生体リズムの乱れが肌の老化を早める

科学者たちは、皮膚幹細胞の再生能力における日々の生物学的リズム（概日リズム）の役割を研究してきました。これらのリズムの乱れは、組織の早期老化や、がんを含む皮膚腫瘍の発生リスクの増大につながります。

ゲノム制御センターの科学者たちは、ネイチャー誌に掲載される研究を実施しました。この研究では、概日リズム、つまり体内時計が人間の一日の活動に及ぼす役割、そして日々の皮膚再生を担う皮膚幹細胞の機能への影響について考察しています。

幹細胞は、皮膚の細胞要素を絶えず再生する役割を担っており、生命活動の結果として既に機能を使い果たした細胞を補充します。幹細胞の適切な機能は、体のライフサイクル全体を通して組織を正常な状態に保つために非常に重要です。日中、皮膚は紫外線や細菌、ウイルスなどの病原体など、様々な有害物質にさらされています。皮膚の主な機能は、これらの潜在的な病原体から体を守ることであり、一種のバリアとして機能し、体と外界を隔てています。

本研究に参加した科学者たちは、皮膚幹細胞の活動が体内時計によって制御されており、この時計の正しい機能が組織を健康な状態に保つために不可欠であることを発見しました。この時計は幹細胞の活動を制御しており、例えば、光への曝露がピークとなる時間帯には細胞が有害な放射線から自らを守り、夕方から夜間にかけては細胞が分裂して組織を修復し、損傷した細胞を健康な細胞に置き換えます。このように、体内時計は、皮膚が外的ダメージを与える可能性のある因子に晒されず、DNAの変異が蓄積されて再生能力の喪失や腫瘍発生リスクの増大につながるような脆弱状態にならない時間帯に、幹細胞が分裂することを可能にします。

「体内時計は幹細胞の時間的行動を正確に制御し、システムが時間帯に応じて組織のニーズに適応できるようにします。この制御が乱れると、幹細胞は損傷したDNAを蓄積し始め、細胞の老化や皮膚腫瘍の発生の可能性が著しく高まります」と、本研究のコーディネーターであるサルバドール・アスナール・ベニタ氏は述べています。

BMAL1遺伝子とperiod1/2遺伝子は、このリズムを制御し、再生期と休止期における細胞活動を調節する役割を担っています。両遺伝子を遺伝子操作することで、科学者たちは皮膚細胞における生物学的リズムの乱れが幹細胞が本来果たすべき機能を理解できなくなり、結果として細胞の早期老化と変異DNAの蓄積につながることを証明しました。

概日リズムは、私たちのあらゆる生物学的機能を、自然な明暗周期に従って調整します。研究の結果、老化や皮膚がんの発生を防ぐ皮膚再生も、このリズムの影響を受けていることが示されました。加齢とともに、この生物学的リズムは崩れていく傾向があります。科学者たちは、この崩れが最終的に組織の再生能力の阻害や腫瘍の発生につながると考えています。

今後、科学者たちは、加齢とともに体内時計が乱れる理由を理解し、概日リズムを回復させて組織の変性の進行を遅らせ、腫瘍の発達のリスクを減らす方法を開発できるかどうかを知るために、さらなる研究を実施したいと考えています。