生命は、生物が環境を正しく判断し、それに対応できるかどうかにかかっています。 例えば、鳥などの渡り鳥は、気温や日照などの環境を手がかりに、移動のタイミングを知らせてくれます。

最近の研究では、感覚システムは単に環境の状態を報告するだけではないことがわかってきました。

最近の研究では、感覚システムは単に環境の状態を報告するだけではなく、その手がかり自体が生物の健康や寿命に大きな影響を与えることが明らかになってきました。 線虫を用いた研究では、感覚ニューロンを個別に操作することで、寿命に異なる影響を与えることがわかっている1,2。その後、ショウジョウバエを用いた研究では、感覚システムの操作が寿命に与える影響が進化的に保存されていることが確認されただけでなく、老化に直接影響を与える感覚手がかりのレパートリーが特定された。 水の受容体であるPpk28を介して水を感知する能力を失わせると、脂肪量と寿命の両方が有意に増加する5。CO2の受容体であるGr63aを介して危険を感知する能力を失わせると、脂肪量と寿命の両方が有意に増加する6。 一方、オスのハエが受容体Ppk23を介してフェロモンを感知すると、脂肪量と寿命が大幅に減少しました7

健康や寿命に大きな影響を与える環境因子の種類は解明されつつありますが、少数の特定の感覚ニューロンが動物全体の細胞や組織の寿命に影響を与えるメカニズムはまだよくわかっていません。 このプロセスには、神経伝達物質の放出が関与している可能性が高い。神経伝達物質は、隣接するニューロン間の直接的なコミュニケーションを担う分子であり、感覚刺激の最初の場所から神経系のより深い領域へと感覚情報を伝達する。 感覚ニューロンからの長寿信号の伝達にどの神経伝達物質が重要なのかを理解することで、寿命の制御に重要な神経回路の種類を知る手がかりになるかもしれない。 線虫では、セロトニン受容体の変異体で寿命が大きく変化した8。セロトニン神経細胞にBAS-1（セロトニンとドーパミンの両方の合成を司るドーパ脱炭酸酵素）を過剰発現させると、加齢に伴い行動が改善され、虫全体の寿命も延びた9。 また、別の研究では、アドレナリン受容体、ヒスタミン、セロトニン、ドーパミン、オクトパミンのシグナル伝達を薬理学的に変化させることで、線虫の寿命を延ばすことができることが示された10-12。 ドーパミンは哺乳類の長寿にも関与しており、ドーパミンレベルを増強すると考えられる薬物レボドパ（L-DOPA）を摂取させたマウスは有意に長生きした（最大50％）13。一方、ドーパミン受容体4（DRD4）の変異体は、豊かな環境で飼育すると寿命が短くなる14。 興味深いことに、ヒトのDRD4の7R対立遺伝子は、長寿と関連している14。

神経細胞間の近距離通信を担う神経伝達物質に加えて、加齢プロセスに影響を与える、より広範な神経細胞ネットワークを通じて感覚情報を伝達する役割を担う分子を特定することは興味深いことです。 この役割を果たしていると思われる神経ペプチドの候補の1つが、ニューロペプチドF（NPF）である。 オスのハエがメスのフェロモンにさらされると、脳内でNPFのmRNAおよびタンパク質のレベルが上昇した（図1）7。さらに、NPFを発現している神経細胞をサイレンシングすると、オスのハエはメスのフェロモンの影響を受けなくなった7。これらのデータを総合すると、NPFは、1つまたは複数の感覚手がかりを神経系内のさまざまな神経細胞集団、さらには腸などの他の標的組織に伝達する重要な分子である可能性が示唆される15。 なお、哺乳類におけるNPFのホモログであるニューロペプチドY（NPY）は、摂食、代謝、生殖、ストレスなど、さまざまな生理的結果において重要なエフェクターとしての役割を担っている16。 重要なことは、種を超えて寿命に影響を与えることが知られているインスリンシグナル伝達経路の転写因子であるFOXOも、ppk28の機能低下による寿命の延長に必要であるということである。 ある種の生物が持つ特定の手掛かりや神経回路は、他の種には直接適用できないかもしれないが、加齢のような複雑な結果において、感覚システムが大きな生理学的変化を引き起こす方法は、種を超えて保存されている可能性が高い。 新しい証拠がこの見解を裏付けています。ミミズやハエで実証されているのと同様に、マウスの感覚に摂動を与えると、マウスの寿命が大幅に延び、より「若々しい」生理や行動が促進されました17

フェロモン曝露は成虫ハエの脳内NPFレベルを高める。 (A)コントロールのオス、または(B)メスのフェロモンを発現するように遺伝子操作されたオスにさらされた成虫のオスのハエから分離した脳を、NPF（黄色）とnc82神経細胞マーカー（青）に対して免疫染色した。 C）全NPF蛍光の定量化。 NPFの総免疫染色をnc82の面積で正規化した（オスのハエに暴露したオスの成人脳サンプルではn = 7、メス化したオスに暴露したオスの成人脳サンプルではn = 6、Student’s t-testで測定してp = 0.058）。

感覚システムが生物の生理学に及ぼす影響についての現在の理解から、どのような示唆が得られるでしょうか。 第一に、おそらく最も明白なことですが、感覚的な経験は、現在認識されているよりも人間の健康に重大な影響を与えている可能性があります。 このことは、進化の過程で何百万年も離れた種で感覚を操作すると、健康や寿命に同じように劇的な影響を与えるという事実から推測でき、感覚の知覚が生物の生理学に及ぼす影響は進化的に保存されていることが再確認されます。 しかし、具体的にどのような感覚手がかりが私たちに関係しているのか、それらがどのように統合されているのか、そしてそれらが私たちの健康や寿命にどのような影響を与えるのかについては、まだ解明されていません。 次に、私たちの研究室のデータによると、ある感覚を知覚すると、他の、一見すると異なる環境の手がかりを感知する遺伝子の発現が大幅に低下することが示されている7。この観察は、生物が他の感覚の知覚に応じて、一定量の環境入力に対する感度を調節するメカニズムを進化させてきたという仮説を示唆している。 したがって、感覚の過負荷は逆効果、あるいはストレスになる可能性があります。 そのため、ある種類の環境情報にさらされた生物が、他の種類の環境情報を検出したり、適切な生理的反応を行ったりする能力を変化させるかどうかを調べることは、RNAシーケンスデータから予測されるように、興味深いことです。 最近の研究では、異性のフェロモンを感知するとハエの寿命が著しく短くなることが明らかになっているが、フェロモン暴露後に交尾すると、フェロモンによる寿命への影響が一部回復することも観察されている7。したがって、雌を感知しても交尾を許されない弱い雄は、交尾に成功した強い雄よりも早く死ぬ可能性が高い。 おそらくこれは、メスがオスを操作して、より強いオスと交尾する確率を高めることで、「最も強い遺伝子」を将来の世代に確実に組み込むためのメカニズムなのだろう18。 最後に、私たちの研究室では、インスリンやラパマイシン標的シグナルなど、生物の加齢を調節するのに重要な経路が、フェロモンの産生や全体的な魅力にも影響を与えることを明らかにしています19,20。したがって、感覚系は、ある個体のゲノムが別の個体の健康や寿命に影響を与える導管であると考えられます。