僕の読書ノート「進化医学 人への進化が生んだ疾患（井村裕夫）」

病気の原因を進化学の立場から解明するのが進化医学。日本語で書かれた進化医学の教科書としては、2013年刊行の本書が唯一かと思われる。著者の井村裕夫氏は、進化医学は今なお医学のなかで市民権を得ていない状態であるが、ドブジャンスキーの言葉をもじった「ゲノム進化の理解なしには、生物学も医学も意味をなさない」という立場に立って本書を執筆している。

各章ごとに、とくに興味を持った点をまとめてみた。

 

第1章　病因論と進化医学

・進化医学は、疾病の診断、治療に直接役立つものではないが、疾病の発生病理をよりよく理解し、対策を考える上で多くの情報を提供してくれ、研究者が自らの研究の意義をよりよく理解するのに必要だとしている。また、一般医家にも一般人にも多くの情報を提供してくれる。例えば、ビタミンC不足、高尿酸血症、新興感染症、自己免疫疾患やアレルギーなどの進化学的意義を考えることで、医師の日常の診療や一般人の健康の維持に役立つことができるという。

 

第2章　生命進化38億年の歩みと疾患　

・ミトコンドリアはなくてはならない細胞内小器官であるが、10億年以上前に細菌がわれわれ真核細胞に共生したのが由来である。そのため、組織が傷害されるとミトコンドリアのDNAやホルミルペプチドが放出され、それらが細菌の成分と類似しているので、Toll様受容体9やホルミルペプチド受容体Ⅰを介して自然免疫を誘発し、敗血症のようなショック、多臓器不全を伴う炎症正反応をきたすことがある。つまり、外傷によって細菌感染と類似した反応が引き起こされる。

・腫瘍は多細胞生物に進化してから出てきた。多細胞生物でも、海綿では腫瘍の存在は知られていない。サンゴでは腫瘍らしいものが知られている。三胚葉系生物である軟体動物、線虫、昆虫、甲殻類では種々の腫瘍が知られているが、増殖が遅く、転移する例は知られていない。脊椎動物では魚類、両生類、爬虫類のいずれでも悪性腫瘍が知られており、転移も観察されている。鳥類、哺乳類などの温血動物では腫瘍の発生はいっそう増え、とくにヒトで多い。ヒトでがんが多い一番の理由は長寿になったことであるが、その他にもライフヒストリーの変化、さまざまな化学物質への接触、カロリー・脂肪摂取量増加、感染症など様々なものがある。進化医学からみたがんの存在理由が考察されるようになったが、まだ十分理解は進んでいない。

 

第3章　人類への進化と疾患

・各種霊長類の比較から、脳の大きさと腸管の容量との間に負の相関があり、エネルギー消費の多い腸を短くすることによって脳を大きくすることができたという仮説がある。脳の発育や維持には、大量のエネルギ―、脂肪、タンパク質を必要とする。原人が石器を使用するようになり動物の死肉や骨髄を食べるようになったこと、ホモ属が火を用いて料理するようになったことで、腸への負担が軽減され腸が短くなり脳の発達に貢献したという考えだ。

 

第4章　進化生物学と医学

・外適応（エグザブテーション）とは、ある機能をもって進化してきたものを、全く違った機能に活用することをいい、すでにダーウィンが指摘していた。例えば、断熱の目的で進化した羽毛を、鳥が空を飛ぶのに使ったこと、魚の顎骨に関連した骨を地上動物が中耳の耳小骨に使ったことなどがある。また、眼のレンズである水晶体の主成分はクリスタリンというタンパク質であるが、酵素遺伝子がそのままクリスタリンとして用いられていたり、元は酵素遺伝子であったものが重複して変異を重ねてクリスタリンとなっていることが明らかになってきた。

 

第5章　進化ゲノム学

・ここでは、転移エレメント、非コードRNA、インプリンティング、エピジェネティクス、遺伝子重複、全ゲノム関連解析（genome-wide association study: GWAS）、分子進化の中立説、進化発生遺伝学（Evo-Devo）といった重要なキーワードがたくさん出てくる。

 

第6章　感染と防御機構の進化

・宿主に本来存在しない寄生体が侵入し、定着することを感染とよぶ。感染によって宿主に病的状態が起こることを感染症という。寄生は生物の世界ではきわめて普遍的な現象であり、最も小さい細胞体であるマイコプラズマに感染するウイルスも知られているし、最大のウイルスであるAcanthamoeba polyphaga mimivirusにはスプートニクという小さなウイルスが感染するという。

・宿主と寄生体の関係は軍拡競争に例えられる。宿主は次々と防御機構を進化させたが、寄生体はそれを巧みに回避する手段を用い、共進化してきた。自然免疫や獲得免疫に関与する遺伝子には選択圧の証拠がみられることから、寄生体が免疫機構に巧みに対応して宿主に脅威を及ぼし続けていることが示されている。寄生体の対応は軍拡競争というよりは、ゲリラ型の戦術だとしている。

・現代においてアレルギーが増加している理由として、衛生仮説と旧友仮説がある。衛生仮説では、環境の変化によって感染症が減少し、Th1（細胞性免疫）優位からTh2（液性免疫）優位へと変わったことがアレルギー増加の原因であると説明するが、アレルギー疾患においてもTh1型の反応は見られるし、Th1あるいはTh17系の炎症性病変であるⅠ型糖尿病、炎症性腸疾患、多発性硬化症などは、衛生状態がよい先進国でむしろ増加していることから、十分説明できていない。旧友仮説では、哺乳動物の腸内にいる旧友である共生菌や寄生虫はTregを誘導して免疫系を制御しているが、旧友が存在しなくなってそのような制御が働かなくなりアレルギー疾患や炎症性腸疾患が増加したとしている。どちらの仮説が正しいか正しくないか不明であるが、寄生体の少ない環境になったことで免疫系の調節に異常が生じていることは確実だろうということだ。

 

第7章　栄養・エネルギー代謝と進化

・酵母の細胞質や、線虫、昆虫の体液中の主要な糖質はトレハロースである。トレハロースは、エネルギー源であるだけでなく、細胞保護作用もある。脊椎動物では、トレハロースよりエネルギー効率の高いグルコースを使用するようになった。しかし、グルコースは還元糖であり、糖化によってタンパク質を障害する可能性がある。糖化の防止は重要であり、血中グルコース（血糖）の濃度を狭い範囲に保つことが必要となり、インスリンの進化が起こったと考えられている。

・肥満が存在する理由の説明として、倹約遺伝子仮説がある。獲物をとったときに飽食により効率よくエネルギーを蓄積した者が飢えのときに強くて生き残ったが、食物の豊かな現代社会ではそれが肥満、糖尿病の原因になるという説である。しかし、飽食によって効率よく脂肪を蓄積するためには、インスリンへの感受性が高くなければならないが、一般に肥満者や糖尿病者では早期からインスリン抵抗性があることが知られている。また、倹約遺伝子に相当するものも見つかっていないため、根拠はないと考えられる。

 

第8章　捕食ー被食関係、体の大きさ、寿命の進化医学

・交感神経系は、防衛反応あるいは緊急反応で重要な役割を果たしている。捕食者に遭遇して、戦うか、逃げるかをとっさに判断しなければいけないとき、交感神経系の緊張が強いられた。パニック障害という病気は、発作的に現れる強い不安感、心悸亢進、めまい、消化器症状などを主徴候とするもので、緊急反応に類似している。緊急反応は、闘争か逃走のための反応で、すべてのヒトに起こるが、その反応が不適切に起こるのがパニック障害である。捕食者の多い環境では臆病なほうが有利であったが、捕食者のいない現代の社会では病気の原因になったという仮説がある。ダーウィンがパニック障害だったという説もある。

 

第9章　脳と心の進化と疾患

・人間は他の生物にはみられない精神的能力ー例えば、言語、社会性、将来を計画する能力、宗教心、利他主義などーを持っている。しかし、これらの特徴の萌芽を他の生物に見出すことができる。ヒトでとくに発達しているところがあるとはいえ、基本的に連続性があると考えられる。ダーウィンは1871年の「人間の進化と性淘汰」の著作のなかで、人間と下等動物の心的能力について、記憶、想像力、感情、自意識、美の意識、社会性などを比較し、両者に大きい違いがあるとしてもそれは程度の問題であって、質的な相違ではないと述べている。これは、進化心理学の基礎となる概念でもある。

・精神疾患や関連する障害の中でも、自閉症スペクトラム障害、ウィリアムズ症候群、注意欠陥・多動性障害、統合失調症、うつ病などは進化学的な説明が可能になってきた。一方、神経性食欲不振症などの摂食障害、性同一性障害、自殺、自傷行為などは、進化学の立場から説明が困難である。これらの中には長い進化のなかで形づくられてきた、人間の心と現代の文明とのミスマッチによるものもあるかもしれない。

 

最後に、「おわりに」で述べていることは、進化と病気の関係はトレードオフの関係にあるということだ。トレードオフとは、一方を追求すれば他方を犠牲にせざるをえない二律背反の状態、あるいは関係をいう。とくにヒトは長い生命進化の歴史から見ると非常に短い期間に環境を大きく変えてしまった。そのことが、爆発的な糖尿病の増加や精神疾患の漸増という結果を生んだとしている。また、個体差が大きいほうが環境変化によく適応できるが、一方では先天性疾患が多いことにもつながる。進化と病気は共存していく運命にあるのかもしれない。

1月の入江川せせらぎ緑道

いつものウォーキング先の入江川せせらぎ緑道、1月の様子です（2021年1月17日）。4月、5月、8月、11月のせせらぎ緑道をリンクしておきます。

 

冬は動物たちの気配が少ないですが、コイや鳥は見ることができました。

 

川幅が広くなっているところにいつもいるコイ。

 

ハクセキレイ。スズメほど警戒心が強くはなく、近づいても逃げません。

 

コサギ。水草を足でゆすってエサになる生き物を探しているようでした。

 

入江川せせらぎ緑道を上流に向かって行くと途中から2つに分かれていますが、そのうちの1つの流れである建功寺側の支流が工事中でした。この緑道は区が管理しているのですね。

娘が作った鬼滅の刃おりがみ

鬼滅の刃にはまっている娘が、YouTubeのインストラクションを見て鬼滅の刃キャラクターのおりがみを作りました。なかなかよくできているので、写真（撮影者は娘）をアップします。みんな名前が難しいんですよ。

猗窩座（あかざ）

 

冨岡義勇（とみおかぎゆう）

 

竈門炭治郎（かまどたんじろう）

 

竈門禰豆子（かまどねずこ）

 

栗花落カナヲ（つゆりかなを）

哺乳類進化研究アップデート No.3ーカモノハシ目のゲノム解析

カモノハシとハリモグラは単孔類とよばれる産卵する哺乳類であり、他の哺乳類である獣亜綱（有袋類、真獣類）とはかなり異なる性質を有していますが、その遺伝子的な基盤はどこまでわかっているのでしょうか。中国などの研究者たちによって、カモノハシとハリモグラのゲノム解析の結果がネイチャー誌にオンライン報告されましたので紹介します（「カモノハシとハリモグラのゲノムは哺乳類の生物学と進化を明らかにする」Zhou, Y., Shearwin-Whyatt, L., Li, J. et al. Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03039-0）。

私がローマの動物学博物館で撮影したカモノハシ（上）とハリモグラ（下）のはく製（2017年11月）。

カモノハシ目は、カモノハシ科とハリモグラ科に分かれ、カモノハシ科は半水生でオーストラリア東部に単一種が分布しているのみ、ハリモグラ科は陸生でオーストラリアとニューギニアに4種が存在しています。また、カモノハシ科は肉食性で電気受容性を持つ一方、ハリモグラ科は食虫性で嗅覚性を持つという違いがあります。他の哺乳類と異なる特に興味深い点は性染色体にあり、先祖のXYペアに常染色体を追加した性染色体を持っており、減数分裂中に鎖として組み立てられるという独特なシステムを有しています。これまで、部分的にしか調べられていなかったカモノハシ目のゲノムですが、今回、カモノハシは高精度の、ハリモグラは連続性の低いアセンブリとして作成され、解析の結果、下記のようなことがわかってきました。

・遺伝子数、系統学　カモノハシについては20,742個の、ハリモグラについては22,029個のタンパク質コード遺伝子が同定されました。系統学的な再構成により、約1億8700万年前にカモノハシ目と獣亜綱（有袋類、真獣類）が分岐し、約5500万年前に2つのカモノハシ目が分岐したことが示されました。

・食事　カモノハシは水生無脊椎動物を、ハリモグラは社会性昆虫を食する食性を示します。そのためか、カモノハシ目には歯がありません。歯の発生に関与する8つの遺伝子のうち、4つの遺伝子が両方のカモノハシ目ゲノムで失われ、ハリモグラはさらに2つのエナメル遺伝子を失っています。胃の機能に関与する遺伝子の分析は、消化関連遺伝子のかなりの喪失を明らかにしましたが、胃と膵臓の発達に不可欠なNGN3は両方の種で維持されています。

・感覚器　化学感覚システムに関して、苦味受容体遺伝子は真獣類で25個以上のコピーを有するのに対し、カモノハシは7、ハリモグラは3まで減少しています。このような遺伝子数の減少は、真獣類のセンザンコウでも観察され、ハリモグラとセンザンコウ両者の食虫食から生じた収斂進化を示唆しています。虫を食べるようになって、その苦い味にいちいち反応しないようになったということでしょうか。嗅覚器官には、主要な嗅球とフェロモンなどを検知する副嗅球があります。カモノハシの鼻腔はダイビング中に閉鎖され水中の獲物を検出するために電気受容に依存しており、カモノハシの嗅球のサイズはハリモグラよりもはるかに小さく、これと相関してカモノハシの嗅覚受容体（OR遺伝子）の数も299と、ハリモグラ693より少なくなっています。一方、副嗅球は鋤鼻器（じょびき）からの投射を受け取りますが、鋤鼻1型受容体（V1R遺伝子）の数がハリモグラで28に対して、カモノハシで262と著しく増加しています。鋤鼻受容体は、求愛、親の世話、授乳の誘導、およびカモノハシ目の乳汁排出においておそらく重要な役割を果たします。したがって、カモノハシ目における嗅球と副嗅球システムの多様化は、環境への適応によるトレードオフ（あっちが良くなれば、こっちは悪くなるの関係）の例と言えます。

・卵　卵生のカモノハシ目は、進化の過程で哺乳類が卵生から胎生へ移行した過程を明らかにする鍵となる位置に存在します。カモノハシ目は、鳥や爬虫類のように卵タンパク質の栄養には依存せず、子宮分泌物やその後の授乳によって栄養を獲得しています。爬虫類は主要な卵タンパク質ビテロゲニン（VTG）3つの機能コピーを持っていますが、カモノハシ目では1つの機能コピー（VTG2）とVTG1の部分配列のみが見つかりました。

・乳　有袋類と同様に、カモノハシ目は泌乳期間が長く、発達が進むにつれて乳の組成が変化し、子供のニーズの変化に対応します。獣亜綱の泌乳初期に存在する主要な乳タンパク質SPINT3（クニッツタイプ・プロテイン・インヒビター3）は、有袋類で免疫が未熟な子供の保護の役割を持つと予想されていますが、単孔類には存在しません。染色体分析により、この領域はカモノハシで保存されているが、クニッツドメインを含む新しいタンパク質のコピーが2つ含まれていることが確認されました。クニッツファミリーは急速に進化している遺伝子ファミリーであり、新しいメンバーの1つはカモノハシ目においてSPINT3と同様の免疫保護機能を持つ可能性があります。単孔類のゲノムは、獣亜綱で同定されている乳の遺伝子のほとんどを持っています。ほとんどの哺乳動物は3つのカゼイン遺伝子持っており、授乳中に分泌される最も豊富な乳タンパク質をコードしています。これらの遺伝子に加えて、カモノハシには、獣亜綱の哺乳類には見られない余分なカゼイン（(CSN2B、CSN3B）があり、機能は不明です。全てのカゼインは、分泌性カルシウム結合リンタンパク質（SCPP）遺伝子ファミリーのメンバーであり、他のSCPP遺伝子、すなわち歯関連遺伝子ODAMやその誘導体FDCSPとSCPPPQ1から進化したと考えられています。現存するカモノハシ目はODAMとFDCSPの両方を失ったようです。染色体分析は、追加のカモノハシ目カゼイン遺伝子（CSN2BおよびCSN3B）が獣亜綱のODAM、FDCSP、カゼイン遺伝子座と同じ染色体領域に存在することを示しており、このことはカゼインが歯原性遺伝子から進化したというさらなる証拠を提供しています。

私の結論：　カモノハシ目のゲノムが解析されて分かったことは、鳥類・爬虫類と獣亜綱（有袋類・真獣類）の間をつなぐような特徴もあれば、鳥類・爬虫類、獣亜綱とも似ないカモノハシ目に独特な特徴もあったり、はたまたカモノハシ目の中でもカモノハシとハリモグラの間でかなり異なる特徴もあるという、なかなか複雑な様相を呈しているということになるのかなと思います。なお、上記以外にも、非常に独特な性状を持つ性染色体についても詳しく調べられています。また、今回得られたゲノム情報を用いて、他の遺伝子についてもさらなる新知見が出てくることが期待されます。

僕の読書ノート「副鼻腔炎 耳鼻科の名医が教える最高の治し方大全（大久保公裕 など）」

明けましておめでとうございます。本年もよろしくお願い致します。

 

15年ほど前に副鼻腔炎にかかったことがあり、その時はマクロライド系抗生物質の継続投与という薬物療法で治った。ところが昨年の夏、副鼻腔真菌症という名の副鼻腔炎と鼻中隔湾曲症の手術を受けた。手術を受けたほどだから尋常ではない。今後のためにもある程度は病気の知識を持っていたほうがいいだろうと思った。そして、本書の著者の一人が仕事でお世話になった方だったこともあり、読んでみることにした。

そもそも、副鼻腔は無用の器官のようにも思われるが、なんのために存在するのだろうか。副鼻腔は、吸い込んだ空気を加湿したり温めたりする機能と、脳を冷やすラジエーターのような機能を持っているという。そのため、副鼻腔炎になり、副鼻腔内の効率的な換気がなされないと、そのラジエーター機能が阻害され、脳内温度は高まり、頭がボーッとするようになる。とくに、おでこの部分が熱を持ちやすくなり、集中力や意欲といった脳のパフォーマンスを下げ、記憶の低下といいう事態を招くことになるということだ。

副鼻腔炎は急性と慢性に分けられる。急性は発症後1カ月以内に症状が消失するもの、慢性は症状が3カ月以上続くものをいう。慢性副鼻腔炎は、自然には治らないので、適切な治療が必要だということだ。慢性副鼻腔炎には、「ちくのう症」「好酸球性副鼻腔炎」「歯性上顎洞炎」「副鼻腔真菌症」などがあり、それぞれ治りやすさが違う。「ちくのう症」は、細菌・ウイルス感染によるもので、悪化して鼻タケ（鼻ポリープ）ができると手術が必要だが、たいていは局所療法や薬物療法で治せる。「好酸球性副鼻腔炎」は、難病に指定されていて、ステロイド薬の投与と内視鏡手術でかなり治るが、再発をくり返しやすい。「歯性上顎洞炎」は、原因となっている歯の治療が必要で、抜歯しない場合は手術が必要になることもある。「副鼻腔真菌症」は、薬が効きにくく、手術で真菌（カビ）を除去する必要がある。私はこのタイプであり、アスペルギルスというカビが原因だったようだ。

急性鼻炎（鼻カゼ）は放置しても治るが、鼻づまりや鼻水の症状が3週間以上続いたり、頭痛や顔面痛が現れたり、においや味がわからなくなったりした場合は、急性副鼻腔炎の疑いが濃厚なので、速やかに耳鼻咽喉科を受診することが勧められている。この場合、まず近所で開業しているクリニックを受診し、必要があれば紹介状をもらって大きな病院を受診することが推奨されている。私が手術を受けた中核病院の医師からも同様のことを言われた。これまでいろんな耳鼻科医を見てきたが、以前受診した近所の耳鼻科医は診療レベルが高いとは言えなかった。よい先生を見つけておく努力も必要そうだ。

副鼻腔炎のセルフケアがいくつか紹介されている。日々のケアで鼻づまり、鼻水、後鼻漏の症状がよくなるケースもあるらしい。推奨されているのは、鼻うがい（私も時々やっている）、鼻ワセリン、運動、鼻の通りをよくするツボ、ハッカ油などだ。運動は自律神経に作用するという。鼻の中にも自律神経があり、交感神経の働きが活発になると血流がよくなり、副交感神経の働きが過剰になると鼻水やくしゃみが出やすくなる。そのため、鼻水など鼻の症状を防ぐには、交感神経を刺激して活発にさせる有酸素運動ーウォーキング、ジョギング、サイクリング、水泳などーが有効だという。

普段からのセルフケア、とくに運動は副鼻腔炎だけでなく、あらゆる健康の増進にいいはずだから、できるだけ継続していきたいものだ。