「時差ぼけ」の原因になる「時計遺伝子」と「体内時計」とは?(depositphotos.com)

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 2017年のノーベル生理学・医学賞は「時計遺伝子」とそのメカニズムを発見した米ブランダイス大学のホール博士、ロスバシュ博士、ロックフェラー大学のヤング博士の3氏に授与された。

 時計遺伝子とは、生物の体に備わる「体内時計」のしくみを生み出している遺伝子のこと。時計遺伝子に関する研究を医学的に応用する「時間医学」は、近年、大いに注目されている。最近では「時計遺伝子に着目した」という触れ込みの化粧品やダイエット法まで登場し、話題を呼んだ。

 時計遺伝子とはどのようなものか? 私たちの健康とどう関わっているのか?

 長年、この分野の研究と治療への応用に取り組んできた、大塚邦明医師(東京女子医大名誉教授)に訊いた。

生命は皆、時を刻む時計を持っている

 地球上のすべての生命は、時を刻む「体内時計」を持っている。約24時間周期で自転し、昼と夜が交互に訪れる地球の環境に適応するための仕組みだ。

 たとえば、人間の体温や血圧、脈拍は夜に低くなり、朝から昼にかけて高くなるというリズムがある。それによって、日中は活動に適した状態、夜は休息に適した状態にするといったコントロールが自動的に行なわれているのだ。

 このように約24時間周期で変動する生理現象のリズムを「サーカディアンリズム(概日リズム)」という。

 では、そのリズムを司る体内時計は、どこにあるのだろうか?

 「1970年代に米国の2つの研究グループがほぼ同時に、哺乳動物の体内時計の中心的な役割を果たしているのが、脳の視床下部にある『視交叉上核』という部位であることを発見しました」

 「しかし、リズムを生み出すメカニズムは不明でした。それを分子生物学的に解明したのが、今年、ノーベル生理学・医学賞を受賞した3人の研究者です」(大塚医師)

 彼らはショウジョウバエの遺伝子解析によって「per(period)」と呼ばれる時計遺伝子を同定した。時計遺伝子は、一定の周期で規則的にタンパク質(時計タンパク)を作っている。

 時計タンパクは一定の量が作られると、今度は時計遺伝子に働きかけて自身の合成を抑制する。だが、細胞内の時計タンパク量が一定以下になると再び合成が始まる。この一連の周期が約24時間のリズムを作っているのだ。

 その後の研究で、さらに「cry」「b-mal」「clock」といった複数の時計遺伝子が同定され、それぞれの役割についても判明してきている。補助的なものも含めると、体内時計の働きに関わる遺伝子は、現在、20種類ほど見つかっている。

 「時計遺伝子は脳細胞だけでなく、ほぼ全身の細胞に含まれていました。現在では、脳の視交叉上核が『親時計』として全身の末梢組織にある『子時計』に合図を送り、サーカディアンリズムを作って、体内の働きを調節していることがわかりました」

 「心臓には<心臓の子時計>、腸には<腸の子時計>があり、親時計に連動しながら、個々に時を刻んでいるということです」(大塚医師)

 体内時計が正しく時を刻むことで、我々の体は正常な働きを維持できる。ところが、なんらかの原因で体内時計が狂ってしまうと、さまざまな弊害が引き起こされる。

 「わかりやすい例が『時差ぼけ』です。飛行機で短時間のうちに日付が変わってしまうほど移動するのは、体内時計にとっては想定外の事態。体内時計の時刻と実際の生活時間がずれた結果、体温や血圧、ホルモンの分泌、睡眠・覚醒といったリズムがそれぞれバラバラになり、体に変調を来すのです」

 「また、シフトワークや夜勤を余儀なくされる職業の人には、がんや生活習慣病の発症が多いことが知られており、これも体内時計の乱れが原因と考えられています」(大塚医師)

朝食で体内時計の<時刻合わせ>をする

 体内時計を狂わせないためのポイントはいくつかあるが、最も重要なのは「日光を浴びること」だという。

 「朝、太陽の光が目を通して視交叉上核に伝わると、体内時計がリセットされ、時刻合わせが行われます。親時計が合わせた時刻情報は、全身の末梢組織にある子時計へと伝えられます。すると交感神経が優位になり、血圧や体温が上昇しはじめ、全身が活動モードになっていきます」

 「親時計が時刻合わせをした約15時間後にメラトニンというホルモンの分泌が増え、眠りを促すこともわかっています。これは睡眠・覚醒のリズムを整える上できわめて重要です」(大塚医師)

 実際に、太陽光の代わりに人工光を浴びる「光照射療法」が体内時計を正常化して睡眠障害を治療する目的で医療機関で実施されている。

 体内時計の調整には、光のほかに食事や運動、皮膚への刺激、気温などの環境的な要因も影響する。特に注目したいのは食事のタイミングだ。

 「腹時計という言葉がありますが、実際に食事のリズムをつかさどる体内時計が存在していると考えられています。実験動物に、人間でいえば深夜に該当するタイミングでエサを与え続けると、本来のリズムを無視した逆転現象が起こり、寝ているはずの時間にさかんに活動するようになります。つまり、親時計より腹時計のリズムのほうが強くなってしまうのです」

 「食事のタイミングが体内時計に影響を及ぼすことは、さまざまな研究から確認されています。結論としては、朝食をしっかりとるのが大事ということ。また、1日の総カロリー摂取量が同じなら、夜より朝にしっかり食べたほうが太りにくくなります。食事からとった栄養が代謝によってエネルギーとして活用される効率が、夜遅い時間と比べ、朝方のほうが約2倍に高まるからです」(大塚医師)

 これには時計遺伝子が作り出すタンパク質「B-MAL1」が関与していると考えられている。ほかの時計タンパクは日中の活動期に増え、夜間の休息期に減るが、B-MAL1だけは反対で、休息期に増える。その主な働きは、脂肪を作って体にためこむ酵素を増やし、逆に脂肪を分解してエネルギーに変える酵素を減らすこと。

 つまり、B-MAL1が増える夜の時間帯は、食べたものが脂肪として蓄積されやすくなるのだ。

 「特に糖尿病の人は、夕食の量を減らし、その分、緑黄色野菜を取り入れた朝食をしっかりとるのがお勧めです。朝食に野菜をとると、その後1日の血糖値の上昇を抑える効果が期待できます。一方、糖尿病の人が朝食を抜くと、昼食や夕食を低カロリーにしても食後の高血糖状態が続きやすくなるという報告もあります」(大塚医師)

 もちろん、糖尿病ではない人も朝食を規則正しくとる習慣を心がけたい。起床時間として最もいいのは午前6時〜7時ごろ。起きたらまずカーテンを開けて日光を浴び、部屋の明かりもつけて明るくし、顔を洗うなど身じたくをする。そして起床後1時間以内に朝食をとるのが、体内時計の調整に有効だ。
(取材・文=山本太郎/ライター)

大塚邦明(おおつか・くにあき)
東京女子医大名誉教授。九州大学医学部卒業。九州大学温泉治療学研究所、高知医科大学老年病学教室勤務を経て、東京女子医科大学東医療センター総合内科教授、同大学東医療センター病院長を歴任。同大学名誉教授。2015年、戸塚ロイヤルクリニック院長に就任。専門は循環器内科学、高齢者内科学、睡眠医学、時間医学。日本自律神経学会会長、日本時間生物学会会長、日本循環器心身医学会会長、世界時間生物学会会長などの要職を歴任。『時間医学とこころの時計』(清流出版)、『眠りと体内時計を科学する』(春秋社)など著書多数。