私たちの健康に関係の深いミトコンドリア。
ミトコンドリアの機能は加齢などによって低下してしまいますが 、実は、ミトコンドリアは日常生活で実践できる習慣によって、増やすことができます。
この記事では、ミトコンドリアを増加させるメカニズムと、その方法についてご紹介します。
細胞は必要に応じてミトコンドリアを増やしている
ミトコンドリアは細胞の中で生命活動に必要なエネルギーを休みなく作り続けています。
私たちの体の中の細胞は、赤血球以外はすべて、ミトコンドリアを有しています。
ヒトの細胞には、細胞1個につき約100～2000個ほどのミトコンドリアが存在すると考えられており1)、ヒトの細胞の数は約37兆個と推定されています。
よって、体の中のミトコンドリアの総量を見積もると、体重の約1割に相当すると言われています2)。
ミトコンドリアの数や大きさは細胞の種類によって異なります。
細胞は、体の状況に応じてミトコンドリアを作って増やしているのです。
たとえば、脳や心臓など、エネルギーを大量に使う臓器の細胞には、他の細胞よりも多くのミトコンドリアが存在しています。
また、ミトコンドリアは自分の出す活性酸素によって、日々傷ついてします。
損傷が蓄積したミトコンドリアは細胞にとって害になるため、排除されます。
細胞の中のミトコンドリアは増えたり減ったりダイナミックに変化し、その量は一定ではありません。
ミトコンドリアは、細胞にストレスがかかってより多くのエネルギーが必要になったときに作られます。
たとえば、運動がその状態にあてはまります。
運動によって細胞内のミトコンドリアが活性化することは1967年に動物実験で証明されています3)。
さらに1970年代になると、ヒトでも運動をすることでミトコンドリアの活性化が起こることが証明されました4)5)。
また、運動以外にも、カロリー制限や低温環境によって、ミトコンドリアの増加や、大きさ、質量の変化が起きることが、多くの研究からわかっています6)。
特に運動やカロリー制限に関してはヒトでもその効果が証明されています6)。
ミトコンドリア増加の鍵を握る「PGC-1α」
ミトコンドリアがどのように細胞の中で作られるのか、そのメカニズムの詳細は長い間謎に包まれていました。
しかし、近年になって遺伝子や細胞の解析技術が発達してきたことで、ミトコンドリアが増えるメカニズムが明らかになってきました6)。
生物が自分に必要な物質を自分で作ることを「生合成」といいますが、ミトコンドリアも生合成によって作られています。
ミトコンドリア生合成にはさまざまな物質が関わっていますが、中でも「PGC-1α」という物質が重要です。
PGC-1αは運動をはじめとするさまざまな刺激によって作られるタンパク質で、さまざまな遺伝子の働きを調節する司令塔のような役割を担っています。
特にPGC-1αはミトコンドリアの働きと関係が深く、PGC-1αが活性化されると、ミトコンドリアの生合成のスイッチがオンになることがわかっています7)。
細胞の中ではさまざまな化学反応が起こっていますが、その反応はとても複雑で、まるでドミノ倒しのように起こります。
ミトコンドリアの生合成に関係する反応も、いくつかの物質が関わるドミノ倒しになっています。
まず、ミトコンドリアの生合成のスイッチをオンにするのがPGC-1αです。
そして、そのPGC-1αのスイッチをオンにする別の物質が複数あります。
その代表的な物質のひとつが、サーチュインと呼ばれる酵素です6)。
さらに、サーチュインも別の物質に制御されています。サーチュインはNAD+という補酵素によって活性化されます。
まとめると、下図のようになります。
このように生体内ではドミノ倒しのように次々と反応が起こっていきますが、この経路のどこかのドミノが減ってしまうと、ミトコンドリアの生合成は起こりにくくなってしまいます。
たとえば、NAD+は体内で作られる物質ですが、老化とともに量が減少していくことがわかっています8)。
その結果、老化によってミトコンドリアは作られにくくなり、細胞内に古いミトコンドリアが増えていくのです。
ミトコンドリアを増やす生活習慣・食品
日々をさらに健康に過ごしたいという願いが高まるなか、エネルギーと若さの源であるミトコンドリアに注目が集まっています。
世界中の研究者がミトコンドリアを増やす方法を研究し、その結果が報告されています。
その中で、私たちが実践できそうなことを以下に3つ挙げてみました。
1.カロリー制限
カロリー制限によって、ミトコンドリアの増加が誘発されることが動物実験でもヒトの実験でも示されています9)10)。
またカロリーを制限すると、ミトコンドリアが作り出す活性酸素も減少するため、ミトコンドリアの損傷も抑えられます9)。
さらにカロリー制限はサーチュインを活性化し11)、PGC-1αを増やします12)。
ただし、どのくらいカロリー制限をすれば効果的にミトコンドリアを増やせるのかは、まだ完全にはわかっていません。
カロリー制限のしすぎは、健康状態の悪化を招くこともあります。
詳しい研究結果を待ちつつ、食べすぎに注意して、ときには空腹の時間も無理のない範囲で楽しむことで、健康に良い効果を得られるかもしれません。
2.適度な運動
適切な強度で持久力トレーニングを続けると、ミトコンドリアの増加をもたらす可能性があることは、多くの研究から示唆されています。
ミトコンドリアが増加することで、筋肉の代謝に変化が起き、持久力が改善します13)。
ただし、激しすぎる運動は細胞を傷つける活性酸素を大量に発生させ、ミトコンドリアを損傷させてしまいます。
「適度」がどのくらいなのか、人によって違うと思いますが、日頃運動不足を自覚している人は、ミトコンドリアを増加させる観点からも体を動かすことでよい効果を得られるはずです。
3.機能性食品を摂る
ミトコンドリアの生合成を促す物質を食物として取り入れることで、ミトコンドリアを増やすことができます。
NMNはNAD+の材料となる物質です。NAD+をそのまま食べても体内で分解されて必要な場所に届かないため、その材料であるNMNを摂るのです。
材料であるNMNが体内に増えることでNAD+が作られ、NAD+が増えることでサーチュインが活性化し、PGC-1αが活性化し、ミトコンドリアの生合成が促されます14)。
BioPQQ®もNAD＋の生産をサポートする食品です。BioPQQ®を摂ることで、体内のNAD+が増え、PGC-1αが活性化し、ミトコンドリアの増加につながります15)。
さらに、BioPQQ®は、NMNよりも少ない量でNAD＋の生産を誘導することが研究から明らかになっています15)。（関連記事：BioPQQ®とNMNの違いと共通点）
以上、ミトコンドリアを増やす方法について、ご紹介しました。
ぜひ、できそうなことから実践し、良質なミトコンドリアを体の中に増やしてみてはいかがでしょうか。
参考
1) 厚生労働省 e-ヘルスネット「ミトコンドリア」
https://www.e-healthnet.mhlw.go.jp/information/dictionary/exercise/ys-054.html
2) 『Newton別冊 筋肉の科学知識 体づくり編』2021年（ニュートンプレス）
3) Holloszy JO. Biochemical adaptations in muscle. （1967） Effects of exercise on mitochondrial oxygen uptake and respiratory enzyme activity in skeletal muscle. J Biol Chem. May 10;242(9):2278-82. PMID: 4290225
4) Gollnick PD, Armstrong RB, Saubert CW, 4th, Piehl K, Saltin B. Enzyme activity and fiber composition in skeletal muscle of untrained and trained men. J. Appl. Physiol. 1972;33:312–319.
5) Hoppeler H, Luthi P, Claassen H, Weibel ER, Howald H. The ultrastructure of the normal human skeletal muscle. A morphometric analysis on untrained, men, women and well-trained orienteers. Pflugers Arch. 1973;344:217–232.
6) Jornayvaz FR, Shulman GI. Regulation of mitochondrial biogenesis. Essays Biochem. 2010;47:69-84. doi: 10.1042/bse0470069. PMID: 20533901; PMCID: PMC3883043.
7) Riehle, Christian and Evan Dale Abel. “PGC-1 proteins and heart failure.” Trends in cardiovascular medicine 22 4 (2012): 98-105 .
8) Massudi H. et al (2012) Age-associated changes in oxidative stress and NAD+ metabolism in human tissue. PLoS ONE. 7: e42357
9) Bevilacqua L, Ramsey JJ, Hagopian K, Weindruch R, Harper ME. Effects of short- and medium-term calorie restriction on muscle mitochondrial proton leak and reactive oxygen species production. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2004 May;286(5):E852-61. doi: 10.1152/ajpendo.00367.2003. Epub 2004 Jan 21. PMID: 14736705.
10) Civitarese AE, Carling S, Heilbronn LK, Hulver MH, Ukropcova B, Deutsch WA, Smith SR, Ravussin E. Calorie restriction increases muscle mitochondrial biogenesis in healthy humans. PLoS Med. 2007;4:e76.
11) デビッド・A・シンクレア、マシュー・D・ラプラント『LIFE SHIFT 老いなき世界』2020年（東洋経済新報社）
12) Wu Z, Puigserver P, Andersson U, Zhang C, Adelmant G, Mootha V, Troy A, Cinti S, Lowell B, Scarpulla RC, Spiegelman BM. Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis and respiration through the thermogenic coactivator PGC-1. Cell. 1999 Jul 9;98(1):115-24. doi: 10.1016/S0092-8674(00)80611-X. PMID: 10412986.
13) DAVID A. HOOD (2001) Invited Review: Contractile activity-induced mitochondrial biogenesis in skeletal muscle J Appl Physiol 90: 1137–1157
14) 今井眞一郎（2021）「開かれたパンドラの箱 老化・寿命研究の最前線」（朝日新聞出版）
15) Saihara K, Kamikubo R, Ikemoto K, Uchida K, Akagawa M. (2017) Pyrroloquinoline Quinone, a Redox-Act
