大阪大學微生物病研究所的石谷太教授、阿部耕太助教等的研究團隊透過與該大學研究生院醫學系研究科和九州大學生體防禦醫學研究所、羣馬大學生體調節研究所的共同研究，發現小型魚類「綠松石鱂魚（Turquoise killifish）」失落生殖功能後，雄魚的壽命會延長，而雌魚的壽命會縮短，並證實這是因爲生殖細胞會影響活性維生素D的產生，從而導致壽命縮短或延長。相關研究結果已發表在《Science Advances》上。
圖1. 生殖細胞對個體老化的調節模式（供圖：大阪大學）
動物的壽命和老化速度是如何決定的，這一問題一直是困擾生物學的謎團之一。長期以來，繁殖與長壽之間的取捨：權衡假說認爲，動物的繁殖能力和長壽是不相容的，即生育後代越多的動物壽命越短，而生育後代越少的動物壽命則越長。雖然觀察結果表明這一假說是成立的，但一直缺乏實驗驗證和機制理解。
25年前有研究表明，只需從線蟲活體內移除生殖細胞就能延長其壽命，並且之後在雄性和雌性果蠅中也獲得了類似的結果，由此生殖細胞被認爲是縮短壽命的細胞。
另一方面，在人類和其他脊椎動物中，有資料表明，生殖組織被切除的男性（宦官）的壽命更長，但並未得到實驗驗證。這是因爲脊椎動物壽命較長，進行風化作用研究需要耗費大量時間。
研究團隊爲了解決這一問題，利用壽命約爲6個月（約爲小鼠壽命的六分之一）的綠松石鱂魚進行了研究。綠松石鱂魚隨着年齡的增長會表現出體重減輕、色料減量、肌肉萎縮和視網膜變性等與人類相似的老化特徵。
首先，研究團隊透過使用嗎啉反義寡核苷酸（morpholino antisense oligo）獨特性抑制胚胎發育程序中生殖細胞形成所必需的基因dnd的功能，製造出了雖然存在睪丸和卵巢，但去除了產生生殖細胞能力的綠松石鱂魚。在該個體中，雄性和雌性的體型都變大，正常綠松石鱂魚的雌性壽命比雄性長約20%，但透過去除生殖細胞，兩者壽命變得大致相同。
換句話說，生殖細胞的去除延長了雄性的壽命，縮短了雌性的壽命。
對去除生殖細胞的雌魚進行的分析表明，雌激素水平明顯下降。由此證實了脂質合成的增加和凝血因子的增加，這可能會增加血管疾病風險等，從而導致壽命縮短。此外，負責調節身體成長的胰島素/IGF訊號被激活，這被認爲是透過造成氧化壓力等損害而引起壽命縮短的一個重要因素。
雄魚即使去除生殖細胞後，也沒有觀察到這些訊號的變化，但發現參與肌肉再生的肌肉幹細胞增加，皮膚中的膠原蛋白增加，以及骨量增加。透過轉錄成分析對基因表現進行的綜合研究表明，生殖細胞被去除的雄魚肝臟中維生素D激活酶的表達增加。衆所周知，維生素D可以促進鈣的吸收，這次也證實了維生素D訊號在肌肉和皮膚中的活性增加。也就是說，雄性生殖細胞會抑制維生素D訊號的活性，去除生殖細胞激活維生素D訊號可能有助於延長雄魚的壽命。
因此，研究人員在綠松石鱂魚魚缸中添加活性維生素D進行了飼養，結果發現雄魚和雌魚的壽命都延長了。這是首次證明攝入維生素D可以延長脊椎動物的壽命。
今後將解析人類是否同樣適用
石谷教授表示：「我還是學生的時候，在得知去除線蟲的生殖細胞會延長壽命時感到非常驚訝。透過本次研究我們瞭解到，即使是身體結構和激素機制截然不同的脊椎動物，壽命也受生殖細胞控制。今後，我們將進行各種佇列研究，並透過與醫學研究人員和資料科學家合作，分析健康長壽人羣的活性維生素D的狀態，來確定攝入維生素D是否可以延長人類壽命。同時，我相信透過利用本次的實驗系統，或許能夠找到延長壽命的新靶標。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Science Advances
論文：Sex-dependent regulation of vertebrate somatic growth and aging by germ cells
URL：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi1621
