運動がDNA損傷と加齢に伴う血管障害を予防するメカニズム

ソルトレイクシティのユタ大学内科の研究者らによる最近の動物実験では、血管と老化した心血管系における DNA 損傷の役割を調査しています。

運動量の増加は、血管内皮細胞のDNA損傷の減少と関連していることが分かりました。これは、高齢になってからも運動を続けることで動脈硬化のリスクを低減できる理由を説明する一助となるかもしれません。

ユタ大学の博士研究員であるジスク・リム博士が率いる研究者らは、カリフォルニア州ロングビーチで開催されるアメリカ生理学会の年次総会であるアメリカ生理学サミットで研究結果を発表する予定だ。会議は2024年4月4日から7日まで開催される。

加齢とともに運動は血管の健康をどのように守るのでしょうか?

加齢とともに、心血管疾患やその他の心血管系の問題のリスクが高まります。これは通常、動脈硬化（血管の粘膜に脂肪物質が蓄積する）が原因です。

これらのプラークが成長すると血管が狭くなり、心臓発作や脳卒中などの心血管疾患のリスクが高まります。

幸いなことに、運動は動脈硬化のリスクを大幅に低減することができます。高齢者であっても、運動はプラークの形成を遅らせ、心血管疾患の予後を改善する可能性があります。

しかし、運動が心血管の健康にどのような効果をもたらすかを正確に理解することは、これまで困難でした。新たな研究は、DNA損傷という可能性の高いメカニズムに焦点を当てています。

DNA損傷とテロメア：老化の鍵となる要素

加齢に伴い、私たちの生理機能は様々な側面でゆっくりと低下していきます。この機能低下の一部はDNA損傷によるものです。

DNA 損傷はさまざまな理由で発生し、DNA 修復メカニズムは加齢とともにエラーが発生しやすくなります。

専門家は、DNA損傷が老化プロセスにおいて中心的な役割を果たしていると考えています。そして、加齢に伴う血管の劣化においても重要な役割を果たしているようです。

テロメアは染色体の末端にあるDNAの「キャップ」で、染色体の絡まりやほつれから保護します。そのため、テロメアの長さは生物学的年齢の指標であり、短いテロメアは心血管疾患を含む多くの加齢関連疾患と関連しています。

血管の内壁細胞にあるテロメアは、「剪断応力」と呼ばれる力によるダメージを特に受けやすい。

「血流速度が速く、動脈の直径が小さいほど、剪断応力は高くなります」と、この研究には関与していないチェコ共和国プラハの大学総合病院の教授で医学博士、公衆衛生学修士のヤン・マリク氏は説明した。

私たちの体にはこうしたストレスに対処するためのシステムが備わっているものの、血管が破裂すると血流が阻害されます。この破裂により、血管の内壁細胞間の摩擦が増加し、動脈硬化のリスクが高まります。

このテーマに関する論文を発表しているマリク氏は、「せん断応力の変化はアテローム性動脈硬化症の発症に決定的に重要だ」と語った。

ユタ大学で進行中の研究では、運動がDNA損傷を最小限に抑え、テロメアを保護することで心血管疾患のリスクを軽減できるかどうかが調査されました。

身体活動量が多いほどDNA損傷が少ない

ユタ大学の研究者たちは、トレッドミルの車輪が付いたケージに入れられた15匹の雄マウスを4週間観察しました。研究者たちは、マウスが毎日どれだけの距離を走ったかに基づいて、マウスを3つのカテゴリーに分類しました。

• 迅速
• 中程度のランナー
• 動きが少ない。

研究の最後に、科学者たちは動物の大動脈（心臓から血液が流れる血管）から組織を採取し、異なるレベルの剪断応力を受ける大動脈の様々な部位を研究しました。

特に、彼らは次の 2 つの細胞タイプに注目しました。

• 血管の内側を覆う内皮細胞。
• 血管壁に存在する血管平滑筋細胞。

次に、細胞の DNA 損傷を評価し、テロメアがどの程度機能しているかを評価しました。

分析により、身体活動の増加は、血管内皮細胞のDNA損傷の減少とテロメア機能の改善に関係していたが、血管平滑筋細胞では関係していなかったことが示された。

これまでの研究では、血管平滑筋は、血流の全力に直面する内皮細胞ほどには損傷を受けないことも示されています。

研究概要によると、一般的に「有酸素運動の量はDNA損傷およびテロメア機能不全と反比例する」とのことです。つまり、最も運動量が多かった動物は、損傷と機能不全が最も少なかったということです。

この研究は何を示していますか?

この研究は、運動が DNA 損傷を防ぎ、テロメア機能を保護することで健康上の利点をもたらす可能性があるという、ますます増え続ける証拠に新たな証拠を加えるものである。

「有酸素運動に対して、異なる血流パターンと細胞タイプを経験する大動脈領域の異なる反応を明らかにすることにより、この研究は心臓血管の健康介入に対する詳細かつ個別化されたアプローチの強固な基盤を提供するだろう」とリム氏はプレスリリースで説明した。

科学者たちは長年にわたり、運動とテロメアの関係を研究してきました。例えば、2013年の研究では、ウルトラマラソンランナーは健康な被験者よりもテロメアが長いことが示されました。

他の研究でも、体力とテロメアの長さの間に関連があることが判明しています。