名市大、定期的な運動が動脈硬化症の発症を予防する仕組みの一端を解明

名古屋市立大学(名市大)は6月23日、定期的な運動は生理活性物質(サイトカイン)の一種の「インターロイキン1(IL-1)」の作用を適正化することで、血管内皮細胞の「オートファジー」(細胞の自食作用)を調節することを解明したと発表した。

同成果は、名市大大学院理学研究科の奥津光晴准教授、同・山田麻未研究員(日本学術振興会特別研究員)、早大人間科学学術院体温・体液研究室の丸井朱里助教、早大スポーツ科学学術院予防医学の鈴木克彦教授、米・アイオワ大学のVitor ALira氏、早大人間科学学術院体温・体液研究室の永島計教授らの国際共同研究チームによるもの。詳細は、生物学の国際学術誌「The FASEB Journal」にオンライン掲載された。

ヒトは加齢によって動脈硬化性疾患(動脈硬化症)の発症リスクが高くなっていくことが知られているが、その動脈硬化症は、国内の死因において上位を占める心疾患や脳血管疾患の発症に深く関与することも知られている。そのため、健康寿命の延伸や医療費削減の観点から動脈硬化症を防ぐ分子メカニズムを解明し、予防や治療に応用することが重要な課題となっている。

動脈硬化症は、血糖、コレステロール、酸化ストレス、炎症などの増加による血管内皮細胞の損傷に起因することがわかっている。要は、正常な血管内皮細胞を維持することが、動脈硬化症の予防につながると期待されている。

正常な血管内皮細胞の構築にはさまざまな方法があるが、定期的な身体活動(運動)はその効果的な方法の1つだとされている。近年の研究より、定期的に運動したり、身体活動量を増加させたりすることは、血流や生理活性物質を増加することにつながり、それが正常な血管内皮細胞の構築に貢献することが報告されるようになってきたが、なぜ運動すると良いのか、その具体的な分子メカニズムまではよくわかっていなかったという。

そこで研究チームは今回、動脈硬化症モデルマウス(アポE欠損マウス)を使用し、炎症などで変動する代表的なサイトカイン約50種類の測定を実施。その結果、動脈硬化症は血液中の「IL-1受容体アンタゴニスト」(IL-1ra)を増加するが、定期的な運動によりその増加が抑制されることを明らかにしたという。IL-1raの増加は、IL-1の受容体を発現する細胞に対するIL-1の作用を低下する可能性が考えられるという。

そこで血管内皮細胞に対するIL-1の影響を検討するため、IL-1のリコンビナント(組み換え)タンパク質を血管内皮細胞に添加して培養を実施。その結果、血管内皮細胞のオートファジーが促進することが判明したという。

これまでの研究から動脈硬化症の発症は、血管内皮細胞のオートファジーの悪化が関与することが知られている。これらの結果は、運動は動脈硬化症によるIL-1raの増加を抑制することで血管内皮細胞に対するIL-1の作用を適正化し、オートファジーを適正に機能させることで正常な血管内皮細胞の構築に貢献する可能性を示唆していると研究チームでは説明している。

なお、今回の研究により、定期的な運動が動脈硬化症の発症を予防や軽減する分子機序の一端が解明されたこととなる。そのため、研究チームでは、健康科学や予防医学の分野への応用が期待される成果であり、社会的意義も大きいと考えているとしている。