名古屋大学大学院医学系研究科神経遺伝情報学の大野欽司教授、戸田拓郎 (研究当時学部 6 年生)、伊藤美佳子講師らのグループは、地磁気よりも弱い超低周波微弱パルス磁場を培養細胞やマウスに照射すると、ミトコンドリア^*1 の機能を阻害することによって損傷ミトコンドリアを選択的に除外するマイトファジー^*2 機構を誘導し、引き続きミトコンドリアの新生が誘導することによってミトコンドリアを活性化することを発見しました。
人は地磁気[日本では約 45 μT(マイクロテスラ)]や電化製品などによる超低周波磁場^*3 に日常的にさらされています。地磁気よりも小さい磁場が生体に与える影響についての報告はほとんどありません。大野教授らのグループは、1 Hz から 8 Hz で繰り返し変動するわずか 10 μT の超低周波微弱パルス磁場をマウス肝臓由来培養細胞株 AML12 に照射することにより、ミトコンドリア複合体 II の活動を抑制し、2 時間でマイトファジーを誘導し、ミトコンドリアの量を 70%に減少させることを見出しました。刺激開始 12 時間後にはミトコンドリアの新生が始まり、ミトコンドリアの活性化に伴うミトコンドリア膜電位が上昇しました。同じ超低周波微弱パルス磁場をマウスに４週間照射したところ、マウスの肝臓においても、ミトコンドリアタンパク質の増加とミトコンドリアの活性化が確認されました。マイトファジーはミトコンドリアの品質管理機構として重要な働きをしており、超低周波微弱パルス磁場によるマイトファジーの誘導は各種精神神経疾患や他のミトコンドリア機能障害による各種疾患の治療法として期待できます。

本研究成果は Nature Research の科学誌「Communications Biology」の 2022 年 5 月 12 日電子版に掲載されました。

【ポイント】

○地磁気より弱い超低周波微弱磁場の生体への作用はほとんど報告がない。
○低周波変動する超低周波微弱パルス磁場はミトコンドリア電子伝達系複合体 II の活性を阻害した。
○超低周波微弱パルス磁場はマイトファジーを誘導した後、ミトコンドリアを新生し活性化した。
○超低周波微弱パルス磁場は、精神神経疾患やミトコンドリア機能障害による各種疾患の治療への応用が期待される。

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【用語説明】

*1 ミトコンドリア：細胞内小器官の一つであり、細胞内で使えるエネルギー(ATP)を生産しています。
*2 マイトファジー：オートファジーによる損傷したミトコンドリアの選択的分解機構であり、ミトコンドリアの代謝と品質管理に関与しています。ミトコンドリア機能障害が関与する疾患からの生体防御機構と考えられています。
*3 超低周波磁場：送電線下や家電製品のまわりなどは、電気を使うことにより磁場が生じます。300Hz 以下を超低周波と呼び、国際的ガイドラインで 200 μT の磁場が日常暴露の規制値と定められています。

【論文情報】

掲雑誌名：Communications Biology
論文タイトル：Extremely low-frequency pulses of fain t magnetic field induce mitophagy to rejuvenate mitochondria
著者：Takuro Toda ¹, Mikako Ito ¹, Jun-ichi Takeda ¹, Akio Masuda ¹, Hiroyuki Mino ², Nobutaka Hattori ³, Kaneo Mohri⁴, Kinji Ohno^1*
所属名：
¹Division of Neurogenetics, Center for Neurological Diseases and Cancer, Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Japan
²Division of Material Science, Nagoya University Graduate School of Science, Nagoya, Japan
³Department of Neurology, Juntendo University, Tokyo, Japan
⁴Nagoya Industrial Science Research Institute, Nagoya, Japan
DOI：10.1038/s42003-022-03389-7

English ver.
https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_E/research/pdf/Com_220513en.pdf

【研究代表者】

大学院医学系研究科　大野 欽司　教授
https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/laboratory/neurological-diseases-cancer/dept-neuroscience/neurogenetics/