出典：Ask the Scientists
CELL SIGNALING: HOW YOUR CELLS TALK TO EACH OTHER
細胞は、無数のコミュニケーションを取っています。
細胞のコミュニケーションのことを、細胞シグナル伝達と言います。
これは、特定の分子と特定の受容体が結合する時に起こります。
細胞シグナル伝達は、主に3種類あり、それは細胞が自らを取り巻く内的環境と外的環境を感知し、反応し、適応するために必要な能力です。
そして、それは、あなたが健康を維持し続けるためには必要不可欠なコミュニケーションです。
今回の記事では、体内で起こる細胞コミュニケーションとその働きについて解説します。
- 化学的シグナル伝達
- 電気的シグナル伝達と機械的シグナル伝達
- 細胞はシグナルをどのように認識して応答するか
- 健康維持における細胞シグナル伝達の役割
- 鍵となる主要な栄養素が細胞シグナル伝達に与える影響
- 会話を続ける 細胞シグナル伝達の4つのプロセス
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出典：Ask the Scientists
Cell Signaling: How Your Cells Talk To Each Other - Ask The Scientists
あなたの身体は、どの瞬間も、複雑な作業を成し遂げています。
体温を維持しているか、あるいは、熱いストーブから手を離しているかに関わらず、何兆個もの細胞が機能するのに必要なすべての会話が行われ、身体の機能をサポートしています。
この効果的で効率的なコミュニケーション形体は、セル・シグナリング、細胞シグナル伝達と呼ばれるプロセスです。
これらのメッセージの送受信に必要なネットワークは、複雑です。
それは、細胞と細胞の間を介してメッセージを送る分子群、つまり、シグナル伝達分子から成り立っています。
シグナル伝達分子は、最初のシグナルを受信することのできる受容体（レセプター）となる標的（ターゲット）を探しています。
そして、最後に、メッセンジャー分子と受容体の相互作用は、細胞が最初のシグナルに応答するという最終的な細胞への影響を作り出します。
細胞シグナル伝達分子は、複数の形体で存在しています。
シグナル伝達は、細胞それ自身の内部で起こることもあります。
ほかのケースでは、細胞は近くに存在する細胞や、かなり離れた場所に存在する細胞に、メッセージを送信することがあります。
これらのシグナル伝達は、以下のように分類されます。
- 化学的化合物（例：栄養素や毒素）
- 電気的インパルス（例：神経に沿って電気信号を誘導する神経伝達物質）
- 機械的刺激（例：胃が伸びて満腹感があることを伝える）
化学的シグナル伝達
化学的シグナル伝達には、4つの一般的な方法があります。
それらは、各シグナルが送信する細胞と受信する細胞の間を移動する距離によって分類されています。
1、自己分泌型シグナル伝達
細胞が自分自身にシグナルを送るとき、細胞は自己分泌シグナル伝達を行います。
自己分泌シグナル伝達において、細胞は細胞外膜の表面に存在する受容体に結合する化学的シグナルを放出します。
この方法は奇妙に思えるかもしれませんが、自己分泌シグナル伝達は重要です。
それは、細胞が完全性を維持し、正しく分裂するのを助けます。
これは、シグナル伝達の発生中には極めて重要であり、細胞がみずからの自己同一性を強化するのに役立ちます。
2、パラクリン型シグナル伝達
パラとは、短い距離、近くの、という意味です。
これは、2個の細胞と細胞の間における短い距離で発生します。
このコミュニケーション方法は、隣の細胞との細胞運動と細胞活動を調整することを可能にします。
これはたとえば、シナプス・シグナリング、シナプス型シグナル伝達と呼ばれるものです。
シグナル伝達が2個のニューロンの間の小さな間隙（かんげき／gap）を越えて発生します。
これが、シナプス型シグナル伝達です。
この間隙は、シナプス間隙とも呼ばれます。
または、神経伝達物質と呼ぶこともできます。
それらは、脳と中枢神経系が一緒に働くのをサポートするために、ニューロンからニューロンへとメッセージを送ります。
3、内分泌型シグナル伝達
長距離にわたってメッセージを送信するために、細胞は内分泌型シグナル伝達という方法を使用します。
内分泌シグナルは、血流を通過して標的組織や細胞に到達します。
体の一部から発生し、血流を通って標的に到達するシグナルは、ホルモンと呼ばれます。
成長ホルモン（GH）はその好例です。
下垂体は、細胞、軟骨、骨の成長を刺激するこのホルモンを放出します。
この内分泌シグナル伝達の例では、GHは下垂体を離れ、血流を通って体中の細胞へと移動します。
それから、ホルモンは、あなたの骨と軟骨細胞が分裂するように指示します、そしてあなたがより高くそしてより強く成長するのを助けます。
4、接触型シグナル伝達
ギャップ結合 （隣接する細胞をつなぐ小さなチャネル ）は、植物や動物に見られます。
これらのギャップ結合部は水分で満たされており、小さなシグナル伝達分子がチャネルを横切って移動することを可能にします。
これは接触型の細胞シグナル伝達です。
それは、１つの細胞のみが受信したシグナルを、細胞の集まり全体で応答することを可能にします。
電気的シグナル伝達と機械的シグナル伝達
化学的シグナル伝達は、あなたの身体にとって唯一のコミュニケーション手段ではありません。
多くの細胞は電気的シグナル伝達、または、機械的シグナル伝達にも反応します。
よく知られているこの2つのシグナル伝達は、たとえば、
電気的シグナル伝達
例：心臓の鼓動を調節する
機械的シグナル伝達
例：運動後の筋肉の成長を知らせる
といった反応になります。
電気的シグナル伝達
心臓は4つの部屋で構成されています。
右上の部屋は右心房、右下の部屋は右心室、左上の部屋は左心房、左下の部屋は左心室になります。
2つは肺に血液を供給し、他の2つは体の他の部分に血液を送ります。
血液を送る仕事を分割しているということは、心臓が一度にすべての脈を打っているわけではないということになります。
それは上腕二頭筋を曲げるように働くものではありません。
心臓は、波が海の向こうへと広がるように拍動します。
この非常に明確化された鼓動パターンは、電気的シグナル伝達によって開始され、同期されます。
機械的シグナル伝達
❶ 筋細胞
筋細胞の機械的シグナル伝達は、物理的なものへと形状を変えると考えられており、筋細胞の成長と強度の増加につながります。
筋細胞が伸張したり、または、変形したり損傷を受けたりすると、カルシウムイオンが筋細胞に溢れ出します。
このカルシウムイオンの流れが媒介となって、機械的シグナル伝達を化学的シグナル伝達に変更します。
カルシウムイオンの存在は、筋肉の成長に関係するホルモンを含む、筋肉の内側のいくつかの細胞シグナル伝達経路にシグナルを送信します。
❷ 触覚、聴覚
触覚と聴覚という2つの感覚もまた、機械的シグナル伝達の例として挙げられます。
皮膚の感覚細胞は、肌に接触した時に掛かる圧力に反応します。
そして、内耳や脳内の感覚細胞が、音波の動きに反応します。
参考記事：LAYER BY LAYER: UNDERSTANDING YOUR SKIN’S STRUCTURE
シグナル伝達の目的
化学的、電気的、機械的にかかわらず、これらのプロセスは同じような目的を共有しています。
人体は、内外を問わず、環境を感知し、反応し、そして、適応するために、多くのメカニズムを発達させました。
そして、シグナル伝達は、今もあなたの体内で絶えず行われているのです。
細胞はシグナルをどのように認識して応答するか
受容体、または、レセプターと呼ばれる大きなタンパク質は、細胞がそれらに送られるシグナルを認識するのをサポートします。
受容体（レセプター）は、細胞の内側と外側の両方に配置することも、細胞膜に固定することもできます。
シグナル伝達は、特定の分子が細胞の内外に配置された固有の受容体に結合すると起こります。
ご存じのとおり、これは非常に特殊なプロセスです。
たとえば、鍵を掛けたり解除したりする場合、どのようにロック（施錠）したり、どのように鍵が機能するか、ということと同じプロセスだと思ってください。
受容体には、細胞内受容体と細胞表面受容体の2種類があります。
受容体が配置された場所は重要です。
そのため、その受容体が細胞の内側に配置されているのか、それとも細胞の表面に配置されているのか、これらの名称から推測することができます。
細胞内受容体は、細胞の内側に位置しています。
この種の受容体に到達して応答を引き出すには、シグナル分子が細胞膜の細孔を通過する必要があります。
細胞表面受容体は、シグナル伝達が到達しやすい受容体です。
これらの受容体タンパク質は、細胞膜に埋め込まれています。
そして、細胞の外側のシグナル分子と結合しますが、最終的にはメッセージを内部的に中継して伝えます。
シグナルが細胞の内側で受信されるか、または、外側で受信されるかは、問題ではありません。
シグナル分子が正しい受容体タンパク質に適切に結合すると、細胞内で細胞内シグナル伝達が開始されます。
これらの細胞内シグナル伝達経路は、メッセージを増幅し、あらゆる結合受容体に向けて複数の細胞内シグナル伝達を生成します。
増幅されたシグナルは、その後、細胞全体に伝播して、反応を誘発します。
これは一度に1つだけ起こるわけではありません。
細胞は、一度に複数のシグナルを受信して応答します。
健康維持における細胞シグナル伝達の役割
細胞シグナル伝達の目的は、身体の内部、または、身体の外部環境に応答し、それに適応することです。
それらは身体の調整をサポートする役割がありますので、細胞シグナル伝達経路が適切に機能することは、健康維持と健康促進には必要不可欠なものです。
つまり、細胞内シグナル伝達経路がうまく機能することによって、身体はスムーズに動くようになります。
そして、身体の内側の環境と外側の環境は、あなたの細胞に影響を与える可能性があります。
なぜなら、（科学的に捉えるならば）、あなたの細胞は、実は化学反応の単なる入れ物だからです。
細胞は、反応をより良いものにするために、特定の条件を必要とします。
この場合の特定の条件とは、適切な温度、pH（訳注：水素イオン指数、または、酸アルカリ濃度）、そして、エネルギー状態を含みます。
細胞は、これらの条件を感知する必要があります。
これら3つの要素の許容範囲は非常に狭いものです。
にもかからず、これら3つの要素のいずれかが、その許容範囲を超えて変化してしまった場合、その生化学はすべて停止します。
そうなってしまうのは、深刻な問題が発生する可能性があるときです。
たとえば、人間の通常の体温は、37°C（98.6°F）です。
それが、わずか、+/- 3°C（+/- 5°F）の変動が起こると、生命を脅かす可能性があります。
低体温は、35°C（95°F）と設定することができます。
脱水、極度の熱への暴露、または、発熱のために、身体の体温がわずか40°C（104°F）まで上昇してしまった場合は、同様に生命が脅かされる状況になります。
あなたの身体のpHも、同様に厳しく制御されています。
通常のpHは、7.4です。
それが6.8を下回るか、または、7.8を超えると、取り返しのつかない、回復不可能な細胞損傷が起こります。
あなたは身体を動かすために膨大な量のエネルギーを必要とします。
だからこそ、エネルギーを調整することが重要です。
既に申し上げた温度やpHの例と同じように、あなたの身体はエネルギーバランスをしっかりと調整しています。
細胞シグナル伝達経路を通して、細胞は必要に応じてエネルギー産生を上下させる能力を持っています。
（これらの細胞シグナル伝達経路の一部は、直接、内因性抗酸化物質であるグルタチオンに関連しています。）
参考記事（英語版）：GLUTATHIONE – THE AMAZING DETOXIFICATION MOLECULE YOU MIGHT NOT KNOW
参考記事（日本語版）：グルタチオン あなたの知らない驚くべき解毒分子 - True Health Journal
エネルギー収支は非常に厳しく制御されていますが、正常範囲から外れてしまうと、細胞機能は著しく低下してしまいます。
細胞のメンテナンスに役立つシグナル伝達のもう1つの例は、解毒作用です。
参考記事：YOUR DETOX ORGANS NEED DIETARY FIBER
たとえば、自分でも気づかないうちに食事や環境を通して、あるいは、直接アルコールや医薬品の摂取を通して、私たち人間は常に毒素に曝されていると言えます。
広範囲に渡るシグナル伝達ネットワークを介して、細胞は、いつ、毒素に曝されたのかを感知することができます。
毒素の存在を認識することによって、それに対処するプロセスが開始します。
それは適切な細胞シグナル伝達経路を効率化するようアップレギュレートさせることから始まります。
これは最終的にあなたの解毒メカニズムを強化するでしょう。
DNAにはさまざまな暗号が組み込まれています。
もしも人体がDNAに文字通り組み込まれた固有のメカニズムを持っていなかったならば、毎日、身体は毒素に暴露され、課題を抱えることになるでしょう。
参考記事（英語版）：LIVER DETOXIFICATION PATHWAYS
参考記事（日本語版）：肝臓の解毒とグルタチオンの増加に関する臨床研究 ヘパシルDTX
pH、温度、エネルギー状態、そして、毒素曝露の変化を絶えず検知し、適応し、修復するための身体の能力は、健康全般にとって欠かせないものです。
そして、それらを担当しているのが、細胞シグナル伝達なのです。
これはまさに感謝に値することだと言えるでしょう。
鍵となる主要な栄養素が細胞シグナル伝達に与える影響
特定の出来事が適切な細胞シグナル伝達に悪影響を及ぼす可能性があります。
これらには、不健康な食事、運動不足、環境要因、毒素に曝されること、そして、通常の老化のプロセスが含まれます。
しかし、最近の研究によると、健康的なライフスタイルの一環として、いくつかのビタミン、ミネラル、植物栄養素を取り入れることで、細胞シグナル伝達経路をサポートすることができる、ということが証明されています。
細胞は、効率的にコミュニケーションを行うために、いくつかのビタミンとミネラルを利用しています。
ビタミンD、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、そして、他の多くの栄養素が、細胞シグナル伝達において重要な役割を果たしています。
あなたの身体は、適切に細胞がコミュニケーションを取り続けるために、これらの重要な鍵となる栄養素の健康的なバランスを維持する必要があります。
ビタミンやミネラルの中には、細胞内シグナル伝達に直接関係しているものさえあります。
それらは細胞シグナル伝達を開始するか、または、シグナル伝達中間体として作用することができます。
（訳注：シグナル伝達中間体（the signaling intermediates）とは、シグナル伝達が開始してから完了するまでの途中のプロセスにおいて、ある分子実体として存在する素反応の生成物を意味します。）
ビタミンやミネラルはまた、細胞シグナル伝達が「スイッチ・オン」になって活性化した後で、受容体が適切に機能するよう、あるいは、酵素が適切に機能するよう、これらの機能をサポートするためにしばしば必要とされます。
最近の研究はまた、植物由来の特定の栄養素（植物性栄養素）も細胞シグナル伝達に直接的で有益な効果を及ぼすことを証明しています。
参考記事（英語版）：HEALTH BENEFITS OF NUTRITIONAL SUPPLEMENTS
細胞シグナル伝達に直接働きかける栄養素の例
・エピカテキン
チョコレートやブドウ種子に含まれるエピカテキンは、心臓血管系の健康をサポートすることが証明されています。
参考記事（英語版）：
GRAPE SEED EXTRACT
GRAPE POLYPHENOLS MAY SUPPORT A HEALTHY HEART
・スルフォラファン、EGCG
ブロッコリーと緑茶に含まれるスルフォラファンとECGCは、解毒経路を有効にすることが証明されています。
参考記事（英語版）：GREEN TEA EXTRACT
・リポ酸
ホウレンソウや他の野菜に含まれるリポ酸は、解毒作用を助けますが、健康的な体重の維持にも役立ちます。
参考記事（英語版）：ALPHA LIPOIC ACID
・クルクミン（ウコン濃縮物）
ウコンの根に見られるクルクミンは、バランスのとれた健康的な免疫システムを維持するのに役立つことが証明されています。
参考記事（英語版）：
TURMERIC EXTRACT (CURCUMIN)
THE IMMUNE SYSTEM: YOUR BODY’S GUARDS
細胞シグナル伝達に働きかけるその他の栄養素の例
タンパク質が豊富で健康的な脂質を多く含む食事を食べることは、身体の細胞シグナル伝達経路に役立ちます。
それは、オメガ3脂肪酸や他の健康的な脂質が細胞の形体を維持するために必要だからです。
参考記事：OMEGA-3 FATTY ACIDS (FISH OIL)
細胞を包み込んでいる膜は、主にリン脂質と呼ばれる脂質で出来ています。
これらは、膜が流動性を保ち、変形したり隆起しないようにします。
リン脂質はまた、細胞膜を通過する分子の自由な流れを促進し、最終的に細胞コミュニケーションをサポートします。
細胞を損傷から守るために
栄養を通じて健康的な細胞コミュニケーションを維持するために、あなたが最後にできることは、細胞が損傷するのを防ぐための食物を食べることです。
フリーラジカルや他の危険な形の酸化物質は、健康な細胞を侵食し、DNA、シグナル伝達分子、タンパク質にダメージを与えます。
そして、いったん損傷すると、それらは今までどおりに働くことはできなくなります。
なので、抗酸化物質を摂取することによって、細胞をそのようなダメージから保護することが重要になります。
参考記事：
抗酸化物質とフリーラジカル - True Health Journal
会話を続ける 細胞シグナル伝達の4つのプロセス
細胞シグナル伝達は、たくさんの会話をしています。
それは、あなたの細胞が、細胞自身や、その隣にある細胞、または、遠く離れた他の細胞と話すことができる、複雑なプロセスです。
しかし、細胞シグナル伝達は、以下の4つに分割されます。
- 細胞は、さまざまなシグナル伝達方法（化合物、機械的刺激、電気的刺激）を通じてシグナルを受信します。
- シグナル伝達分子は、細胞の表面、または、細胞内のいずれかで適切な受容体に結合します。
- これは、細胞がシグナルを取り込み、細胞内でそれを増幅する、一連の現象のトリガー（引き金）になります。
- 最終的には、明らかに送信されたシグナルに依存するという、ある種の細胞帰結（a cellular consequence）の結果となります。
それがどのように機能するかという細部においても、このプロセスの重要性が失われることはありません。
細胞同士の間で行われるコミュニケーションのすべては、それらが細胞の内部環境と外部環境に適応することを可能にします。
細胞シグナル伝達は、環境を感知し、反応し、適応する能力です。
そしてそれは、あなたが健康を維持し続けるために必要不可欠です。
今回の記事を通して、細胞シグナル伝達がどのように発生し、それがいかに重要であるかについて、少しでもご理解いただければ幸いです。
今すぐ、細胞同士が会話をし続けるよう、サポートすることができます。
それはつまり、健康的な生活習慣を持つことに加えて、
ビタミン、ミネラル、植物栄養素、抗酸化物質、タンパク質、そして、健康的な脂質を含めた、栄養豊富な食事を摂取することです。
そして、それにより、あなたの細胞を保護し、サポートすることができるのです。
出典：Ask the Scientists
※読みやすい日本語文にするために、科学記事の翻訳に際して許容範囲内で加筆または付記させていただいた箇所があります。より正確な情報については原文を優先します。原文につきましては上記の英文記事をご覧ください。
参考記事：
Berridge MJ. Unlocking the secrets of cell signaling. Annu Rev Physiol. 2005;67:1-21.
Martin GS. Cell signaling and cancer. Cancer Cell. 2003;4(3):167-74.
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