年齢を重ねるにつれて注意が必要なのが「筋骨格系疾患」です。唐培富院士の新たな研究により、筋肉と骨の同時老化のメカニズムが明らかに！

世界的な人口高齢化の波が押し寄せる中、骨粗しょう症と筋萎縮症（サルコペニア）という「悩みの兄弟」は、高齢者の健康への道における2つの大きな「障害」として静かに存在しつつある。

私の国では、65歳以上の人口の32.0％が骨粗鬆症を患っており、女性ではその割合は51.6％にも達します。骨格筋と骨の老化により、筋肉量と機能が低下し、骨密度が低下します。これらの状態は総称してサルコペニア・骨粗鬆症症候群 (SOS) と呼ばれます。これらは骨と筋肉の強度を弱めるだけでなく、転倒や骨折のリスクも大幅に増加させ、高齢患者の自立した生活能力を深刻に脅かします。筋骨格系疾患は高齢者の生活に大きな影響を与えますが、現在のところ治療法の選択肢はまだ限られています。

既存の治療法は、骨密度を高めるためのカルシウムやビタミンDのサプリメントの使用や、筋力を高めるための理学療法など、症状の緩和と骨折の予防に重点を置いています。しかし、これらのアプローチは病気の進行を遅らせるだけで、筋肉や骨の老化プロセスを根本的に逆転させることはできないことが多い。この課題に直面して、中国工程院会員であり人民解放軍総合病院整形外科部長でもある唐培夫院士率いる研究チームが新たな視点を提示した。チームの重要な研究成果「免疫ランドスケープのリモデリングの解読により、筋肉と骨の同期老化の根本メカニズムが解明される」が、Advanced Science誌に掲載され、筋肉と骨の老化中の免疫ランドスケープのリモデリングを明らかにし、新たな治療戦略の開発の潜在的なターゲットを提供できる可能性がある。 *老化中に細胞レベルで起こる変化をより深く理解することで、科学者はこれらの変化を直接標的とする治療法を開発し、それによって筋骨格系疾患をより効果的に予防・治療し、高齢者の生活の質を向上させることが期待されています。

唐培富院士率いる研究チームはまず、筋肉と骨の老化に関する既存の知識を再検討した。彼らは、筋肉と骨の同期した老化の根底にある分子メカニズムはまだ十分に理解されていないと指摘している。 Cruz-Jentoft と Sayer (2019) は、転倒や骨折のリスク増加など、筋骨格系障害が高齢者の日常生活に及ぼす深刻な影響を強調しました。カークら（2020）は筋肉老化の分子メカニズムについて議論し、一方、Compston et al. （2019）は骨粗鬆症の疫学と治療戦略に焦点を当てました。 Karsenty と Olson (2016) は、骨と筋肉の間に内分泌カップリング関係があると提唱しており、これが筋肉と骨の同時老化に役割を果たしている可能性がある。上記の研究は筋肉と骨の老化を理解するための基礎を提供しますが、老化プロセス中の細胞レベルでの変化はまだ完全には明らかにされていません。研究チームは、単一細胞RNAシーケンシング（scRNA-seq）技術を使用して、老化中の筋肉と骨の細胞多様性と転写ダイナミクスを調査し、同期老化の根本的なメカニズムを明らかにしました。研究チームはさまざまな年齢の人々から筋肉と骨のサンプルを収集し、細胞の種類と転写の変化を分析した。彼らは、内皮細胞、線維芽細胞、リンパ球、間葉系幹細胞、平滑筋細胞、衛星細胞、骨髄細胞、リンパ球など、複数の細胞タイプを特定しました。

UMAP マップは、さまざまな種類の免疫細胞の分布と加齢に伴う変化を示します。特に注目すべきは、この研究で加齢に伴う骨髄細胞の変化が明らかになり、特に、加齢した筋肉や骨におけるTREM2+マクロファージの大幅な増加が筋萎縮や骨量減少に関連している可能性があり、これらの細胞が筋肉や骨の老化プロセスで重要な役割を果たしている可能性があることを示している点です。この研究結果は、加齢に伴う筋肉と骨の主要な細胞タイプとシグナル伝達経路を明らかにした。

免疫蛍光染色

免疫蛍光染色により、研究者は組織内のこれらの細胞の位置と数、そして加齢とともに変化するかどうかを観察することができます。研究では、分泌リンタンパク質1（SPP1）などの筋ジストロフィーや骨量減少に関連する遺伝子がTREM2+ Macで高度に発現していることが判明しました。これは、SPP1 が筋肉と骨の老化において中心的な役割を果たす重要な分子である可能性を示唆しており、筋肉と骨の同時老化のメカニズムを理解するための重要な手がかりとなります。老化した CD4+ T 細胞では、核因子カッパ B サブユニット 1 (NFKB1) によって活性化される炎症誘発性表現型への移行が観察されました。筋肉では、CD4+ T 細胞が Th1 様分化を起こしましたが、骨では Th17 細胞への偏りが観察されました。これは、免疫系が加齢とともに特定の変化を起こし、それが筋肉や骨の老化表現型と関連している可能性があることを示唆しています。

私たちの研究は、変性心筋細胞によって生成される BAG6 を含むエクソソームが筋肉と骨の老化の同期に果たす役割を強調しています。これらのエクソソームは受容体 NCR3 を介して骨内の Th17 細胞と通信し、Th17 細胞における CD6 の発現をアップレギュレーションします。その後、Th17 細胞は CD6-ALCAM シグナル伝達を介して TREM2+ Mac と相互作用し、最終的に TREM2+ Mac における SPP1 の転写を刺激します。この発見は、筋肉と骨の間の長距離細胞間コミュニケーション機構の可能性を明らかにし、加齢に伴う筋肉と骨の同期した老化を制御する可能性がある。変性した筋肉はエクソソームを介してBAG6を送達し、血管を介して輸送され、骨のTh17細胞、破骨細胞の分化と骨吸収を促進するTREM2+ Macと相互作用する。

参考文献:

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執筆者: シャオユウ

レビュー: Shuxia

レイアウト: チュー・ハン