夜勤が体に悪い本当の理由。筋肉の体内時計と老化の関係

このオープンアクセスの論文のタイトルは、「Muscle Peripheral Circadian Clock Drives Nocturnal Protein Degradation Via Raised Ror/Rev-Erb Balance and Prevents Premature Sarcopenia（筋肉の末梢体内時計はRor/Rev-Erbバランスの上昇を介して夜間のタンパク質分解を駆動し、早期サルコペニアを予防する）」です。キングス・カレッジ・ロンドン（King's College London）の研究チームは、筋肉細胞がタンパク質の代謝回転を調節し、筋肉の成長と機能を制御する固有の時間維持メカニズムを持っていることを明らかにしました。夜間、体が休んでいる間に、筋肉の時計は不良タンパク質の分解を活性化させ、筋肉を補充します。この固有の筋肉時計を変化させると、加齢に伴う筋肉の衰えであるサルコペニアが引き起こされることが示唆されました。これは、シフト勤務のように体内時計のリズムを乱すことが、老化プロセスを加速させることを意味します。

科学者たちはこの研究で、生物学的研究で頻繁に用いられるゼブラフィッシュを使用しました。ゼブラフィッシュはヒトと最大70%の遺伝子を共有しており、実験室での改変が容易で、体が透明なため顕微鏡下で筋肉を容易に観察できるという利点があります。

筆頭著者であるキングス・カレッジ・ロンドンの研究員、ジェフリー・ケル博士（Jeffrey Kelu, PhD）は次のように述べています。「筋肉細胞への体内時計の乱れの影響を調査するため、私たちは機能不全の時計タンパク質を過剰発現させることで、ゼブラフィッシュの筋肉時計の機能を損なわせました。その後、健康な対照群と比較しながら、2年間魚を監視しました。」

「生後6ヶ月と1年の若齢期では筋肉のサイズに有意な差は見られませんでしたが、機能的な筋肉時計を欠いた魚は、2年後には明らかな早期老化の兆候を示しました。体長は短く、体重は軽く、泳ぐ頻度も速度も低下していました。これらはサルコペニアの特徴であり、シフト勤務者で報告されている全体的な運動能力の低下と一致します。」

その根底にあるメカニズムを理解するため、研究者たちは、加齢とともに損なわれることが多い、筋肉量を維持するために不可欠なプロセスであるタンパク質の代謝回転を調査しました。その結果、夜間の休息中に、筋肉時計が、日中の活動によって蓄積した不良な筋肉タンパク質の分解を調節していることが示されました。

この研究は、この「夜間のクリアランス（除去作用）」が筋肉機能を維持するために不可欠であることを示しています。したがって、機能不全の筋肉時計を持つ高齢の魚やシフト勤務者で観察される筋肉の衰えの加速は、不良タンパク質の蓄積によって引き起こされている可能性があります。

ケル博士は続けます。「英国では、約400万人のシフト勤務者が、企業や緊急サービスを24時間体制で稼働させる上で重要な役割を担っています。私たちの研究は、シフト勤務者における体内時計の乱れが、健康の多岐にわたる側面を損なうというさらなる証拠を提供するものです。」

「体内時計の乱れがサルコペニアにどのように寄与するかを理解することは、シフト勤務者の健康と福祉を改善するための戦略を開発する上で不可欠です。」

「私たちの発見は、時間生物学を利用して、シフト勤務者の筋肉の衰えを防ぐことを目的とした治療法を開発できる可能性を浮き彫りにします。特定の時計タンパク質を調節する薬剤を用いた前臨床研究が現在進行中です。これは、シフト勤務者の老化を改善できる未来の治療法への道を開くものです。」

共著者であり、発生細胞生物学の専門家であるサイモン・ヒューズ教授（Professor Simon Hughes）は、次のように付け加えています。「この研究は、小さな魚の幼生のような単純なシステムで筋肉の成長のような複雑なものを研究することが、いかに私たちに多くのことを教えてくれるかを示しています。もちろん、それが人間にも当てはまるかどうかは誰かが検証しなければなりませんが、少なくとも魚は私たちにどこを調べればよいかを示してくれています。」

画像：ゼブラフィッシュで筋膜を蛍光標識し、筋肉の大きさを測定可能に (Credit: King’s College London)

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