動物のミトコンドリアを改造してマラソンランナーにする薬物を発見!
動物のミトコンドリアを改造してマラソンランナーにする薬物を発見! / Credit:Canva . ナゾロジー編集部
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ミトコンドリアを改造してリアルで「スタミナゲージを伸ばす薬」を発見!

2023.01.27 Friday

スタミナ増強剤のような効果があるようです。

東京都健康長寿医療センター研究所で行われた研究によって、ミトコンドリアの生産するエネルギー量を増幅させる薬物(SYK阻害薬)が発見され、持久力を大幅に増加させることに成功しました。

また薬物がマウスの体に起こした変化を調べたところ、マウスの能力向上が筋肉量の増加によるものではなく、筋肉の質が高まったからであることも示されました。

研究者たちは筋肉の質を向上させることで高齢者たちの健康増進やスポーツ能力を向上させるだけでなく、生活の質(QOL)の改善にも役立つと述べています。

しかし、いったいどんな種類の薬物が、ミトコンドリアのエネルギー生産量を増やしたのでしょうか?

研究内容の詳細は2023年1月25日に『Nature Communications』にて公開されています。

<プレスリリース>「ミトコンドリア超複合体の見える化から 動物をマラソンランナー型にする新しい薬物を発見」 https://www.tmghig.jp/research/release/2023/0125.html
A FRET-based respirasome assembly screen identifies spleen tyrosine kinase as a target to improve muscle mitochondrial respiration and exercise performance in mice https://www.nature.com/articles/s41467-023-35865-x

ミトコンドリア超複合体はエネルギー生産を加速させる

ミトコンドリアは細胞の発電所
ミトコンドリアは細胞の発電所 / Credit:Canva . ナゾロジー編集部

日常生活からスポーツレジャーに至るまで、筋肉は運動のために大量のエネルギーを消費しています。

このエネルギーは主に細胞内に存在するミトコンドリアによって生産されています。

ミトコンドリアは「細胞の発電所」とも呼べる役割を担っており、生命活動に必須な電子の流れを供給しています。

中学校や高校で習う生命のエネルギー代謝は、食べ物から摂取された栄養素を酸素を使って「燃やす」ことでエネルギーを取り出していると解釈されます。

しかし呼吸を電子の受け渡しという観点からみると、呼吸は糖などから電子を取り出して化学エネルギーに変換した後、使い終わった電子を酸素へ捨てる過程とみることができます。

(※余剰電子を受け渡された酸素原子は炭素と一緒に二酸化炭素となって体から吐き出されます。そのため酸素呼吸する生命は電子を供給する電極を食べ物に、電子を排出する電極を酸素(大気)に接続した電子回路とみなすことも可能です)

生命活動は一見すると非常に複雑な存在に思えますが、基本となる駆動力は家電製品と同じように電子の流れ(電流)によってもたらされているのです。

そのため細胞内部のミトコンドリア数を増やしたり、1つ1つのミトコンドリアのエネルギー生産能力を増強することは、発電所の数や質を高めるのと同じように、筋肉の能力を高めることにつながります。

ミトコンドリアには複合体Ⅰから複合体Ⅴまでの5種類の複合体があり、それらのいくつかが結合して超複合体を継靴
ミトコンドリアには複合体Ⅰから複合体Ⅴまでの5種類の複合体があり、それらのいくつかが結合して超複合体を継靴 / Credit:Canva . ナゾロジー編集部

一方、超高齢化社会のなかにおいて、加齢にともなう筋力低下は身体機能の低下とかかわる健康障害に結びついており、生活の質(QOL)の低下や死亡リスクなどにも直接的な影響をもたらしています。

東京都健康長寿医療センター研究所の研究者たちは以前から、ミトコンドリアのエネルギー生産能力と筋力に与える影響について研究を続けていました。

筋細胞にあるミトコンドリアのエネルギー生産能力を強化できれば、筋力の機能を増強し、多くの高齢者たちを身体的衰弱から救うことも可能になるからです。

そこで研究者たちが注目したのは、ミトコンドリアの発電システムでした。

ミトコンドリア内部には複合体と呼ばれる複数のタンパク質が結合したものが5種類(複合体Ⅰ~複合体Ⅴ)が存在しており、さらに複合体同士が結合して「ミトコンドリア超複合体」を構成しています。

最近の研究により、この複合体のうちの3種類(複合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ)がさらに結合しミトコンドリア超複合体を形成すると、より多くのエネルギーを生産可能になることが明らかになっています。

つまり、もしなんらかの方法でミトコンドリア超複合体を沢山作ることができれば、筋細胞のエネルギー生産効率を改善し、筋肉の性能を向上させられます。

より簡単にたとえるならば、しばしばゲームなどに登場する「スタミナ増強剤」を現実世界でも実現できる可能性があるのです。

しかしスタミナ増強剤を実現するには1つ、大きな問題がありました。

次ページマウスの持久力を大幅に上げる「スタミナ増強剤」を発見

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