白髪の原因は遺伝子の異変？加齢と幹細胞の老化メカニズムついに解明

ヒトやマウスに共通して見られる老化現象として、白髪、頭髪や歯が抜ける、皮膚や筋肉の衰え、骨粗鬆症、痴呆症、動脈硬化、癌、生殖能力や呼吸機能の低下など、ほとんどの機能が弱まります。

多くの無セキツイ動物からヒトやマウスなどの哺乳類まで、カラダを作っている細胞には幹細胞というものが存在して細胞を供給しています。

血液幹細胞や毛包幹細胞の存在はすでに知られていましたが、2002年には西村教授が色素細胞を作り出す色素幹細胞の存在を発見しました。

細胞には寿命があって、寿命を終えた細胞に対して幹細胞が新たな細胞を供給することによって、常に入れ替えが行われています。多くの幹細胞はごくまれにしか分裂せず、長い寿命を維持するために環境変化にも柔軟に対応しています。

しかし寿命の長い幹細胞も、加齢とともに次第に機能が低下し数も減っていくという報告（例えば神経幹細胞、心筋幹細胞、精子幹細胞など）がありました。

毛包幹細胞（毛髪を作る毛母細胞を供給している）には成長期・退行期・休止期というサイクルがあって、色素幹細胞も毛包幹細胞のサイクルに合わせます。

2005年には西村教授らが、色素幹細胞が加齢によって枯渇して白髪を発症することを発表しています。この報告によって、老化による変化の大きな要素として、幹細胞の枯渇が考えられることとなりました。

マウスの毛の色にかかわる遺伝子は、すでに150近く知られていました。2005年には西村教授らによって、色素幹細胞を維持するために必要な遺伝子（MITF）も解明されています。

続いてそれらの遺伝子が有効に作用するのは、色素幹細胞が休眠状態に入る時であるということが解明されました。逆にいうと色素幹細胞が生き残るためには、休眠状態の時に必要遺伝子が存在することが絶対条件です。

色素幹細胞や色素細胞が成長と退行をくり返しながら、加齢とともに次第に減少して白髪となることは知られていましたが、なぜ減少が起こるのかという点が半世紀以上にわたって謎でした。

2010年の西村教授らによる別の論文で、毛包幹細胞が発する「TGF-β」というシグナルが色素幹細胞の活性化に必須であることを解明したと発表されました。

つまり毛包幹細胞は、毛母細胞を作り出す事と色素幹細胞を活性化する事、2つの役割をになっていることになります。

色素幹細胞の機能不全と加齢との関係を調べるために、高齢のマウスとヒトの色素幹細胞を解析した結果、白髪の前兆としてある現象が起こることに気づきます。

色素幹細胞が衰えると、本来は（メラニンを持たない）メラノブラストが存在するはずの場所に、（メラニン・メラノソーム・チロシナーゼを持つ）色素細胞が現れるというのです。

色素細胞は毛母細胞の隣になければ、役割を果たすことはできません。この現象と色素幹細胞の衰えに、関係があるのではないかと考えます。

加齢とともに色素幹細胞が機能不全におちいる原因として、遺伝子の損傷に着目します。物理的ストレス（放射線照射）や化学的ストレス（過酸化水素）によって遺伝子の損傷が蓄積すると、先ほどの白髪の前兆と同じ現象が発生すると実験で判明します。

この結果、外的要因（放射線など）や内的要因（活性酸素など）による遺伝子損傷の蓄積および遺伝子修復プロセスが、色素幹細胞の枯渇と大きく関係すると考えられるようになりました。

私たちの体細胞は外的要因・内的要因によって、常に遺伝子の損傷が発生しています。細胞は「遺伝子損傷応答」と呼ばれるシステムによって、遺伝子の損傷度合を監視しています。

損傷の蓄積が大きすぎると判断すれば、腫瘍になるのを防止してカラダを守るために細胞分裂をやめてしまいます。重度の損傷によって自己複製を止めてしまうことが、色素幹細胞の枯渇につながるのではないかと示唆することで論文を終えています。

【2002年】
毛包幹細胞や血液幹細胞と同様に、色素幹細胞の存在が発見されました。

【2005年】
色素幹細胞が加齢によって枯渇することで、白髪を発症することが報告されました。さらに、色素幹細胞の維持に必要な遺伝子の発見とともに、休眠状態のときに遺伝子の存在することが、色素幹細胞を存続させるために必須であると判明しました。

【2010年】
毛包幹細胞と色素幹細胞という2種類の異なる幹細胞による、維持システムのメカニズムが解明されました。具体的には毛包幹細胞が発する「TGF-β」というシグナルが、色素幹細胞の活性化に必須であると判明します。さらに加齢によって色素幹細胞が枯渇する原因として、遺伝子の損傷に対する修復システムの関与が示唆されました。

【2011年】
日本皮膚科学会 第110回 総会・学術大会において、西村教授が特別講演で「毛包幹細胞と色素幹細胞の維持システム」を発表しました。2種類の幹細胞全体の維持システムには、「17型コラーゲン」が必須であることも発表されています。

【2016年】
維持システムに必須である「17型コラーゲン」が、なぜ加齢とともに減るのか、そのメカニズムが判明しました。

外的要因・内的要因による遺伝子の損傷は、若いうちはみずから修復できます。ところが損傷がある程度以上に蓄積すると、修復のため好中球エラスターゼという酵素が毛包幹細胞の中で間違えて作られてしまいます。

その酵素は侵入した細菌類と戦う重要なものですが、毛包幹細胞の中では17型コラーゲンを分解してしまいます。

優先順位の高い遺伝子修復のために17型コラーゲンを失い、その結果として毛包幹細胞と色素幹細胞が枯渇するというわけです。