine senescence傍分泌性老化(paracrine senescence)paracrine senescence(傍分泌性老化)、炎症、細胞外マトリックスextracellular matrix (ECM) 細胞外マトリックス(extracellular matrix (ECM))extracellular matrix (ECM)(細胞外マトリックス) のリモデリング/線維化。
- ⚠️ 細胞老化senescence 細胞老化(senescence)senescence(細胞老化) は「増やしても減らしても寿命が延びうる」という、他の特徴にない厄介さをもつ。 2013年の総説は、細胞老化senescence 細胞老化(senescence)senescence(細胞老化) を「損傷に対する有益な代償反応が、組織の再生能 regenerative capacity 再生能(regenerative capacity) regenerative capacity(再生能) 力が尽きたときに有害に転じたもの」と位置づけたうえで、細胞老化senescence 細胞老化(senescence)senescence(細胞老化) が hallmark の3つ目の要件(介入で老化を遅らせられる)を満たすかには単純な答えを出せないと明記している——老化を誘導する癌抑制経路を適度に強めても寿命は延び、同時に老化細胞を除去しても早老モデルで加齢関連病変が遅れるという、概念的に逆向きの2つの介入がどちらも健康寿命を延ばすからである1。
- 💡 セノリティクス(老化細胞除去薬)は臨床応用 clinical applications 臨床応用(clinical applications) clinical applications(臨床応用) としてまだ確立していない。 ダサチニブdasatinibダサチニブ(dasatinib)dasatinib(ダサチニブ)+ケルセチンを用いた特発性肺線維症idiopathic pulmonary fibrosis, IPF特発性肺線維症(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)idiopathic pulmonary fibrosis, IPF(特発性肺線維症)患者14例への初のヒト対象非盲検 open-label 非盲検(open-label) open-label(非盲検) パイロット試験 pilot trial パイロット試験(pilot trial) pilot trial(パイロット試験) では、6分間歩行距離6-minute walk distance6分間歩行距離(6-minute walk distance)6-minute walk distance(6分間歩行距離)・4m歩行速度 gait speed歩行速度(gait speed) gait speed(歩行速度)・椅子立ち上がり upstroke 立ち上がり(upstroke) upstroke(立ち上がり) 時間が有意に改善した一方、呼吸機能・臨床検査値 Labs検査値(Labs) Labs(検査値)・フレイルfrailty フレイル(frailty)frailty(フレイル) 指標・患者報告アウトカムpatient-reported outcome (PRO) 患者報告アウトカム(patient-reported outcome (PRO))patient-reported outcome (PRO)(患者報告アウトカム) は変化しなかった。単群非盲検 open-label 非盲検(open-label) open-label(非盲検) の小規模試験にとどまり、大規模genome mutation 大規模(genome mutation)genome mutation(大規模) ランダム化比較試験 randomized controlled trial ランダム化比較試験(randomized controlled trial) randomized controlled trial(ランダム化比較試験) による検証が課題として残る11。
- ⭐ その後に対照を置いた試験が出ているが、いずれも「効く」とは言っていない。 同じ特発性肺線維症 idiopathic pulmonary fibrosis, IPF 特発性肺線維症(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF) idiopathic pulmonary fibrosis, IPF(特発性肺線維症) で行われた第I相・単盲検・プラセボ対照placebo-controlled プラセボ対照(placebo-controlled)placebo-controlled(プラセボ対照) のパイロット試験 pilot trial パイロット試験(pilot trial) pilot trial(パイロット試験) (12例)は、目的が有害事象の記述と実施可能性の評価であり、重篤な有害事象は無かったものの、フレイルfrailtyフレイル(frailty)frailty(フレイル)・呼吸機能・身体機能に群間で意味のある差は見られなかった(検出力不足と明記されている)12。閉経後女性60例を対象とした第II相ランダム化比較試験 randomized controlled trial ランダム化比較試験(randomized controlled trial) randomized controlled trial(ランダム化比較試験) では、主要評価項目primary endpoint 主要評価項目(primary endpoint)primary endpoint(主要評価項目) である骨吸収マーカー bone resorption marker 骨吸収マーカー(bone resorption marker) bone resorption marker(骨吸収マーカー) CTxの20週時点の変化率に群間差が無かった(P=0.611)。副次評価項目secondary endpoint 副次評価項目(secondary endpoint)secondary endpoint(副次評価項目) の骨形成マーカーP1NPは2週(+16%、P=0.020)・4週(+16%、P=0.024)で有意に上昇したが20週では差が無く、重篤な有害事象も無かった。探索的解析では、老化細胞の負荷が高い層(T細胞 p16 mRNA 最高三分位)に限って2週でP1NP上昇・CTx低下、20週で橈骨の骨密度+2.7%が見られた13。💡 「誰に効くか」を先に決める指標(老化細胞の負荷)が要る、という段階である。
- ⭐ セノリティクスはダサチニブ dasatinib ダサチニブ(dasatinib) dasatinib(ダサチニブ) +ケルセチンだけではない。 抗アポトーシス蛋白anti-apoptotic protein抗アポトーシス蛋白(anti-apoptotic protein)anti-apoptotic protein(抗アポトーシス蛋白) Bcl-xL を阻害する低分子フォセルトクラクス(UBX1325)は、抗VEGF治療anti-VEGF therapy 抗VEGF治療(anti-VEGF therapy)anti-VEGF therapy(抗VEGF治療) への反応が不十分な糖尿病黄斑浮腫diabetic macular edema, DME糖尿病黄斑浮腫(diabetic macular edema, DME)diabetic macular edema, DME(糖尿病黄斑浮腫)65例を対象に、硝子体内intravitreal 硝子体内(intravitreal)intravitreal(硝子体内) 単回投与とシャムを比べた第2相試験が行われた。主要目的は安全性の評価で、Grade 3以上の有害事象はシャム群4件(うち3件が重篤)・実薬active drug (as opposed to placebo) 実薬(active drug (as opposed to placebo))active drug (as opposed to placebo)(実薬) 群5件(重篤)。副次目的の有効性では48週時点までの最高矯正視力 corrected visual acuity 矯正視力(corrected visual acuity) corrected visual acuity(矯正視力) の変化量の群間差が 5.6 ETDRS文字(95%CI −1.5〜12.7) で、著者らは「有効性を示唆する傾向はあるが、さらに大規模 genome mutation 大規模(genome mutation) genome mutation(大規模) な試験が必要」と結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) している14。💡 老化細胞を「全身から除く」以外に、標的臓器へ局所投与 topical (local) administration 局所投与(topical (local) administration) topical (local) administration(局所投与) する形も試されているという点が、ダサチニブdasatinib ダサチニブ(dasatinib)dasatinib(ダサチニブ) +ケルセチンの試験との違いである。
幹細胞の枯渇
- 幹細胞機能stem cell function 幹細胞機能(stem cell function)stem cell function(幹細胞機能) ↓ → 組織/臓器の機能障害 → 老化表現型。
- 内因性: DNA 損傷、テロメア短縮telomere shorteningテロメア短縮(telomere shortening)telomere shortening(テロメア短縮)、細胞老化senescence細胞老化(senescence)senescence(細胞老化)
- 外因性: ニッチniche ニッチ(niche)niche(ニッチ) 老化、慢性炎症
細胞間コミュニケーションの変化
2013年版の9番目の特徴で、細胞1個の中で起きた異常が、全身の老化表現型としてまとまるための経路にあたる。内分泌・神経内分泌・神経性のシグナルが加齢とともに調節不全 dysregulation 調節不全(dysregulation) dysregulation(調節不全) になり、炎症反応が増え、病原体や前癌細胞に対する免疫監視 immune surveillance 免疫監視(immune surveillance) immune surveillance(免疫監視) が落ち、細胞周囲・細胞外環境の組成が変わって全組織の力学的・機能的性質に影響する1。
| 内訳 | 中身 |
|---|---|
| 炎症性老化inflammaging炎症性老化(inflammaging)inflammaging(炎症性老化)(inflammaging) | 加齢に伴うくすぶり型 smoldering type くすぶり型(smoldering type) smoldering type(くすぶり型) の慢性炎症。老化細胞のSASP、NF-κB の活性化亢進、オートファジー応答の破綻、機能の落ちた免疫系が病原体や異常細胞を除去しきれないこと、などが原因として挙がる。結果としてNLRP3インフラマソーム NLRP3 inflammasome NLRP3インフラマソーム(NLRP3 inflammasome) NLRP3 inflammasome(NLRP3インフラマソーム) が活性化し、IL-1β・TNFTNF(tumour necrosis factor)・インターフェロンinterferon (IFN) インターフェロン(interferon (IFN))interferon (IFN)(インターフェロン) の産生が増える |
| 免疫老化immunosenescence免疫老化(immunosenescence)immunosenescence(免疫老化)(immunosenescence) | 獲得免疫の機能低下。感染細胞や悪性形質転換しかけた細胞を排除できなくなり、老化細胞そのものの掃除も滞る |
| “伝染する老化”(bystander効果) | 老化細胞がギャップ結合 gap junction ギャップ結合(gap junction) gap junction(ギャップ結合) を介した細胞間接触とROSを介して、隣接細胞に老化を誘導する |
| 内分泌の変化 | 成長ホルモンgrowth hormone (GH)成長ホルモン(growth hormone (GH))growth hormone (GH)(成長ホルモン)/IGF-1・性ホルモンなどの変化。このうち血中のGH・IGF-1が正常な加齢で低下することは2013年の総説も述べている1(その解釈の難しさは「栄養感知nutrient sensing 栄養感知(nutrient sensing)nutrient sensing(栄養感知) の乱れ」の「IGF-1の逆説 paradox逆説(paradox) paradox(逆説)」を参照) |
| 全身性因子 | 並体結合(パラビオーシス)実験で、老齢マウスの神経・筋の幹細胞機能 stem cell function 幹細胞機能(stem cell function) stem cell function(幹細胞機能) の低下が若齢マウス由来の全身性因子で回復した。老化は組織に固定されたものだけではない |
- 💡 なぜこの項目が要るのか。 ある臓器の老化が他の臓器の老化を引き起こす(腎機能の低下が心疾患リスクを上げる、など)一方で、1つの組織だけを標的にした寿命延長操作が他の組織の老化も遅らせることがある。臓器横断の連動を説明するのがこの特徴である1。
- ⭐ 2023年版では、慢性炎症が独立した特徴に格上げされ、新たに腸内細菌叢 gut microbiota 腸内細菌叢(gut microbiota) gut microbiota(腸内細菌叢) の異常 dysbiosis 異常(dysbiosis) dysbiosis(異常) が加わった2。2013年版では炎症性老化 inflammaging 炎症性老化(inflammaging) inflammaging(炎症性老化) はこの「細胞間コミュニケーション communication コミュニケーション(communication) communication(コミュニケーション) の変化」の中の一項目として扱われていた1。9項目を覚えたうえで、この分岐を上乗せ add-on (incremental benefit) 上乗せ(add-on (incremental benefit)) add-on (incremental benefit)(上乗せ) で押さえる。
まとめ
老化の特徴 hallmarks 特徴(hallmarks) hallmarks(特徴) は2013年版9項目 → 2023年版12項目。 同じ著者らによる改訂は2023年版が最新である。
| 2013年版(9項目) | 本ノートの節 | 2023年版での扱い |
|---|---|---|
| ゲノム不安定性Genomic instabilityゲノム不安定性(Genomic instability)Genomic instability(ゲノム不安定性) | 分子レベルmolecular分子レベル(molecular)molecular(分子レベル) | 継続 |
| テロメア短縮telomere shorteningテロメア短縮(telomere shortening)telomere shortening(テロメア短縮) | 分子レベルmolecular分子レベル(molecular)molecular(分子レベル) | 継続 |
| エピジェネティック変化epigenetic alterationsエピジェネティック変化(epigenetic alterations)epigenetic alterations(エピジェネティック変化) | 分子レベルmolecular分子レベル(molecular)molecular(分子レベル) | 継続 |
| 蛋白恒常性proteostasis 蛋白恒常性(proteostasis)proteostasis(蛋白恒常性) の喪失 | 分子レベルmolecular分子レベル(molecular)molecular(分子レベル) | 継続。ここに含まれていたマクロオートファジーmacroautophagy マクロオートファジー(macroautophagy)macroautophagy(マクロオートファジー) の不全が独立(新項目) |
| 栄養感知nutrient sensing 栄養感知(nutrient sensing)nutrient sensing(栄養感知) の乱れ | 分子レベルmolecular分子レベル(molecular)molecular(分子レベル) | 継続 |
| ミトコンドリア機能不全mitochondrial dysfunctionミトコンドリア機能不全(mitochondrial dysfunction)mitochondrial dysfunction(ミトコンドリア機能不全) | 細胞レベルCellular細胞レベル(Cellular)Cellular(細胞レベル) | 継続 |
| 細胞老化senescence細胞老化(senescence)senescence(細胞老化) | 細胞レベルCellular細胞レベル(Cellular)Cellular(細胞レベル) | 継続 |
| 幹細胞の枯渇 | 細胞レベルCellular細胞レベル(Cellular)Cellular(細胞レベル) | 継続 |
| 細胞間コミュニケーション communication コミュニケーション(communication) communication(コミュニケーション) の変化 | 細胞レベルCellular細胞レベル(Cellular)Cellular(細胞レベル) | 継続。この中の炎症性老化 inflammaging 炎症性老化(inflammaging) inflammaging(炎症性老化) が慢性炎症として独立し、腸内細菌叢gut microbiota 腸内細菌叢(gut microbiota)gut microbiota(腸内細菌叢) の異常が加わった(新項目) |
- 採用の3要件(加齢で現れる・増悪させると老化が加速する・介入で老化が遅れる)は2013年版が既に掲げていた。2023年版は③を「減速deceleration減速(deceleration)deceleration(減速)・停止・逆転」へ広げた。2013年版は各項目で要件の満たされ方が違い、③が最も達成しにくいと断っている。
- 一方向に覚えない点: DNAメチル化は全体では低下し特定の座位では上昇する/ヒストンの脱アセチル化 deacetylation 脱アセチル化(deacetylation) deacetylation(脱アセチル化) は転写を抑える側だが、ヒストン以外の基質では向きが基質ごとに違う/ミトコンドリアフリーラジカル free radicals フリーラジカル(free radicals) free radicals(フリーラジカル) 説は再評価を迫られ、抗酸化antioxidant 抗酸化(antioxidant)antioxidant(抗酸化) で老化が止まる話にはならない/GH・IGF-1は加齢で下がるが、生まれつきIISが低いことは寿命を延ばす(IGF-1の逆説 paradox逆説(paradox) paradox(逆説))。
- テロメア: ヘイフリック限界Hayflick limit ヘイフリック限界(Hayflick limit)Hayflick limit(ヘイフリック限界) は40〜60回の集団倍加。テロメア喪失と個体老化の因果は動物で示されているが、テロメラーゼtelomerase テロメラーゼ(telomerase)telomerase(テロメラーゼ) 刺激で老化が遅れたのはマウスでの話。ヒトのテロメラーゼ telomerase テロメラーゼ(telomerase) telomerase(テロメラーゼ) 欠損は肺線維症 pulmonary fibrosis肺線維症(pulmonary fibrosis) pulmonary fibrosis(肺線維症)・先天性角化異常症dyskeratosis congenita先天性角化異常症(dyskeratosis congenita)dyskeratosis congenita(先天性角化異常症)・再生不良性貧血aplastic anemia, AA 再生不良性貧血(aplastic anemia, AA)aplastic anemia, AA(再生不良性貧血) の早期発症と結びつく。
- サルコペニアsarcopenia サルコペニア(sarcopenia)sarcopenia(サルコペニア) の欠失仮説 deletion hypothesis 欠失仮説(deletion hypothesis) deletion hypothesis(欠失仮説) : mtDNAの「枯渇」ではなく欠失変異が筋線維内でクローン性に蓄積し、線維の脱落に至る。
- カロリー制限caloric restriction カロリー制限(caloric restriction)caloric restriction(カロリー制限) (アカゲザルrhesus macaqueアカゲザル(rhesus macaque)rhesus macaque(アカゲザル)): 2施設で結果が割れたが、2017年の共同解析は開始年齢が効果の大きさを決める因子だとし、健康上の利点はサルでも保たれていると結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) した(ヒトの寿命延長を示したものではない)。
- 細胞老化senescence 細胞老化(senescence)senescence(細胞老化) : 損傷への有益な代償反応が有害に転じたもの。老化を誘導する経路を適度に強めても、老化細胞を除いても健康寿命が延びうるという二面性をもつ。
セノリティクスの臨床での確立度——まだ確立していない。
| 試験 | デザイン・対象 | 主な結果 |
|---|---|---|
| ダサチニブdasatinib ダサチニブ(dasatinib)dasatinib(ダサチニブ) +ケルセチン(特発性肺線維症idiopathic pulmonary fibrosis, IPF特発性肺線維症(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)idiopathic pulmonary fibrosis, IPF(特発性肺線維症)) | 単群・非盲検open-label 非盲検(open-label)open-label(非盲検) パイロット、14例 | 身体機能(歩行距離など)は改善、呼吸機能・フレイルfrailty フレイル(frailty)frailty(フレイル) 指標・患者報告アウトカムpatient-reported outcome (PRO) 患者報告アウトカム(patient-reported outcome (PRO))patient-reported outcome (PRO)(患者報告アウトカム) は変化なし |
| ダサチニブdasatinib ダサチニブ(dasatinib)dasatinib(ダサチニブ) +ケルセチン(特発性肺線維症idiopathic pulmonary fibrosis, IPF特発性肺線維症(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)idiopathic pulmonary fibrosis, IPF(特発性肺線維症)) | 第I相・単盲検・プラセボ対照placebo-controlledプラセボ対照(placebo-controlled)placebo-controlled(プラセボ対照)、12例 | 目的は安全性と実施可能性。重篤な有害事象なし、有効性の指標に群間で意味のある差なし(検出力不足) |
| ダサチニブdasatinib ダサチニブ(dasatinib)dasatinib(ダサチニブ) +ケルセチン(閉経後女性の骨) | 第II相RCT、60例 | 主要評価項目primary endpoint 主要評価項目(primary endpoint)primary endpoint(主要評価項目) CTxに群間差なし。P1NPは2・4週のみ上昇。老化細胞の負荷が高い層に限って効果(探索的) |
| フォセルトクラクス(UBX1325、糖尿病黄斑浮腫diabetic macular edema, DME糖尿病黄斑浮腫(diabetic macular edema, DME)diabetic macular edema, DME(糖尿病黄斑浮腫)) | 第2相・シャム対照sham-controlledシャム対照(sham-controlled)sham-controlled(シャム対照)、65例、硝子体内intravitreal 硝子体内(intravitreal)intravitreal(硝子体内) 単回投与 | 主要目的は安全性。視力の群間差5.6文字(95%CIが0をまたぐ)で、より大規模 genome mutation 大規模(genome mutation) genome mutation(大規模) な試験が必要 |
出典
- 1.The Hallmarks of Aging(Cell・2013)老化の分子・細胞レベルの特徴として9項目(ゲノム不安定性・テロメア短縮・エピジェネティック変化・蛋白恒常性の喪失・栄養感知の乱れ・ミトコンドリア機能不全・細胞老化・幹細胞枯渇・細胞間コミュニケーションの変化)を提唱した。原著は9項目を一次(primary)・拮抗(antagonistic)・統合(integrative)の3群に分けており、本ノートの「分子レベル5項目+細胞レベル4項目」は講義の整理で原著の区分ではない。テロメア短縮については、遺伝子改変動物でテロメア喪失・細胞老化・個体老化の因果的な結びつきが示されており、テロメアの短いマウスは寿命が短く長いマウスは長い、テロメラーゼを再活性化させると早老が戻る、と整理したうえで「老化の特徴の基準をすべて満たす」と結論している。DNAメチル化については、初期の研究が加齢に伴う全体的な低メチル化を報告した一方、その後の解析で癌抑制遺伝子やPolycomb標的を含む個々の座位はむしろ加齢とともに高メチル化することが分かった、と両方向を併記している。栄養感知の節では、成長ホルモンと肝細胞などで作られるIGF-1の系(インスリン/IGF-1シグナル=IIS経路)を進化的に最もよく保存された老化制御経路とし、GH・IGF-1受容体・インスリン受容体や下流のAKT・mTOR・FOXOの機能を弱める変異がヒトとモデル生物で長寿と結びつくこと、逆説的にGHとIGF-1は正常な加齢でも早老モデルでも低下し、IISの低下は生理的老化と早老に共通する一方で恒常的なIIS低下は寿命を延ばすこと、これを全身の損傷に対する防御反応とみる統一モデルを示しつつ、IISが極端に低いと生存できずIGF-1がきわめて低い早老マウスではIGF-1補充で早老が改善すると述べていること(2026-09-24にPMC3836174のHTML全文で確認)。サーチュインについては、酵母Sir2の過剰発現が複製寿命を延ばしたのが最初の報告で、哺乳類SIRT1の過剰発現は加齢期の健康指標を改善するが寿命は延ばさず、寿命延長の証拠はSIRT6でより強い、としている。2026-09-17にPMC3836174の全文を取得して次も逐語で確認した——①DNA修復機構の欠損はマウスで老化を加速させ、ヒトでは「Werner syndrome, Bloom syndrome, xeroderma pigmentosum, trichothiodystrophy, Cockayne syndrome, or Seckel syndrome」といった早老症候群の基礎にある("such as" の例示であって網羅ではない)②核ラミナ構成因子の変異がHutchinson-Gilford早老症候群とNéstor-Guillermo早老症候群を起こし、異常なプレラミンA(プロゲリン)は正常なヒトの加齢でも検出される③これらの早老症候群が正常な老化にどこまで当てはまるかは「remains unresolved」で、理由の一つは老化の一部の側面しか再現しないこと④「Telomerase deficiency in humans is associated with premature development of diseases, such as pulmonary fibrosis, dyskeratosis congenita and aplastic anemia」⑤SIRT1はPGC-1αを脱アセチル化して活性化し、HSF-1の脱アセチル化は熱ショック遺伝子の転写を増強する(脱アセチル化=転写抑制と一律には言えない)閲覧 2026-08-26
- 2.Hallmarks of aging: An expanding universe(Cell・2023)抄録(Europe PMC、2026-09-24に再確認。全文は非OAで未取得)で確認した。2023年の改訂で老化の特徴は12項目に拡張された。2013年の9項目に、慢性炎症(chronic inflammation)・腸内細菌叢の異常(dysbiosis)・マクロオートファジーの不全(disabled macroautophagy)の3項目が加わった。抄録は特徴として採用する要件を3つ明文化している——(1) 加齢に伴って現れること、(2) 実験的に増強すると老化が加速すること、(3) 治療的介入で老化を減速・停止・逆転できること閲覧 2026-08-26
- 3.The hallmarks of aging as a conceptual framework for health and longevity research(Frontiers in Aging・2024)老化の特徴の枠組みを提唱者ら自身が振り返った総説(PMC10824251、CC BY)の全文で確認した。2013年版の9項目と2023年版の12項目の2つだけが版として示され、それより新しい一覧は示されていない。一覧は「開かれたリスト」で、候補が特徴として採用されるには3要件(生理的な老化の過程で現れる・実験的に増悪させると老化が加速する・軽減させると老化が遅れる)をすべて満たす必要があるとする。候補として細胞の大型化・RNAプロセシングの調節異常・脂質代謝の障害・細胞外基質の動態・細胞外小胞の分泌異常を検討し、いずれも証拠が不十分であるか、既存の特徴(エピジェネティックな変化・細胞間コミュニケーションの変化)の一部として既に含まれていると整理している閲覧 2026-09-17
- 4.Mechanisms of Cellular Senescence: Cell Cycle Arrest and Senescence Associated Secretory Phenotype(Frontiers in Cell and Developmental Biology・2021)複製老化とSASPの総説(PMC8039141、CC BY)の全文で確認した。Hayflick限界の逐語は「Hayflick demonstrated that upon serial passaging, normal human diploid fibroblast cell strains cease to divide in vitro after a fixed number (40-60) of population doublings, the Hayflick limit」で、単位が集団倍加(population doubling)であること、範囲が40〜60であること、帰属先がHayflick & Moorhead 1961であることを示す。これは総説による要約であって原著そのものではない——原著(Exp Cell Res 1961・1965)は本実行でも本文を取得できていない。独立の別の総説も同じ数え方をしており、Zhang 2022(J Clin Invest、PMC9337830)は「failed to further divide after 40-60 population doublings」、Sidler 2014(Aging、PMC4153623)は「approximately 50 ± 10 population doublings」と書いている閲覧 2026-09-17
- 5.DNA methylation age of human tissues and cell types(Genome Biology・2013)ホルバスクロックの原著。51種の健常組織・細胞型を含む82データセット・8,000検体から作った多組織の年齢予測器で、353個のCpG部位が時計を構成する。DNAメチル化年齢は胚性幹細胞・人工多能性幹細胞ではほぼ0で、培養の継代数と相関し、実年齢との差(年齢加速)は遺伝率が高い。32データセット・6,000検体の癌では、検討した20種の癌すべてで有意な年齢加速が認められ、平均36年ぶん高く出る。抄録で確認した閲覧 2026-09-16
- 6.Caloric restriction delays disease onset and mortality in rhesus monkeys(Science・2009)ウィスコンシン国立霊長類研究センターでの20年間の追跡研究で、30%カロリー制限を受けたアカゲザル群は対照群(50%が生存)に対し80%が生存し、加齢関連の死亡率が低下し、糖尿病・癌・心血管疾患・脳萎縮の発生率も低下した閲覧 2026-08-26
- 7.Impact of caloric restriction on health and survival in rhesus monkeys from the NIA study(Nature・2012)米国立老化研究所(NIA)で実施した同様のアカゲザルへのカロリー制限では、ウィスコンシン研究と異なり生存アウトカムの有意な改善を示せなかった。研究デザイン・飼育条件・食餌組成の違いが、カロリー制限の寿命延長効果に強く影響しうることを示す閲覧 2026-08-26
- 8.Caloric restriction reduces age-related and all-cause mortality in rhesus monkeys(Nature Communications・2014)ウィスコンシン研究の最終的な死亡解析(PMC3988801の全文で確認)。対照群38頭のうち63%(24頭)が加齢関連の死因で死亡したのに対し、カロリー制限群は26%(10頭)。加齢関連死亡についてカロリー制限の有意な生存改善が認められ(Cox回帰 P=0.007)、ハザード比は2.89(95%CI 1.34-6.25)で、対照群は任意の時点で2.9倍の速さで加齢関連死に至っていた。抄録は、NIA研究の対照群が体重の比較から実質的にカロリー制限状態にあった可能性を指摘している閲覧 2026-09-16
- 9.Caloric restriction improves health and survival of rhesus monkeys(Nature Communications・2017)ウィスコンシン研究とNIA研究の縦断データ(生存・体重・摂食量・空腹時血糖・加齢関連の罹病)を直接比較した共同解析。PMC5247583の全文で確認した。成体開始のウィスコンシン研究では雌雄あわせてカロリー制限による有意な生存改善(Cox回帰 P=0.017、ハザード比1.865、95%CI 1.119-3.108=対照群の死亡率がほぼ2倍)。NIAの若齢・思春期開始群では生存差が有意にならず、高齢開始群でもカロリー制限による生存改善は検出されなかったが、同群は対照群自体の摂食量がウィスコンシンのカロリー制限群と同水準だった。考察は開始年齢が効果の大きさを決める重要な因子だと結論し、抄録は「カロリー制限の健康上の利点はサルでも保たれている」「最適な開始時期と食餌には種差がある」とまとめている閲覧 2026-09-16
- 10.Latent mitochondrial DNA deletion mutations drive muscle fiber loss at old age(Aging Cell・2016)サルコペニアの「欠失仮説」を検証した研究。全文(PMC5114866、CC BY)で確認した。加齢に伴って生じる体細胞由来のmtDNA欠失変異は骨格筋では個々の筋線維の長軸方向にクローン性に蓄積し、線維内での存在比が高くなると呼吸能が破綻して、アポトーシスの活性化・線維内の萎縮・断裂・壊死と結びつき線維の脱落に寄与する。30か月齢の交雑ラットに1%β-グアニジノプロピオン酸を4か月投与して欠失変異の蓄積を薬理的に誘導すると、mtDNA欠失変異をもつETC欠損線維が1200%増加し、筋線維数が18%減少、筋量の低下が22%悪化した。mtDNAの「枯渇(depletion)」ではなく「欠失変異(deletion mutation)」の蓄積である閲覧 2026-09-16
- 11.Senolytics in idiopathic pulmonary fibrosis: Results from a first-in-human, open-label, pilot study(EBioMedicine・2019)ダサチニブ+ケルセチンによるセノリティクス治療の、特発性肺線維症患者14例を対象とした初のヒト対象非盲検パイロット試験。6分間歩行距離・4m歩行速度・椅子立ち上がり時間などの身体機能が有意に改善した一方、呼吸機能・臨床検査値・フレイル指標(FI-LAB)・患者報告アウトカムは変化しなかった。単群非盲検の小規模試験であり、大規模ランダム化比較試験での検証が必要とされた閲覧 2026-08-26
- 12.Senolytics dasatinib and quercetin in idiopathic pulmonary fibrosis: results of a phase I, single-blind, single-center, randomized, placebo-controlled pilot trial on feasibility and tolerability(EBioMedicine・2023)上のパイロット試験(対照群が無く解釈が限られた)を受けて同じ研究群が行った、特発性肺線維症12例の第I相・単盲検・プラセボ対照ランダム化パイロット試験。抄録で確認した。主目的は有害事象の記述と将来の有効性試験の実施可能性の評価で、有効性の証明ではない。予定した投与と評価はすべて完遂され、ダサチニブ+ケルセチンに関連する重篤な有害事象は無かったが、睡眠障害と不安が実薬群に偏って多かった(6例中4例対0例)。フレイル・呼吸機能・身体機能は探索的に評価され、検出力不足のため群間で意味のある差は見られなかったと明記されている閲覧 2026-09-16
- 13.Effects of intermittent senolytic therapy on bone metabolism in postmenopausal women: a phase 2 randomized controlled trial(Nature Medicine・2024)閉経後女性60例へのダサチニブ+ケルセチン間欠投与の第II相ランダム化比較試験。抄録で確認した。主要評価項目である骨吸収マーカーCTxの20週時点の変化率は群間で差がなかった(中央値 実薬-4.1%対対照-7.7%、P=0.611)。副次評価項目の骨形成マーカーP1NPは2週で+16%(P=0.020)・4週で+16%(P=0.024)と対照比で有意に上昇したが20週では差がなかった(-9%、P=0.149)。重篤な有害事象は観察されていない。探索的解析では、老化細胞の負荷が高い層(T細胞のp16 mRNA最高三分位)でのみ2週時にP1NP+34%(P=0.035)・CTx-11%(P=0.049)、20週時に橈骨の骨密度+2.7%(P=0.004)が認められた。著者らは、老化細胞の負荷が臨床反応を左右するという仮説の更なる検証が必要だと結論している閲覧 2026-09-16
- 14.Safety and Efficacy of Senolytic UBX1325 in Diabetic Macular Edema(NEJM Evidence・2025)抗VEGF治療への反応が不十分な糖尿病黄斑浮腫65例を対象に、抗アポトーシス蛋白Bcl-xLを阻害する低分子フォセルトクラクス(UBX1325)10 µgの硝子体内単回投与とシャムを1対1で割り付け、48週追跡した第2相試験。抄録で確認した(全文は非OAで未取得)。主要目的は安全性と副作用の評価で、Grade 3以上の有害事象はシャム群4件(うち3件が重篤)・実薬群5件(いずれも重篤)だった。副次目的の有効性は48週時点の最高矯正視力の変化量の群間差が5.6 ETDRS文字(95%CI −1.5〜12.7)で、結論は有効性を示唆する傾向はあるが確認にはより大規模な試験が必要、というもの閲覧 2026-09-17