運動は様々な病気から身を守ることが証明されており、科学的に知られている中で最も強力なアンチエイジングの手段かもしれない。しかし、運動は加齢に伴う健康状態の改善をもたらすが、その効果は加齢に伴い必然的に減少する。運動、体力、加齢の関係の根底にある細胞メカニズムは、まだ十分に解明されていない。2023年1月3日にPNASに掲載された論文では、ジョスリン糖尿病センターの研究者が、運動トレーニングによる体力向上における一つの細胞メカニズムの役割を調べ、モデル生物において老化に伴って起こる衰えを遅らせるアンチエイジング介入を特定した。この研究成果は、加齢に伴う筋肉機能向上のための新たな戦略への扉を開くものだ。この論文は「運動は、AMPKとミトコンドリアダイナミクスを通じて、老化中の体力を維持する（Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics）」と題されている。
「運動は、生活の質を向上させ、変性疾患から身を守るために広く採用されており、ヒトでは、長期の運動療法により総死亡率が低下する。我々のデータは、運動反応性に不可欠なメディエーターを特定し、加齢に伴う筋肉機能維持のための介入の入り口になるものだ。」と、ジョスリン糖尿病センターの上級研究員で膵島細胞・再生生物学部門長の T. キース・ブラックウェル博士は共同研究者として語っている。
その重要なメディエーターが、すべての真核細胞の中にあるエネルギー産生を担う特殊な構造体（オルガネラ）、ミトコンドリアの断片化と修復のサイクルである。ミトコンドリアの機能は健康に不可欠であり、機能不全に陥ったミトコンドリアを修復し、エネルギー産生小器官間の結合を回復させるというミトコンドリア動態の破綻は、心臓病や2型糖尿病などの慢性・老化関連疾患の発症や進行に関係していると言われている。
「我々が、運動セッションの後に筋肉が疲労と回復のパターンを経ることを知覚するように、筋肉はこのミトコンドリアの動的サイクルを受けている。この過程で、筋肉は運動による代謝要求の余波を管理し、その機能的能力を回復している。」と、ジョスリン糖尿病センターの免疫生物学部門の部門長代理でもあるブラックウェル博士は述べている。
ブラックウェル博士と共同研究者のジュリオ・セザール・バティスタ・フェレイラ博士（サンパウロ大学バイオメディカル科学研究所）は、代謝や老化の研究によく用いられるシンプルでよく研究されたミクロの虫である線虫をモデル生物として、運動時のミトコンドリア動態の役割を調査した。
研究チームは、野生型線虫の泳ぐ姿や這う姿を記録し、成虫になってから15日ほどで、加齢に伴う典型的な体力の衰えを観察した。また、ミトコンドリアが断片化したり無秩序になったりする現象が、加齢とともに顕著に見られるようになった。
例えば、成体になって1日目の若い線虫では、1回の運動で1時間後に疲労が誘発されることが観察された。また、60分間の運動により、動物の筋肉細胞におけるミトコンドリアの断片化が増加したが、24時間経過することで、パフォーマンスとミトコンドリア機能の両方が回復することが確認された。
高齢の線虫（5日目と10日目）では、24時間以内に線虫のパフォーマンスがベースラインに戻ることはなかった。同様に、年老いた線虫のミトコンドリアは断片化と修復のサイクルを繰り返したが、発生したネットワークの再編成は若い線虫に比べ減少していた。
「我々は、1回の運動セッションが、ミトコンドリアネットワークの再構築のサイクルと並行して、疲労と体力の回復のサイクルを誘発することを明らかにした」と、ジョスリン糖尿病センターの博士研究員、ジュリアン・クルス・カンポス博士は述べている。「加齢は、これが起こる程度を弱め、並行して体力の低下を誘発した。このことから、ミトコンドリアのダイナミクスが、体力を維持するために、そして、おそらくは、運動によって体力を強化するために重要である可能性が示唆された。」
次に、野生型線虫を成体になってから1日1時間、10日間連続で泳がせる実験を行った。その結果、人間と同様、長期的なトレーニングプログラムによって、10日目には中年期の体力が大幅に向上し、加齢に伴って見られるミトコンドリア動態の障害が緩和されることが確認された。
最後に研究チームは、寿命延長のための既知の治療法が、加齢に伴う運動能力を向上させるかどうかを検証した。AMPK（運動中のエネルギーを制御する重要な分子で、ミトコンドリアの形態と代謝のリモデリングを促進する）が増加した線虫では、体力が向上していた。また、加齢に伴う運動能力の向上は見られないが、維持されていることも確認された。AMPKを欠損させた線虫は、加齢に伴い体力が低下し、回復サイクルも損なわれていた。また、寿命の過程で運動がもたらす年齢を遅らせる効果も得られなかった。
ハーバード・メディカル・スクールの遺伝学教授であるブラックウェル博士は、「加齢分野の重要な目標は、寿命を延ばすだけでなく、健康や生活の質を高めるための介入を特定することだ。加齢に伴う筋肉機能の低下や運動耐容能の低下は、深刻な疾病の原因となることが懸念される。今回のデータは、このような加齢に伴う筋機能の低下を防ぐための有効な介入ポイントを示唆している。ミトコンドリアネットワークの可塑性が、寿命や加齢に伴う疾患とともに、体力にどのように影響するかを明らかにすることは、大きな関心事となるだろう」と語っている。
ジョスリン糖尿病センター
ジョスリン糖尿病センターは、糖尿病治療と研究における深い専門知識で世界的に有名だ。ベス・イスラエル・ラヒー・ヘルスの一部であるジョスリン糖尿病センターは、糖尿病の治療法を発見し、糖尿病患者が健康で長生きできるようにすることに専心している。また、革新的な治療法と科学的発見を開発し、世界中に広めている。ジョスリン糖尿病センターはハーバード・メディカル・スクールと提携しており、米国で18カ所しかないNIH指定の糖尿病研究センターの1つだ。
ジョスリン糖尿病センターは、ベス・イスラエル・ラヒー・ヘルスの一部だ。このヘルスケアシステムは、学術医療センターと教育病院、地域病院と専門病院、4,800人以上の医師、36,000人の従業員を集め、画期的な研究と教育を通じて、優れた医療へのアクセスを拡大し、医療の科学と実践を推進するという共通の使命のもとに活動している。
