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アポトーシス

アポトーシスとは?

アポトーシス(apoptosis)」とは、体にとって必要ない細胞が、他の細胞に迷惑をかけることなく消えていく様を表した言葉です。

消えていく段取りは、細胞の奥深くにある遺伝子に書かれています。

そのため「(遺伝子に)プログラムされた細胞死」とも呼ばれます。

研究が進み、遺伝子にプログラムされた細胞死にもさまざまな種類があることがわかっていますが、代表的な呼び方はアポトーシスです。

2002年、アポトーシスの研究がノーベル賞生理学・医学賞を受賞しました。

これを皮切りに、2016年には東京工業大学の大隅良典名誉教授がオートファジーの研究で、2018年には京都大学の本庶佑特別教授が新しいがん治療の発見でノーベル賞生理学・医学賞を受賞し、細胞死の詳細が次々と明らかになっています。

ノーベル賞.png

アポトーシスを代表とする細胞死は、治癒のカギを握る基本機能であるとともに、この機能の不具合が疾患の引き金になると考えられています。

アポトーシスは、意外に身近な出来事です。

オタマジャクシがカエルになるとき、しっぽがなくなります。

胎児の手足はある時期までミトンのような形ですが、産まれるときは5本指になっています。

これは、成長過程で不用な部分がアポトーシスで除かれるからです。

2019年、水かきのアポトーシスは、成長過程の酸素濃度が関係していることがわかりました。

​体内に取り込んだ酸素から生まれた活性酸素が指の間で発生し、細胞死が起こることがわかりました。

グラフィックス1.png
再生の表.png

大人になってもアポトーシスは毎日起こっています。

一日に死ぬ細胞数は数千億個、200グラムにも及びます。

一方で、アポトーシスした細胞とほぼ同じ数の細胞が新しく生まれて再生しています。

 

皮膚や血液は頻繁に、肝臓や腎臓、骨などの臓器は年単位で入れ替わり再生しています。

また近年、心筋細胞や脳の神経細胞も再生する可能性があることが明らかになっています。

しかし、時々、細胞数が増えることがあります。

例えば、ウイルスに感染したとき、ウイルスに対する抗体を作るために抗体産生細胞(図の紫色の細胞)が増殖します。

ウイルスとの闘いが終わったら、抗体産生細胞もいらなくなりますね。

記憶を残すために抗体産生細胞を少しだけ残して、後はアポトーシスで除去します。

アポトーシス①.png

例えば、出産を終えたお母さんの乳房は、一気に大きくなります。

これは乳腺細胞が急速に増殖するからです。

授乳期を終えると乳腺細胞はアポトーシスして、元の数まで戻っていきます。

​これらの例でも、組織や臓器の細胞数を厳格に守るために、アポトーシスは必須の基本機能であることがわかります。

アポトーシス②.png

アポトーシスの仕組み

アポトーシスする細胞は、

①細胞の中身を細かく切断し、

②中身を外へ漏らさないように袋状になった膜の中に入れてアポトーシス小体になります。

 

最後は、

③免疫細胞の一種マクロファージに吸収されて跡形もなく姿を消し、吸収された細胞はマクロファージの栄養になってリサイクルされていきます。

 

アポトーシスでは細胞の中身が外に出ないので、

炎症が起きません

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東大アポトーシス小体.png

東京大学医学部付属病院 22世紀医療センター 免疫細胞治療学講座からお借りしました。
​コピーご遠慮ください。

①の中身を細かく切断する、に至るまでの経路(パスウェイズ)も複雑です。

​下図はかなり簡素化しています。

健康を考える上で詳細な情報は必要ありませんが、細胞がひとつ「生きるか死ぬか」を判断するのは非常に複雑な反応を経ており、人工的な手法でコントロールするのはかなり難しいということを感じてください。

アポトーシス経路は、外因性アポトーシス内因性アポトーシスに分けられます。

外因性アポトーシスは、細胞膜上の受容体(death receptor:死の受容体とも呼ばれます)に情報を伝える物質(death ligand:死のリガンドとも呼ばれます)が結合することでスタートします。

内因性アポトーシス(ミトコンドリア経路とも呼ばれます)は、受容体を介さず、細胞内への刺激が引き金となってスタートします。

ある種の成長因子やホルモン、サイトカインの他、放射線や過度な活性酸素、高熱、ウイルス感染など、細胞への過剰なストレスも刺激になります。

外因性でも内因性でも、細胞内ではさまざまな酵素反応が起こり、アポトーシスを促進するタンパク質とアポトーシスを抑制するタンパク質の比によって細胞死に至るかどうかが決定されます

外因内因アポトーシス.png

アポトーシスとネクローシス

アポトーシスと対比される細胞死にネクローシス壊死)があります。

 ネクローシスは、打撲や火傷といった外部からのストレス、突然血流が止まる心筋梗塞など、細胞に栄養も酸素も供給されなくなって突然訪れる細胞死です。

 

ネクローシスが起こると、細胞膜が崩れ、細胞の内と外の圧力がコントロールできなくなり、細胞が破裂してしまいます。

 本来は細胞の中にあるべきものが外に漏れだすのは異常事態です。

傷害は広範囲に及び、痛みや炎症を伴って体に負担がかかります。​

ネクローシス.jpg

健康になるためのアポトーシス

強い紫外線に当たったり、細菌やウイルスに感染したり、たばこを吸ったり…体は日々ストレスにさらされています。

 特に、生命の設計図である遺伝子に傷つくと正常な働きができなくなってしまいます。

そこで細胞は、常に①修復を試みています。

細胞には10種類以上もの修復機能が備わっていて、できる限り遺伝子を直そうとします。

 

しかし、修復できない場合は②アポトーシスへと向かいます。危ない細胞は細胞ごと消す…確実かつ安全な方法です。

 

必要ない細胞が消えると、正しい遺伝子を持った新しい細胞が③再生されます。

修復.jpg

もし、修復できなかった細胞が残り続けていたらどうなるでしょう。

 あるものは老化細胞になって炎症物質を出し、慢性炎症の原因になります。

あるものはがん細胞になって増える一方です。

修復Wikipedia.png

また一方で、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患は過剰な細胞死が関与していることがわかっています。

​これらの疾患は、神経細胞内の変異タンパク質をオートファジーで除去できない結果、細胞死に至ると考えられています。

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アポトーシス過少過多一覧.png

※アポトーシスの過少または過多が引き金であると考えて研究が進められている疾患であり、特定の医薬品、食品、栄養補助食品を対象としたものではありません。

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