こんにちは、内科医 ひとちゃんです
昨日の土曜日は、青空も広がっていましたが・・・
今日の休日は、気温の上がらない曇りのお天気になっていました
暦の七十二候では「閉塞成冬（そらさむくふゆとなる）」となっていまして、なるほど・・・そのとおりの休日だなあ〜などと思っておりました
皆さまの体調は、いかがでしょうか？
さて、今回は「ミトコンドリア」の不思議な話を話題にしてみたいと思います
私たちの体は、「約60兆個」の細胞からできています
そして、ひとつひとつの細胞の内部には、「細胞小器官（オルガネラ）」とよばれる構造があり、それぞれ特別なはたらきをしているわけです
「ミトコンドリア」は、いくつかある「細胞小器官（オルガネラ）」のひとつですね
その働きは、必要なエネルギーを「ATP（アデノシン三リン酸）」という形で産生します
この 「ATP 」は、細胞が生きるためのエネルギーとなり、私達の生存に欠かせない物質ということになるわけですね
「ミトコンドリア」は、「細菌」と「ラン藻」を除く全ての動植物に存在しています
そして、「ミトコンドリア」は、独自のDNA・RNA・タンパク質合成系をもって、自己増殖をしています
その姿はあたかも「細菌」のようで、過去に細菌が共生したのではないかと考えられています
「ミトコンドリア」でエネルギー産生を行うためには、「酸素」が必要となってくるわけですが・・・
消費された「酸素」の1〜5％の割合で、「ミトコンドリア」は・・・「活性酸素（ROS)」を産生することになります
「活性酸素（ROS)」は、「ミトコンドリア」自体のDNAにも障害を与え、そのことは「ミトコンドリア」の機能低下につながっていきます
機能低下に陥った（おちいった）「ミトコンドリア」は、より多くの「活性酸素（ROS)」を産生するようになり・・・ミト コンドリア由来 の「活性酸素（ROS)」 は、直接細胞傷害を引き起こすようになるわけですね
ここまでは、以前のブログ内でもお話をさせて頂きましたね
少し話題を変えてみたいと思います
ヒトが生まれてくるときに・・・遺伝子（DNA)は、誰から貰い（もらい）ますか？
両親から半分ずつをもらいますね
そんなことは、小学生でも分かるわ・・・と思いますよね
では、さらに質問を続けます
「ミトコンドリア」の遺伝子（mtDNA)は、どこから貰い（もらい）ますか？
「mtDNA」は、ミトコンドリア DNAの略となります
実は・・・「ミトコンドリア DNA（mtDNA)」は、母親のものしか遺伝しないことが知られています
このような遺伝は、「母系遺伝（ぼけいいでん）」と言われています
この「ミトコンドリア DNA（mtDNA)」については、面白い話があります
1980年代にアメリカの研究チームが、人類のルーツはどこにあるのかを調べた研究があります
その研究で、147人の無作為に抽出した世界各地の人の母系を辿った結果、約16万年前のアフリカのある集団にいた1人の女性に辿り着くことが分かったそうです
その女性のことを旧約聖書になぞらえて、「ミトコンドリア・イブ」と呼ばれているそうです
もちろん、これはその時代に1人しか女性がいなかったというわけではなく、他にもいたと思われる女性の子孫は、女性が生まれず母系が絶えてしまったということが考えられるのだとか
この話は、私が「ミトコンドリア」に関する海外の文献を読むたびに思い出します
素敵な1週間をお過ごしください
それでは、また
< ブログ後記 > 12月13日
年末も近くなり、寒さも厳しくなっています。
年末というのは、若干早いのでしょうかね。
今年も残り18日になっています。
今回は「ミトコンドリアDNA」について、お話をさせていただきました。
本文内でもご紹介した、米国の研究チームが「人類のルーツ」を調べた研究には、異論もあるのは事実ですが・・・アフリカのある集団にいた1人の女性に辿り着くことが分かったというのですね
旧約聖書になぞらえてその女性のことを「ミトコンドリア・イブ」と呼んだと記録されています。
なぜ、このような研究が成立したのかと言えば・・繰り返しになりますが・・・ミトコンドリアDNA(mtDNA)が、母親からしか遺伝しない・・・という性質があるからですね。
この事実は、現在の科学においても異論のないところでして、親子のDNA鑑定にも取り入れられていると聞いたことがあります。
ところで、話は少し変わるのですが、この「ミトコンドリア」に注目してみると・・・興味深いことも報告されています。
それは、ミトコンドリアの機能が低下しますと・・細胞のエネルギー代謝が変化してしまうというのです。
そればかりでなく、細胞の「DNA修復」にも影響があることが知られています。
ヒトの細胞は、分裂をする際に「コピーミス」を一定の確率で生じることは、以前のブログ内でもご紹介をさせていただきました。
それ以外にも、紫外線や活性酸素など、「DNA」を障害するものが多く存在しますが、絶えず「DNA」を修復していく必要があるわけですね。
それでないと細胞の正常な機能は、保てないことになります。
「ミトコンドリアDNA」も同じ運命を持っています。
例えば・・・ミトコンドリアは、ATPという形でエネルギーを産生するわけですが、この際に「活性酸素」が産生されます。
「活性酸素」は、「ミトコンドリアDNA」にも、障害を及ぼしますよね。
ミトコンドリア自身も、自分自身の「DNA修復」をしなければいけないわけです。
このような修復機序をミトコンドリアは、持つのでしょうか？
答えは・・・条件つきの「YES」となります。
この条件とは・・・の説明をしてみたいと思います。
まず、「N M N(ニコチンアミドモノヌクレオチド）の話題に出てくる
サーチュイン（SIRTs）は、1〜7までの7つありましたよね。
実は、これらの7つのサーチュインは、それぞれ、細胞の局在場所が異なることが知られています。
この7つのうち3つ・・・サーチュイン（SIRTs）-3,4,5 は、ミトコンドリアに存在することが知られていて、酸化ストレス、老化、様々な疾患との関連が指摘されているのですね。
このなかで、最も研究が進んでいるのは、サーチュイン（SIRTs）-3なのですが・・・これが機能しなくなると、どのようなことが起こるのでしょうか？
その結果を聞くと・・・驚く方もいらっしゃることと思います。
その答えは、次のようなものとなります。
皮膚の慢性老化の状態を呈したり、さまざまな皮膚疾患（ケラチノサイトの分化異常、創傷治癒などの遅延）を呈するとされているのですね。
そんな大袈裟（おおげさ）な話を・・・と思う方もいらっしゃるかもしれません。
それは、次のような話がベースになっています。
例えば、一般的に細胞自体のDNAの異常を修復する方法は、次のようなものが報告されています。
DNA修復経路には、次のようなものがあります。
ヌクレオチド除去修復（NER）、塩基除去修復（BER）、ミスマッチ修復（MMR）、DNA二本鎖切断修復（DSBR）などです。
次のようなことが、知られています
いくつかの疾患には、細胞のDNA修復システムに異常があると報告されているのですが、同時にミトコンドリアの機能異常をきたすことが報告されています。
これらの疾患の特徴は、早期老化の症状が特徴となっているようです。
では、なぜ、細胞本体の「DNA修復異常」の病態があると、ミトコンドリアの機能異常が生じるのでしょうか？
「ミトコンドリアDNA」は、母系の遺伝で独立しているので、ミトコンドリアのDNA修復には、問題がないように思いませんか？
この問題の答えは、次のようなものになります。
実は、「ミトコンドリアDNA」には、「DNA修復」を行うための
「遺伝子」がコードされていない・・・つまり、存在していないのです。
なので、上にご紹介をした、いくつかの「DNA修復経路」を「ミトコンドリア単独では持っていないということになりますね。
これでは、活性酸素などにより「ミトコンドリアDNA」の障害は蓄積するばかり・・・となってしまいますよね。
なので、次のようなメカニズムが存在していることが確認されています。
「ミトコンドリアDNAの修復」には、同じ細胞内にある「DNA修復経路」を使わせてもらわければいけないという宿命があるのですね。
わかりやすく言いますと・・・
ある細胞Aのなかに存在するミトコンドリアのDNAを修復する場合には・・・細胞Aにある「DNA修復経路」を借りて、ミトコンドリア自身のDNAを修復するというシステムとなります。
ということは・・・
細胞Aの「DNA修復経路」に異常がありますと・・・
ミトコンドリアのDNAも同様に修復できないために・・・その結果として、かなりのスピードで、ミトコンドリアの機能が低下していくことになる・・・というわけですね。
悲しいことですが・・・
健常なヒトでも、加齢とともに細胞自体のDNA修復力が低下することは、多くの論文で報告されています。
細胞Aに例えてみましょう
加齢とともに・・・細胞Aの「DNA修復経路」の能力は低下していきます。
それと同時に細胞A に存在する「ミトコンドリアDNA」の遺伝子の異常も修復されなくなり・・・ミトコンドリアの機能も低下していくわけですね
これを解決するためには、細胞自体の「DNA修復経路」の能力を
長く保つ努力（?)をしていかなければいけないということになりますよね。
まとめますと・・・「ミトコンドリア」は、あらゆる活動をサポートする「ATP」を産生しています。
ただし、このエネルギーを産生する際に「活性酸素」が副次的に生じてしまいます。
「ミトコンドリア」がエネルギーを産生すればするほど・・・「ミトコンドリアDNA」の異常は蓄積してしまいます。
これを解決するのが、ヒトの細胞そのものが持つ「DNA修復経路」のシステムを利用させてもらうことなのですね。
ここにヒトの細胞と、その中にある「ミトコンドリア」にwin-winの関係を見いだすことができますよね。
細胞自体も「ミトコンドリア」が産生するエネルギーがなければ、維持することはできないからです。
「N M N(ニコチンアミドモノヌクレオチド）」は、NAD+を細胞内に補充することで、細胞とミトコンドリアの双方に多くのメリットを与えられる可能性があるというのも・・・理解していただけると思います。
今回も最後までお読みいただきまして
ありがとうございました
（参考）
1.Photochem Photobiol. 2020 Sep; 96(5): 973-980
Mitochondial Sirtuins in Skin and Skin Cancers
Shengqin Su ら
2. J Invest Dermatol. 2021 Apr; 141: 968-975
Skin abnormalities in disorders with DNA repair defects, premature aging, mitochondial dysfunction
Mansoor Hussainら
(KITTE丸の内 クリスマスツリー：筆者撮影）
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医学博士, 内科医
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