細胞が「力」を分け合う、体に備わった修復チームの仕組み

7月18日
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更新日：2 日前

新しい幹細胞研究により、健康な細胞が自らのエネルギー源を傷ついた組織に分け与えることで、血流障害を改善する仕組みが明らかになりました。そしてこの発見は、NMNが働きかける分子であるNAD+が果たす、具体的で理にかなった役割を示唆しています。

TA Medical 研究チーム・読了目安 5分・細胞の健康

私たちの体を構成するすべての細胞には、「小さな発電所」とも呼べるミトコンドリアが備わっています。ミトコンドリアは、食べ物や呼吸で取り込んだ酸素をもとに、体が動くために必要なエネルギーを作り出します。もちろん、傷を治す働きもその一つです。

ある深刻な血流障害に関する新しい研究で、驚くべき事実が明らかになりました。健康な細胞が、近くにある傷ついた細胞に、自らのミトコンドリアを分け与えることができるというのです。そしてこの発見の中には、NAD+という分子に関わる重要なポイントが含まれています。NAD+は、まさにNMNが増やそうとしている、その分子です。まずはこの発見の中身をご紹介し、そのうえでNAD+が実際に何を示唆しているのかをお伝えします。これは、NMNとNADの働きに関する現在の理解をもとに私たちが導き出した、理にかなったつながりです。

01 見過ごせない深刻な問題 ― 血流が滞るとき

加齢や糖尿病などの影響で、足の血管は少しずつ狭く、硬くなっていくことがあります。軽い段階では「末梢動脈疾患」と呼ばれますが、症状が進行すると「重症下肢虚血」という、より深刻な状態に至ることがあります。この状態になると、組織に十分な血液が届かなくなり、あらゆる標準治療を試しても、足の一部を失う可能性に直面する患者さんもいます。これから紹介する研究は、まさにこの重症下肢虚血を対象としたものです。

こうした患者さんに対して、すでに一つの有効な選択肢があります。患者さん自身の脂肪組織を少量採取し、そこから天然の「助っ人細胞」を取り出して、患部となっている足に戻すという治療法です。この細胞は「脂肪由来再生細胞(ADRC)」と呼ばれています。この治療法はすでに10年以上にわたって臨床の現場で使われており、患者の血流が確かに改善することもわかっています。ただし、なぜそうした効果が得られるのか、そのメカニズムは長らく謎のままでした。

02 マウス実験で見えてきた、驚きの事実

名古屋大学の研究チームは、血流障害を起こしたマウスの足に、あらかじめミトコンドリアを光る目印で標識したADRCを直接注入しました。すると、ADRCが定着したその場所で、ミトコンドリアが隣接する2種類の細胞へと受け渡されていったのです。一つは血管の壁を作っている細胞、もう一つは、傷んだ組織を片付ける役割を持つ免疫細胞――いわば、嵐の後の「片付け役」のような白血球の一種です。ミトコンドリアは、細胞同士が触れ合う場所にできる、ごく小さな物理的な「つなぎ目」を通って移動していました。実際に研究チームがこのつなぎ目を実験的にふさいでみたところ、ミトコンドリアの受け渡しは大幅に減少しました。

• 発見①　(生きたマウスで、実際に血流が改善したこと): これは、シャーレの中の細胞実験ではなく、生きた動物で得られた結果だという点が重要です。科学的な証拠としては、はるかに説得力があります。

• 発見②　(受け渡しの経路そのものが確認されたこと): ミトコンドリアがどうやって一つの細胞から別の細胞へと物理的に移動するのか、その仕組みそのものを明らかにした点が重要です。この経路が確認されなければ、「受け渡し」という考え方自体が、説明のつかない単なる観察結果で終わってしまいます。

最も重要な発見

ADRCは、単に化学的な信号を送っていたのではありませんでした。これまで長らく考えられてきたのとは違い、実際に自らのミトコンドリアを受け渡していたのです。

03 受け渡された後、何が起きるのか

この「受け渡し」がなぜ重要なのかを理解するために、まず新しい血管がどのように作られるかを知っておきましょう。これはあらゆる傷の治癒に共通する、一般的なプロセスです。酸素が不足した細胞は化学的な信号を発し、それが周囲に広がります。近くの健康な血管はその信号を感じ取り、発信源に向かって新しい枝を伸ばします。地中に根を伸ばす植物のような枝分かれ方をしますが、必要な酸素と栄養を届けるために、別の場所へ向かって伸びていきます。これは「血管新生」と呼ばれ、この研究に限らない、広く確立された一般生物学です。

では、名古屋大学の研究が実際に示したこととは何だったのでしょうか。ADRCが、成長を促す分子の放出や炎症の軽減によって組織の修復を助けることは、以前からよく知られていました。今回の研究では、そこにもう一つの層があることが明らかになりました。傷ついた部位全体で、ADRCは繰り返し、稼働中のミトコンドリアを近くの血管細胞や免疫の片付け役の細胞へと渡し、これらの細胞が新しい血管を作り、周囲の組織を修復するのを助けていたのです。

生きたマウスを使った実験が、これを直接示しました。研究チームがADRCから隣接する細胞へミトコンドリアを運ぶ、通常の経路を断ち切ったところ、新しい血管の枝はほとんど形成されませんでした。一方、その経路が保たれていた場合には、新しい血管の枝が盛んに形成されました。この結果は、ADRCがすでに知られている効果だけでなく、ミトコンドリアの受け渡しそのものが血管の構築を後押ししていたことを裏付けています。

酸素や栄養が不足した細胞は、非常に急速に弱っていきます。助けが届くまでの一瞬一瞬が、回復不能な損傷に近づく時間となり、それはまるで大海原に取り残された人のようなものです。だからこそ、この種の救援においてはスピードが何よりも重要です。ADRCは傷ついた筋肉組織そのものに直接注入され、ミトコンドリアの受け渡しはまさにその場で起こります――どこか別の場所から信号が届くのを待つのではなく、注入されたその場所にすでに存在する血管の細胞に、数時間のうちに届くのです。マウスの実験は、この緊急性を実際の数値で裏付けました。治療を受けた動物はわずか1週間で血流が有意に改善しており、その差はその後3週間でさらに広がっていきました。

「ミトコンドリアの移動は、これらの幹細胞による治療的血管新生の、一つの潜在的なメカニズムである」 ― 『Angiogenesis』誌、2025年

04 NAD+はどこで関わってくるのか

ここで思い出していただきたいのは、これまで説明してきた「受け渡されたミトコンドリア」が向かった先が、二つの特定の場所だったという点です。一つは、新しい血管を作る血管の内側を覆う細胞、もう一つは、炎症を鎮める免疫の片付け役の細胞(白血球)です。どちらの仕事にもエネルギーが必要であり、そこでNAD+が関わってきます。

NAD+は、ちょうど車のエンジンにとってのガソリンのように、ミトコンドリアを動かす「燃料」です。燃料がなければエンジンは動きません。新しいミトコンドリアを作るときも同じで、そのための燃料が必要になります。これが、血管の細胞が新しい枝を傷ついた部位へ伸ばすために必要としていた、追加のエネルギーです。

ここでは、二つのことが同時に、しかし異なる時間軸で進んでいます。ミトコンドリアの受け渡しは、ADRCが注入された傷ついた部位全体で即座に起こります。これは細胞同士の直接的な接触に依存しており、血流の有無とは関係がないためで、この点はこの研究によって直接確認されています。一方、NAD+によるサポートは、おそらくもっとゆっくりとした、異なる時間軸で進むと考えられます。当初は、傷の周辺にある、血流が保たれた健康な血管から伸びてくる枝に、主に届くでしょう。そこにはすでに安定した血流があるからです。その枝が内側へと伸び、新しく形成される血管とつながっていくにつれて、血液――そしてそこに含まれるNAD+――は、時間の経過とともに再建された血管網の奥深くへと、少しずつ届くようになっていくと考えられます。この後半部分は、血管網が一般的にどのように成熟していくかについての、私たち自身の理にかなった推論であり、この研究が具体的に測定したものではありません。

人を対象とした研究では、NMNの経口摂取によって血液中および免疫細胞――先ほど登場

した、あの白血球――の中でNAD+が確実に増えることが示されていますが、筋肉組織の中では増えません。これはおそらく、筋肉が血液から離れた体の奥深くにあるのに対し、免疫細胞は血流の中を直接移動しているためです。血管の内側を覆う細胞は、免疫細胞以上に血液と接しているとも言えます。白血球と違ってその持ち場を離れることが決してなく、あらゆる血管の内側の面を形作り、常に血液と接し続けているからです。

こうした点を踏まえると、私たちの考えはこうです。血液中でNMNが確実にもたらすNAD+の増加は、免疫細胞に届くのと同じように、血管の内側を覆う細胞にもおそらく届いているのではないか、というものです。両者はともに、筋肉とは違って血液と直接触れ合っているためです。ただし、これはこの具体的な状況において実際に検証されたわけではないため、あくまで私たちの理にかなった予測であり、確定した結果ではありません。とはいえ、これは単なる憶測ではなく、根拠に基づいた具体的な予測であり、だからこそこの記事の中で取り上げる価値があると考えています。

05 この病気でなくても、知っておく価値がある理由

今回の研究が対象としたのは重い血流障害でしたが、その土台にある生物学的な仕組みは、私たち一人ひとりが日々頼りにしているものです。私たちの体は、運動の後の回復、ちょっとした切り傷の治癒、健やかな肌の維持、そして体中で古くなった細胞の入れ替えなど、絶えず自らを修復し、再生し続けています。こうした日々の働きはすべて、健康なミトコンドリアに支えられており、そのミトコンドリアの健康は、加齢とともに減少していくことが知られているNAD+に支えられています。人を対象とした研究では、NMNを経口摂取することで、体内のNAD+の水準が確実に高まることがすでに示されています。今回の研究そのものでNMNが検証されたわけではありませんが、この発見は、健康なNAD+の水準を保つことが、年齢を重ねる中で体が本来持つ修復・再生・維持の力を支える一助となりうる、生物学的に理にかなった説明を与えてくれるのです。

本記事について: この記事は、名古屋大学大学院医学系研究科の Yiyang Che 氏、Yuuki Shimizu 氏らの研究チームによって、査読付き学術誌『Angiogenesis』(2025年)に発表された論文をもとに作成しています。ここで紹介した内容は、血流障害モデルマウスおよび実験室での細胞培養において観察されたものであり、人での効果はまだ確認されていません。NAD+およびNMNとの関連については、別途行われたNAD+・NMNに関する研究をもとにした、私たちなりの理にかなった解釈であり、本論文そのものの結果ではありません。また、本研究においてNMNの検証は行われていません。

参考文献

Che Y, Shimizu Y, Hayashi T, Suzuki J, Pu Z, Tsuzuki K, Narita S, Yura Y, Shibata R, Murohara T. Mitochondrial transfer from adipose-derived regenerative cells contributes therapeutic angiogenesis in a murine hindlimb ischemia model.

Angiogenesis. 2025;28(4). PMID: 40928669.

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