オートファジーとは：体に備わったリサイクルの仕組み
かんたんな答え： オートファジーは、傷んだ細胞の部品を分解して再利用する体のはたらきです。それを動かす方法として最も確実なもののひとつが断食で、はっきりした活性化は食事をとらずに16〜24時間が過ぎたあたりから始まるとされています。このはたらきは、炎症の低下、細胞の健康、神経変性疾患からの保護と結びつけて研究されています。
細胞の中にはごみがたまっていきます。折りたたみに失敗したタンパク質、傷んだミトコンドリア、壊れた細胞小器官。ガレージに物が積み上がっていくのと同じことが、細胞の中でも起きています。放っておけば、こうした細胞のごみは老化や炎症、病気の一因になります。
そのごみを出しにいくのがオートファジーです。
語源はギリシャ語の「auto（自分）」と「phagein（食べる）」で、直訳すれば「自分を食べる」となります。物騒に聞こえますが、体が動かしているメンテナンスの中で最も重要なもののひとつで、そのスイッチを入れる方法として最も強力なもののひとつが断食です。
オートファジーは実際に何をしているのか
オートファジーは、すべての細胞の中ではたらいている品質管理のしくみだと考えてください。動き始めると、細胞はオートファゴソームと呼ばれる袋のような構造をつくります。膜に包まれたこの袋が、傷んだタンパク質、うまく動かなくなったミトコンドリア、その他の細胞のごみを取り込みます。袋はその後リソソームと融合し、中身をアミノ酸などの材料にまで分解して、細胞がもう一度使えるようにします。
大隅良典氏は、このはたらきを制御する主要な遺伝子を特定した研究で、2016年のノーベル生理学・医学賞を受賞しました（Ohsumi, Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2014）。酵母の細胞を使った研究から、オートファジーが行き当たりばったりの破壊ではなく、厳密に制御されたリサイクルの仕組みであることが明らかになりました。
このはたらきは、いくつかの重要な役割を担っています。
傷んだ部品を取り除く。 エネルギーを効率よくつくれなくなったミトコンドリアは、マイトファジーと呼ばれる専用の形で分解の印をつけられます（Lemasters, Rejuvenation Research, 2005）。うまく動かないミトコンドリアが活性酸素を出しすぎて、まわりの構造を傷つけるのを防いでいます。
病原体から守る。 オートファジーは、細胞内に入り込んだ細菌やウイルスを取り込んで壊すことができ、自然免疫の一部としてはたらきます（Levine et al., Nature, 2011）。
栄養が足りないときに材料を回す。 食べ物が乏しいとき、必須ではない部品を分解すれば、アミノ酸とエネルギーが手に入り、重要な仕組みを動かし続けられます。これは異常事態のしるしではありません。何百万年もの進化の中で磨かれてきた、よくできた生き残りの仕組みです。
タンパク質の質を保つ。 凝集したタンパク質や折りたたみに失敗したタンパク質は、アルツハイマー病やパーキンソン病といった神経変性疾患に共通して見られる特徴です。オートファジーは、こうした凝集が害になる量までたまる前に片づけます（Rubinsztein et al., Nature Reviews Drug Discovery, 2012）。
断食がオートファジーを動かす仕組み
オートファジーは主に、栄養状態を感じ取る2つの経路によって制御されています。mTOR（哺乳類ラパマイシン標的タンパク質）とAMPK（AMP活性化プロテインキナーゼ）です。
食事をとると、とくにタンパク質と炭水化物をとると、インスリンが上がりmTORが動き出します。mTORは成長のシグナルです。新しいタンパク質をつくり、大きくなれと細胞に伝えます。mTORが動いている間、オートファジーは抑えられています。体は片づけモードではなく、組み立てモードに入っている状態です。
断食するとインスリンが下がり、栄養が乏しくなります。mTORのはたらきは弱まります。同時に、AMPとATPの比が上がることに反応してAMPKが動き出します。これは、細胞のエネルギーが減ってきたという合図です。AMPKはオートファジーの開始を直接後押しします（Kim et al., Nature Cell Biology, 2011）。
だからこそ、食べ続けていると、たとえ健康的な食事であっても、体が片づけをする機会は限られてしまうのかもしれません。朝から夜遅くまで食べ続ける現代の食生活は、起きている時間のほとんどでmTORを高いままにしておきます。
断食はこのスイッチを切り替えます。
Alirezaeiらの研究（Autophagy, 2010）では、24時間の断食のあと、マウスの神経細胞でオートファジーがはっきりと増え、16時間あたりから目立った増加が始まることが示されました。生きている人間でオートファジーを直接測るのは今も難しいままですが、その土台にある分子の経路、つまりmTORの抑制、AMPKの活性化、インスリンシグナルの低下は、種を越えてよく確立されています。
断食の各段階で何が起きるのかは、時間ごとの断食の変化で詳しく解説しています。実際の時計に沿ってフェーズが進む様子は断食フェーズの一覧で見られます。
断食中、オートファジーはいつ始まるのか
誰もが知りたがる問いですが、正直な答えは「場合による」です。
オートファジーはオンとオフだけの切り替えではありません。ふだんから一定の量ははたらいていて、断食が長くなるにつれてはっきりと強まっていく、連続的なものです。オートファジー計算ツールは、下に挙げる範囲を自分の開始時刻に当てはめて表示します。今の研究をもとにすると、おおよそ次のようになります。
- 12〜16時間： インスリンが下がり、グリコーゲンの蓄えが減るにつれて、オートファジーが増え始めます。16:8や18:6のスケジュールで断食している方の多くが、この範囲の中にいます。
- 24時間： かなりのオートファジーが進んでいると考えられます。Alirezaeiらの研究では、この時点でオートファゴソームの形成が大きく増えていました。
- 36〜48時間： 長時間断食はオートファジーをさらに押し上げます。36時間の断食や48時間の断食では、細胞の片づけがより深く進む可能性がありますが、最適な長さについての研究はまだ動いている最中です。
- 72時間： 動物実験では、体が他の生存の仕組みに大きく傾く前に、この範囲のどこかでオートファジーが頂点に達すると示唆されています。ただし72時間の断食は、リスクが机上の話ではなくなる長さでもあり、そのページがリスクの話から始まるのはそのためです。
24時間を超える断食は、別のルールで動く別の実践です。この記事よりも長時間断食のまとめから読み始めてください。電解質、睡眠、トレーニング、そして何より、どう終えるかの話が書いてあります。
個人差はとても大きく出ます。代謝の状態、活動量、断食の前に何を食べたか、体組成のすべてが、この時間の進み方に影響します。すでに代謝が切り替わりやすく、脂肪をエネルギーに使い慣れている方は、常にブドウ糖が入ってくる状態に慣れた方よりも早く、はっきりしたオートファジーに入ることがあります。
運動もオートファジーを早めます。Heら（Nature, 2012）は、運動によって起きるオートファジーが、マウスにおいて運動の代謝面の効果に欠かせないことを示しました。
オートファジーと病気の予防
オートファジーと病気の関係は、いま医学研究で最も活発に動いている領域のひとつです。
神経変性。 オートファジーのはたらきが落ちることは、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病に関わっていると考えられています。アミロイドβ、αシヌクレイン、ハンチンチンといった毒性のあるタンパク質の凝集がたまる背景には、オートファジーによる片づけが足りていないことがあります（Menzies et al., Molecular Neurodegeneration, 2017）。これらの病気の動物モデルでは、オートファジーを強めると病変が一貫して減ります。
がん。 オートファジーとがんの関係は複雑です。健康な細胞では、オートファジーは、がん化しうる傷んだDNAや壊れた細胞小器官を取り除くことで、腫瘍を抑える側にはたらきます。オートファジーの中心的なタンパク質であるベクリン1は、腫瘍抑制因子として知られています（Liang et al., Nature, 1999）。一方で、すでにできた腫瘍がオートファジーを利用して、ストレスの中を生き延びることもあります。ここはさらに研究が必要な領域です。がんと診断された方、治療中の方は、ウェブサイトではなく担当の腫瘍内科医にこの問いを持っていってください。
心血管疾患。 オートファジーは、心筋の健康と血管のはたらきを保つのを助けます。心臓の細胞でオートファジーが落ちることは、加齢に伴う心疾患と関連づけられています（Sciarretta et al., Circulation Research, 2018）。
炎症。 オートファジーがうまくはたらかないことは、炎症性腸疾患やメタボリックシンドロームを含む慢性の炎症性の状態と関連しています。傷んだミトコンドリアを片づけ、インフラマソームの活性化を抑えることで、オートファジーは炎症を抑える側にはたらきます。詳しくは断食と炎症をご覧ください。
オートファジーと老化
年齢とともにオートファジーが衰えることは、Lopez-Otinら（Cell, 2013）が挙げた老化の特徴のひとつです。オートファジーの効率が落ちると、細胞の傷は修復が追いつかない速さでたまっていきます。
カロリー制限と断食は、種を越えて寿命を延ばすことが最も一貫して示されている介入で、その主な仕組みとしてオートファジーの強まりが挙げられています。線虫、ショウジョウバエ、マウスの研究では、遺伝子操作でオートファジーを強めると寿命が延び、逆にオートファジーを止めるとカロリー制限による延命の効果が消えることが示されています（Hansen et al., Autophagy, 2018）。
これは断食が若返りの泉だという意味ではありません。ただ、食べない時間を定期的につくることで、食べ続けている間は抑えられているメンテナンスを体が進められる、という点については、証拠がかなりそろっています。
オートファジーについてよくある誤解
「コーヒーはオートファジーを止める」。 必ずしもそうではありません。コーヒーがいくつかの代謝経路を刺激するのは確かですが、Pietrocolaら（Cell Cycle, 2014）の研究では、カフェイン入りのコーヒーもカフェインレスのコーヒーも、マウスでオートファジーを誘導していました。断食中のブラックコーヒーはおそらく問題なく、むしろ役に立つ可能性があります。
「オートファジーを起こすには何日も断食しないといけない」。 オートファジーの高まりは、72時間よりずっと手前から始まります。夜の断食を16〜18時間まで延ばすだけでも、食べ続けている場合に比べれば、オートファジーが増える側に傾きます。
「オートファジーは筋肉が食べられることだ」。 オートファジーが優先して狙うのは、傷んだ部品やうまく動かなくなった部品です。筋肉が大きく分解されること（タンパク質分解）は別のはたらきで、飢餓状態で起こるものであり、ふつうの断食のプロトコルで起こるものではありません。断食中はむしろ成長ホルモンが上がり、除脂肪体重を保つのを助けます。この話はホルモンの解説で扱っています。
Fastedにできること
オートファジーにとって断食の長さが重要である以上、断食ウィンドウを記録することには意味があります。Fastedは、いま断食が何時間続いているかをそのまま表示し、代謝の節目に印をつけます。毎日の16:8でも、ときどきの長時間断食でも、タイマーがあれば、いつ断食を終えるかを事実にもとづいて決められます。
連続記録の機能も、続けることを支えてくれます。細胞に片づけの機会を定期的に与える習慣は、断食を続けることからしか生まれません。
よくある質問
オートファジーを自宅で測れますか
測れません。今のところ、オートファジーをリアルタイムで確実に測れる一般向けの検査やバイオマーカーはありません。研究では、電子顕微鏡、LC3タンパク質の測定、遺伝子マーカーなど、実験設備を必要とする手法が使われています。ただし、断食によって動く分子の経路、つまりインスリンの低下、mTORの抑制、AMPKの活性化がオートファジーを確実に促すことは、多くの研究からわかっています。
少しでも食べたらオートファジーは止まりますか
タンパク質と炭水化物は、それぞれmTORとインスリンシグナルを動かすため、抑える力がいちばん強くなります。10〜15グラムほどの少量のタンパク質でも、mTORを刺激してオートファジーを弱めることがあります。脂質の影響はもっと穏やかです。オートファジーを最大にしたいなら、断食ウィンドウの間は水、ブラックコーヒー、無糖のお茶がいちばん安全な選択です。
オートファジーは多いほどよいのですか
必ずしもそうではありません。オートファジーはバランスの問題です。理屈のうえでは、慢性的に高すぎるオートファジーは、まだはたらいている部品まで分解しうることになります。ただしこれは主に病的な状態での懸念であり、ふつうの断食での話ではありません。体には、通常の長さの断食では過剰なオートファジーが起きないようにする制御の仕組みがあります。目指すのは定期的な活性化であり、常に全開にしておくことではありません。
オートファジーのためには、どのくらいの頻度で断食すればよいですか
確立された臨床のガイドラインはありません。ただ、毎日16〜20時間の断食ウィンドウをとる形なら、オートファジーが高まる機会は頻繁に訪れます。24〜36時間の長めの断食を、週に1回や月に1回といった間隔で組み込む方もいます。これがEat Stop Eatの骨格で、より深いオートファジーを狙う考え方です。いちばんよいやり方は、続けられるやり方です。
断食中の運動はオートファジーを強めますか
強めます。運動はAMPKのシグナルを通じて、それ自体がオートファジーを動かすので、断食と組み合わせると効果が上乗せされる可能性があります（He et al., Nature, 2012）。断食中のほどよい運動、たとえばウォーキングや軽い筋力トレーニングは、多くの場合は安全で、オートファジーの反応を大きくすることがあります。
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この記事は情報提供のみを目的としたもので、医療アドバイスではありません。断食を始める前に、とくに持病がある場合や薬を服用している場合は、かかりつけの医師や医療専門職に相談してください。