アポトーシスとは
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アポトーシス誘導作用とは
アポトーシスとは、もともとは分子生物学から解明されてきた言葉で、
「遺伝子に組み込まれた細胞の自滅プログラム″(新陳代謝)」という意味です。
一般的には
「
プログラム細胞死
」とか「
細胞自殺
」「
細胞の自己崩壊
」などとも呼ばれています。
オタマジャクシがカエルになるときに、しっぽが消えてなくなるのはだれでもご存じです。
これは身体が変型していくのではなく、不要になった細胞があらかじめ決められた約束の寿命に従って
自ら壊れて死んでいくためで、しっぽがだんだんなくなっているように見えるのだけなのです。
このようにアポトーシスとは、その生物が生きていくために必要な約束された行為。
つまり、遺伝子のプログラムとなります。
私たち人間の体内では、毎日、古くなった細胞がアポトーシスを起こし、新しい細胞と入れ替わる生命活動、
すなわち「新陳代謝」が行われています。
約60兆個の細胞が集まって構成されている人間の身体は、およそ200日ですべての細胞が入れ替わると
いわれています。
つまり、健康な人の場合、およそ6か月毎に身体の細胞が新品になっているのです。
この60兆個の細胞一つひとつにあらかじめ寿命が決まっており、これらの細胞は、一定期間活動すれば、
死滅し、体内に吸収され、やがて新しい細胞へと生まれ変わっていくようにプログラムされています。
アポトーシスのしくみをかんたんに説明しますと
1.細胞の寿命がくると、
2.外部からアポトーシス誘導の連絡があります。
2.連絡があると、内部の自己崩壊スイッチが押されます。
3.スイッチが押された細胞は、核がバラバラに断片化し、細胞の状態がこわれていきます。
4.こわれた細胞は、体内の別の細胞(マクロファージ)により食べられます。
5.たべられた細胞は、アミノ酸となり、新しい細胞の材料となります。
とても、かんたんな説明ですが、
重要なことは、自細胞の外部から、寿命を知らせてもらうことです。
「お疲れ様でした」と、教えてもらうことにより
自分の寿命を知り、
そして、自らが、新しい生命(細胞)の材料となるために
崩壊していく。
これが、アポトーシスなのです。
私たちのからだの中では毎日、自然なアポトーシスが起きています。
血液をつくる細胞も、毎日アポトーシスは起きています。
毎日一定の数の血液細胞がつくられていますが、
その同じ数の細胞が、新しい血液細胞をつくりだすため
アポトーシスによって自己崩壊しているのです。
それが生命活動であり、私たちは生きているのです。
関連したはなしとして、
細胞の死に方
には、アポトーシスとネクローシスと呼ぶ2つのしくみがあります。
ネクローシスとは、
やけどや細菌感染などの身体の外部から受けたダメージによって細胞が傷ついた末に死んでいくもので、
病的な細胞の死や壊死がこれにあたり、非常に痛みをともないます。
外因的ダメージ(打撲や裂傷など)によって迎えた細胞の死といえるでしょう。
そのため、傷を負った部分はひどい状態になり、周囲に発熱や炎症をおこします。
ネクローシスを起こした細胞を顕微鏡で見ると、細胞が溶けて周囲に炎症を引き起こしていることがわかります。
ところがアポトーシスでは、
細胞の核が小さくなり、細胞が縮んで最後はバラバラになります。
やがてマクロファージと呼ばれるどん食細胞に飲み込まれて処理されていくのです。
このため、アポトーシスでは、周囲の細胞組織に発熱や炎症などといったダメージを与えることがなく、
生命の自然な、いとなみといえるでしょう。
アポトーシスとは
「アポ(離れて)+ トーシス(落ちる)」という意味の造語です。
「壊死(ネクローシス)」という細胞死を見てみますと、細胞質のミトコンドリア等の細胞小器官は膨張し、細胞全体が膨化、細胞融解に至りますが、核は比較的保たれています。
これに対して「アポトーシス」という細胞死は、
核や細胞質が凝縮し、細胞全体が縮小して細胞死に至ります
。特に
核とDNAが断片化するのが特徴
です。
アポトーシスがおこると、その細胞は
アポトーシス小体
と呼ばれる断片となり、
マクロファージ等に速やかに貪食
されてしまいます。
アポトーシスは人間の正常な体細胞でも日常的に見られる現象で、アポトーシスによる細胞死が起こる数だけ細胞増殖が起こっていると考えられています。
専門家の中では、あたかもプログラムされたかのように細胞死を迎えることから、アポトーシスは別名「
プログラム細胞死
」とか「
細胞自殺
」「
細胞の自己崩壊
」などとも呼ばれています。
一方、ネクローシスは「細胞他殺」と言えます。
オタマジャクシがカエルになるときに尾がとれるのもアポトーシスによる変化です。
このアポトーシスという作用は、それぞれの細胞のDNAに記された遺伝子のプログラムによって
最初から決められている「寿命」といえるのです。
●フコイダンがおこす、アポトーシス誘導作用について
どのような、メカニズムにより、フコイダンがガン細胞をアポトーシスしているのか?
この重要な部分につきましては、すべて解明されているわけではありません。
現在、アポトーシス誘導には、下記の図のように2つのモデルが考えられていますが、
〔Aタイプ〕
【自殺誘起モデル】
がん細胞の表面にある「自殺シグナル」を発するスイッチを
(黒い矢印状であらわしている)
押す(刺激する)ことによって、がん細胞の核に断片化が
起こり始め、細胞自体が死にいたる。
〔Bタイプ〕
【顆粒放出モデル】
がん細胞の表膜に、穴をあけ、その穴から「パフォーリン」
という顆粒物質を注入してがん細胞の核を破裂させ、細胞
自体を死に至らす。
科学者による、さまざまな実験やデータの解析から
フコイダンがおこすアポトーシス誘導は、Aタイプの【自殺誘起モデル】によるものと推定されています。
●がんの消滅に作用するフコイダン
平成12年、「がん細胞」に対し、フコイダンがどのように作用するのか?
鹿児島大学 食品機能化学の専門家「藤井信博士」
を中心に、おこなわれた実験をご覧下さい。
「がん細胞に対するフコイダンのアポトーシス効果の実験」
実験には、HL60(前骨髄性白血病細胞株)と、NOS4(ヒト卵巣ガン培養細胞株)を用いて行われました。
それぞれのがん細胞を加えた培養器に、
【A】
モズク由来の「フコイダンエキス」
【B】
コンプ由来の「フコイダンエキス」
【C】
キノコ類の代表「アガリクスエキス」(免疫賦括作用があると報告されてる)
の3つを添加して、それぞれのがん細胞の自己崩壊(アポトーシス)の状況経過(DNAの断片化)が測定されました。
がん細胞が、もし自己崩壊(アポトーシス)を起こしたとすれば、がん細胞のDNAには断片化という現象が起こります。この断片化現象があれば、代謝活動により細胞が、遺伝子のプログラムに従って死んでいく証拠となります。
実験方法は、
上記のがん細胞が培養した溶液に【A】・【B】・【C】を添加し一定時間経過後に、それぞれのがん細胞のDNAを集めて、電気泳動法(溶液中で分子が移動する現象)によって、その量を測定し、どれだけDNAの断片化が起きているのかを測定(算出)するという方法です。
2種類のがん細胞株による
アポトーシス誘導能の実験比較をグラフに表す
その結果、
【C】のキノコエキス「アガリクスエキス」では、
【アポトーシス誘導(がん細胞の自己崩壊)】の状況は、まったく認められませんでした。
【A】モズク由来フコイダンエキス及び 【B】コンブ由来フコイダンエキスでは、
HL60(前骨髄性白血病細胞株) ・ NOS4(ヒト卵巣ガン培養細胞株)のどちらに対しても、
「がん細胞のアポトーシス誘導による自己崩壊」が非常に高い状態で行われていることが確認されました。
特に、モズク由来のフコイダンでは、コンブ由来のフコイダンを大きく上回る高い数値を記録しています。
この実験により
フコイダンは、がん細胞をアポトーシス誘導(自己崩壊)に導き、消滅させていることが確認されたのです
フコイダンを投与した
24時間経過後
→ → → →
がん細胞が消滅
経過を観察したところ
フコイダンの溶液を入れたガン細胞はすぐに細胞の輪郭が崩れ始めました。
24時間後にはほとんどのガン細胞が崩壊し、消滅しています。
この実験は、アポトーシス誘導について、
農林水産省及び大蔵省
の特別認可法人である生物系特定産業技術研究推進機構及び、青森県などの出資により、平成3年に設立された公的機関「糖鎖工学研究所」により1996年に発表された実験に対して
再確認
されたものとなります。
このように、フコイダンには、突然変異した異常な細胞(つまり、がん細胞)をねらい打ちして自己崩壊させてしまう働き「アポトーシス誘導(がん細胞を消滅させるはたらき)」があることが確認されております。
ほかにも、「アポトーシス誘導作用」については、次のような実験が紹介されています。
テレビ番組にて紹介された三重大学による共同実験です。
三重大学 海洋生物化学の天野秀臣教授と、同大学分子細胞生物学の田口寛教授らが行った実験です。
ヒトのガン細胞が入った培養液の中に、
生理食塩水に溶かしたフコイダンの溶液をくわえました。
37度の一定温度に設定した培養器のなかで、24時間経過を観察した実験です。
対照とするために、
ただの生理食塩水の溶液も用意し、同様にヒトのガン細胞入りの培養液に加えました。
テレビでの実験の状況
天野教授
田口教授
三重大学からは、海藻の分析研究で実績のある天野秀臣教授と同大学の分子細胞生物学の田口寛教授とで方法を探ることに。
フコイダンとガンの両方の専門分野から、慎重な分析が行われました。生理食塩水に溶かしたフコイダンの溶液は、今回、めかぶ1種、モズク2種の3種類。これを、人のガン細胞が入った培養液に加えました。
実験は、37度の培養器にフコイダンを加えたものと、比較のためガン細胞だけのものを入れ、経過を観察。
→
→
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すると早くも驚くべき結果が!もずくのフコイダンでみると、フコイダンを加えたガン細胞は、ほとんど細胞の輪郭が崩れていたのです。驚くべきことに、24時間でほとんどのガン細胞が死に、時間を追うごとに、ガン細胞はその姿さえ消え去ったのです。
三重大学 分子細胞生物学 田口寛教授の解説では
『きれいな形が崩れてガタガタになって小さく壊れた状態。これがアポトーシスの典型的な形態』ですと説明されていました。
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