投稿者「PhD」のアーカイブ

笑顔の効果、仕組み、役割

いつもにこやかな笑顔の人がいます。その一方で、いつもムスっとしている人がいます。どちらの人とかかわりあいたいかといえば、言うまでもありません。立場を逆にして考えると、自分がいつも笑顔でいれば、人々が近寄ってきてくれますし、いつも不機嫌な顔をしていると人々は遠ざかってしまいます。

職場で同じ能力の人が二人いれば、ムスっとしたひとよりも笑顔の人のほうが周囲から高く評価されて出世するでしょう。そう考えると、笑顔も能力だと言えます。

常にストレスの多い職に就いていると、常に笑顔でいることは大変なこともありますが、常に笑顔でいることを心掛けることならできるはず。

田村 淳『超コミュ力 』 (2023/10/20 すばる舎)を立ち読みしたら、田村さんも、笑顔を作る練習を日常的にしているのだそうで、笑顔を作る練習を読者にも勧めていました。鏡を見て、口角をめいいっぱいあげた状態で30秒キープ。これができない人は、笑顔を作るために必要な顔の筋肉が衰えてしまっているのだそう。まずは表情筋の筋トレから。中村天風も毎晩、鏡に向かってニッコリとほほ笑む練習を欠かさなかったそうです。笑うことを練習するなんておかしい、気持ち悪いと昔の自分なら思ったかもしれませんが、コミュニケーションの達人たちがそろいもそろって笑顔は練習してつくるものだと説いているのを知ると、そういうものなのかという気がしてきます。

  1. 田村 淳 超コミュ力 2023/10/20 すばる舎
  2. 和田秀樹 なぜか人生がうまくいく「明るい人」の科学 2022/5/27 クロスメディア・パブリッシング(インプレス)
  3. 自分も周りも幸せに!笑顔がもたらす5つの効果 笑うのが無理なら、軽く微笑むだけでもOK 和田 秀樹 2022/05/27 東洋経済ONLINE
  4. “寿命が7歳延びる”笑顔のもたらす大効能 口角を上げるだけで脳内物質が出る 上野 陽子2017/09/14 PRESIDENT Online
  5. 「笑い」で緊張をほぐす 和田秀樹『仕事・お金・人間関係 「あ~、困った!」と思ったら読む本』 2016.03.29 Gakken公式ブログ

笑顔の状態を強制的に作ると心も笑顔になる? 表情フィードバック仮説

心が楽しいから顔が笑うのか、顔が笑う表情を作ると心が楽しくなるのか、普通に考えたら前者だろうと思いますが、後者もあり得るとのこと。表情フィードバック仮説facial feedback hypothesisというのだそうです。

自分もちょっとこれと同じような経験があります。活舌(かつぜつ)の訓練として、あいうえお いうえおあ うえおあい えおあいう おあいうえ かきくけこ きくけこか ‥ と大きな声で練習していたとき、は行にきて、はひふへほ ひふへほは ふへほはひ へほはひふ ほはひふへ とやっているうちになんだか可笑しくなってきて笑ってしまったのです。ははははは ひひひひひ ふふふふふ へへへへへ ほほほほほ と笑うときの音をつづけて発音しているとなんだか愉快な気分になってきます。まさに表情フィードバック仮説の正しさを実感した瞬間でした。

ただ、最初の一回が一番効果が高くて、気付いてしまってからもう一度ためすとあまり効果がでませんでした。

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Facial_feedback_hypothesis
  2. 表情フィードバック仮説(ウィキペディア)1880年代中ごろ、アメリカ合衆国の心理学者ウィリアム・ジェームズとデンマークの心理学者カール・ランゲ(英語版)が別々に、人は「刺激を受けて情動が変化し、それに伴って身体的変化が起きる」のではなく、「刺激を受けて身体的変化が起き、それに伴って情動が変化する」のではないかという説を唱えた。この2人の説は合わせてジェームズランゲ説(英語版)と呼ばれる[2][3]。
  3. 「笑顔」を浮かべていれば本当に幸せな気分になれるのか? 2023年08月23日 08時40分  Gigazine https://gigazine.net/news/20230823-faking-smile-make-happier/ 作り笑い無表情を再現するため、参加者には3つの課題が与えられました。1つ目は、ペンを口にくわえて口角を上げたり、唇にペンをはさんで口を引き結んだりするもの。2つ目は、笑った顔か無表情の顔の写真を見せてそれをまねするもの。3つ目は、唇の端を耳の方に引っ張ってほお上げるか、無表情を維持するもの。幸福度の測定には、アンケートが用いられました。
  4. 「笑顔を作ればハッピーになる」という「表情フィードバック仮説」とは? 2019年07月03日 23時00分  Gigazine 表情が感情を作り出すのではないか」という仮説が「表情フィードバック仮説」です
  5. 仕事で感情を抑制し偽りの笑顔を浮かべることが飲酒量を増やしている可能性がある 2019年04月25日 08時00分 Gigazine  https://gigazine.net/news/20190703-facial-feedback-hypothesis/

論文

  1. Strack F, Martin LL, Stepper S. “Inhibiting and facilitating conditions of the human smile: a nonobtrusive test of the facial feedback hypothesis. ” J. Pers. Soc. Psychol. 54, 768–777 (1988)
  2. Registered Replication Report: Strack, Martin, & Stepper (1988). (2016)  The original Strack et al. (1988) study reported a rating difference of 0.82 units on a 10-point Likert scale. Our meta-analysis revealed a rating difference of 0.03 units with a 95% confidence interval ranging from −0.11 to 0.16.  Strackらの再現を試みた実験だが、再現性が認められないという結果に。

笑っている声

人間は声だけ聴いたときでも、その人が笑っているときの声なのかどうかを聴覚のみで判断できます。

Human social interaction relies, for the most part, on the ability to extract and decode facial and vocal expressions, from which we can infer each other’s social traits and emotional states (Willis and Todorov, 2006). Among such expressions, the smile—the bilateral stretching of the lips by the zygomaticus major muscles—is remarkable for being produced and recognised early in development (Oostenbroek et al., 2016) and across cultures (Ekman et al., 1969). Smiling is not only perceived visually, but can also be heard in spoken voice (or smiled speech, Tartter, 1980; Basso and Oullier, 2010).https://pubs.aip.org/asa/jasa/article/143/1/EL19/616107/Uncovering-mental-representations-of-smiled-speech

表情フィードバック仮説に関するChatGPTによる説明

The Facial Feedback Hypothesis is a psychological theory that suggests that facial expressions can influence and modulate emotions. In other words, the act of making a certain facial expression can trigger or intensify the corresponding emotion. This hypothesis posits that our facial muscles not only reflect our emotional states but also play an active role in shaping them. 顔の筋肉は感情の状態を反映するだけでなく、逆に、顔の筋肉の状態が感情の状態に影響を与える。

Key points about the Facial Feedback Hypothesis include:

  1. Emotions and Facial Expressions: According to the theory, our brains continuously monitor the facial expressions we make. When we contract the muscles associated with a particular emotion, our brain interprets these signals and generates or amplifies the corresponding emotional experience.
  2. James-Lange Theory Connection: The Facial Feedback Hypothesis is related to the James-Lange theory of emotions. The James-Lange theory suggests that emotions arise as a result of physiological changes in the body. The Facial Feedback Hypothesis extends this idea to include facial muscles as one of the physiological pathways through which emotions are generated.
  3. Experimental Evidence: Research studies have provided some support for the Facial Feedback Hypothesis. For example, studies have shown that when people are asked to mimic facial expressions associated with specific emotions (e.g., smiling or frowning), they often report feeling the corresponding emotion more intensely.
  4. Limitations: While there is evidence to support the idea that facial expressions can influence emotions, the Facial Feedback Hypothesis is not without its critics. Some studies have failed to replicate the effects predicted by the hypothesis, and the relationship between facial expressions and emotions is likely more complex than initially proposed.
  5. Real-World Implications: The Facial Feedback Hypothesis has real-world implications, particularly in fields like psychology, therapy, and human-computer interaction. It suggests that intentionally changing one’s facial expressions (e.g., smiling when feeling down) might have a positive impact on one’s emotional state.

It’s important to note that while the Facial Feedback Hypothesis provides an interesting perspective on the relationship between facial expressions and emotions, it is not the only theory in the field of emotion research. Emotions are complex and influenced by a combination of factors, including cognitive processes, physiological responses, and social and cultural influences.

胎児の発生・発達ステージ:受精から出産まで

胎児の発生を理解できる資料の紹介(まとめ)。

ウェブサイト

  1. https://www.marchofdimes.org/pregnancy-week-week#1 週ごとの胎児の発生を示したイラスト
  2. Pregnancy week by week Mayo Clinic https://www.mayoclinic.org/healthy-lifestyle/pregnancy-week-by-week/in-depth/prenatal-care/art-20045302

書籍

  1. A Child is Born 赤ちゃんの誕生  2016/3/25 レナルト・ニルソン 1965年初版以来、科学と技術の進歩とともに、改訂を重ねてきた世界的ロングセラーの最終版(第5版)。 「ヒト」の排卵から受精、そして胎児の9か月にわたる成長を独自の撮影技術を駆使して記録
  2. みえる生命誕生 改訂新版受胎・妊娠・出産(原書:The Science of Pregnancy: The Complete Illustrated Guide from Conception to Birth)2022年9月 目次(一部):男性生殖システム 女性生殖システム 遺伝様式 セックスの科学 魅力 欲求と興奮 性行為 避妊法 受胎から誕生まで 妊娠1/3半期 month1 0〜3週 母親と胎芽 受精から着床へ 胎芽の発育 month2 4〜7週 母親と胎芽 month38〜11週 母親と胎児 妊娠2/3半期 month4 12〜15週 母親と胎児 month5 16〜20週 母親と胎児 month6 21〜25週 母親と胎児 呼吸器系の形成 妊娠3/3半期 month7 26〜29週 母親と胎児 month8 30〜34週 母親と胎児 month9 35〜39週 母親と胎児 脳の形成 胎児母親の体の変化 胎児の体の変化 出産の準備 分娩 第1期 出産  出生後の成長と発達  新生児早期の反応と発達 2歳まで
  3. The Science of Pregnancy: The Complete Illustrated Guide from Conception to Birth

YOUTUBE

  1. 9 Months In The Womb: A Remarkable Look At Fetal Development Through Ultrasound By PregnancyChat.com PregnancyChat チャンネル登録者数 29.7万人

Life 30 April 1965

  1. https://stories.sciencephoto.com/portfolio/lennart-nilsson-100-years/
  2. Foetus 18 Weeks: the greatest photograph of the 20th century? Charlotte Jansen Mon 18 Nov 2019 06.00 GMT The Gurdian Nilsson was only able to photograph one living foetus, though, using an endoscopic camera that travelled into a womb. This picture was included in Life and is distinct from the others – being taken inside the uterus means it can’t capture the foetus in its entirety. All the other images were either miscarried or terminated pregnancies.
  3. You’ve Seen the Photos—Now Here’s the Story Behind Them But You Might Be Surprised to Hear Where Many of These Famous Pictures Came From K.V. Turley Blogs November 3, 2017 ncregister.com
  4. Picturing Abortion Opposition in Sweden: Lennart Nilsson’s Early Photographs of Embryos and Fetuses Advance Access published 13 March 2017 Social History of Medicine Vol. 31, No. 2 pp. 278–307
  5. 著名なスウェーデンの科学写真家L・ニルソン氏が90歳に Scanpix Sweden 2012/7/6 16:30
  6. LIFE Apr 30, 1965 (Google Books) 写真や文章など雑誌の中身を見ることができます。
  7. LIFE Magazine April 30, 1965 Life Before Birth ライフ誌の表紙を飾ったセンセーショナルな胎児の写真

泣き止まない赤ちゃんをあやす方法

How To Calm A Crying Baby – Dr. Robert Hamilton Demonstrates “The Hold” (Official) Robert C. Hamilton, MD チャンネル登録者数 28.4万人

黒人と白人の両親から生まれた子供の肌の色は何色になるのか?

メンデルが実験対象としたそら豆の場合は、紫色と白色の花弁の純系同士を掛け合わせると、雑種1代目F1の個体は全て優性の遺伝子の発現型になります。F1同士を掛け合わせると、AA, Aa, aA, aaの遺伝子型になるので、3:1の割合になり、中間の色のものは出現しません。

それに対して、黒人と白人の両親から生まれた子供の肌の色は何色になるのでしょうか?皮膚の色はメラニン色素によるわけですが、皮膚の色を決めている遺伝子は1つというわけではなく多数の遺伝子により決定されるようです(メラニンの合成量に関わる遺伝子が複数あるため)。そのため、黒人と白人の両親から生まれた場合、子供の皮膚の色は、黒から白の間の中間になり遺伝子の混ざり具合によって色の濃さが変わります。

  1. The Rainbow Family: Three children with different skin colours born to the same parents ByAidan McGurran 00:00, 7 Jul 2009UPDATED15:24, 28 JAN 2012
  2. Polygenic Inheritance thefactfactor.com Galton (1883) predicted that in human population characters such as height, skin colour and intelligence show continuous variations in expression and not only two contrasting expressions.
  3. When two people of different races have a child, their skin colour is in between the parents’ skin colour. Why not with eyes? Quora
  4. In mixed race marriages, what determines the skin color of the resulting children? Quora

メンデルの法則と7つの表現型(豆の色、形、鞘の色、形、花の色、花のつく位置、背丈)に対応する責任遺伝子の同定

メンデルの法則

メンデルの法則は高校の生物で習いました。今では中学で学ぶようです。

1.優性の法則 2.独立の法則 3.分離の法則 の3つです。

優性の法則は、純系AAとaaを掛け合わせると、次の世代F1ではAaという遺伝型になるが、その際、Aが優性でaが劣性の場合は、雑種F1世代の表現型は全て優性Aになるというものです。

独立の法則は、純系AABB, aabbがあったときにこれらを掛け合わせてえられる雑種一代目F1では、AとBの表現型に関しては、独立して振る舞うというもの。ちなみに、メンデルが使った実験材料エンドウ豆の染色体数は2n=14です。彼は7つの表現型に着目しましたが、後世になってわかったことは、一つの表現型を除いて責任遺伝子が異なる染色体に乗っていたということです。「独立」の意味は、異なる染色体上にのっているということでした。2つの遺伝子が同じ染色体に乗っている場合でも、十分離れていれば、第一減数分裂の際に相同染色体が対合(たいごう)し、交叉がおきて、組み換えが生じますので、ほぼ独立して振る舞っているように見えたのでしょう。もし非常に物理的に近い距離に2つの遺伝子が存在していたら、つねに挙動をともにするので、独立の法則は成り立ちません。逆にlinkageがあるということになります。

  1. 遺伝の法則 tmd.ac.jp

分離の法則は、純系AAと純系aaを掛け合わせた場合、雑種第1世代F1では、遺伝型がAA, Aa, aA, aaになるので、表現型の比率が3:1に分離すること。

分離の法則は、同じことですが、メカニズムの方に注目して、相対立する表現型を担う遺伝型Aとaは、配偶子形成において、それぞれが別々の配偶子に入る(A、もしくはa)、つまり分離するというものです。これは、メンデルよりあとの時代になって減数分裂が発見され、配偶子形成において2つの相同染色体が、一つずつべつの配偶子になる(分離する)ということと同じです。

  1. メンデルの法則 遺伝学電子博物館
  2. メンデル 雑種植物の研究 岩波書店 1999/01/18 きわめて科学的に遂行された実験を厳密に検証したこの論文は,当時は価値を認められず,1900年になって再発見され,遺伝学の基礎を定める根本法則にメンデルの名が冠せられることとなった.

書評

実験結果を説明した行間から、科学者として生きるということはこういうことなのだ
、襟を正させられる思いがしました。メンデルは結局最後までacademic positionに
つけなかったわけですが、(メンデルの「雑種植物の研究」の新訳 Date: Tue, 9 Mar 1999 15:15:02 +0900 (JST) JFLY)

メンデルの法則の再発見

ユーゴー・ド・フリース、カール・コレンス、そしてエーリヒ・フォン・チェルマク-セイセニックは、1900年にメンデルの法則を再発見した3人の科学者でした。彼らは皆、異なる植物の雑種を使ってそれぞれ独立に研究し、遺伝についてメンデルと同じ結論に辿り着きました。(https://www.kazusa.or.jp/dnaftb/6/bio.html

  1. ド・フリースは、1890年代後半にメンデルの論文を読んでおり、その内容と価値を十分に理解していたにもかかわらず、論文中ではメンデルの発見をほぼ完全に無視した。
  2. コレンスは、エンドウやトウモロコシなどを実験材料に植物雑種の研究を行ったが、1899年に自ら得た結果をまとめて論文を書き始めるための文献検索中に、ネーゲリに聞いたメンデルの論文を読んだ。既に35年も前にメンデルが自分と同じ結果を公表していた事実を知ったコレンスは、眠れぬ夜を過ごした11月の明け方にメンデルの正しさを確認した。コレンスは、1900年の論文でダーウィンとメンデルに言及
  3. チェルマックはメンデルと同じ3:1および9:3:3:1のF2分離比を観察した。実験終了後にメンデルの論文の他、ド・フリースの論文とともにコレンスの論文「メンデルの法則」を読んだ
  4. スピルマンはパンコムギでメンデルの法則を独自に発見し、1901年に論文「雑種子孫への両親形質の伝達に関する量的研究」を発表し、アメリカにメンデル遺伝学を広めた

(メンデルの遺伝法則再発見までの35年間 第6章 メンデルの遺伝学とダーウィンの進化論 メンデル解題:遺伝学の扉を拓いた司祭の物語)

メンデルのエンドウ豆の表現型7つ

メンデルが着目した形質(trait)は、1)種子の形が、丸いかシワシワか、2)種子の色(子葉cotyledonの色)が、黄色か緑か、3)花の色が白か紫か、4)鞘の形が張っているか絞られているか、5)鞘の形が黄色いか緑色か、6)花のつく位置が軸に沿っているか、頂に固まっているか、7)植物丈が長いか短いか、の合計7つです。


(https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Gregor_Mendel_-_characteristics_of_pea_plants_-_english.png)

  1. 花序(かじょ)(ウィキペディア)
  2. 頂性花序
  3. 帯化(たいか)Fasciation(ウィキペディア)
  4. 腋生(えきせい)

メンデルのエンドウ豆の7つの表現型の責任遺伝子の同定

メンデルの遺伝子(広島大学大学院理学研究科附属植物遺伝子保管実験施設)のウェブサイトに、表現型の写真および責任遺伝子の候補がまとめられています。同じ表現型を生みだす複数の遺伝子がある場合もあり、どの遺伝子がメンデルのエンドウ豆の系統に対応したのかが確定できないようです。

  • 染色体1番:種子(子葉)の色
  • 染色体2番:花弁の色
  • 染色体3番:背丈の高低(花のつく位置、鞘の形)
  • 染色体4番:花のつく位置
  • 染色体5番:種子の形鞘の色
  • 染色体6番:鞘の形
  • 染色体7番:該当する表現型なし

独立の法則がなりたつことを考えれば、染色体3番は、背丈の表現型のみが対応するのではないでしょうか。種子の形、鞘の色の責任遺伝子は第5染色体にのっているため、独立の法則が成り立つような実験結果が本当に得られていたのかが気になります。

結果として7つの表現型に対する責任遺伝子のほとんどが異なる染色体上に存在したということは、独立の法則がなりたつという仮説に合うような表現型をメンデルが注意深く選んで実験したということなのではないでしょうか。

種子(子葉)の色(緑か黄色か)を決める遺伝子

  1. Cross-species identification of Mendel’s I locus Armstead et al., Science . 2007 Jan 5;315(5808):73. doi: 10.1126/science.1132912. A key gene involved in plant senescence, mutations of which partially disable chlorophyll catabolism and confer stay-green leaf and cotyledon phenotypes, has been identified in Pisum sativumArabidopsis thaliana, and Festuca pratensis by using classical and molecular genetics and comparative genomics. ‥ Genetic mapping in pea demonstrated cosegregation with the yellow/green cotyledon polymorphism (I/i) first reported by Gregor Mendel in 1866.
  2. Mendel’s green cotyledon gene encodes a positive regulator of the chlorophyll-degrading pathway Yutaka Sato, Ryouhei Morita, Minoru Nishimura, and Makoto Kusaba August 28, 2007 104 (35) 14169-14174
  3. メンデルの緑色の豆の原因を解明 ~クロロフィルを分解する酵素の発見~  2016.9.14 北海道大学 植物は光を吸収するクロロフィルを持つため,葉が緑色をしています。秋の紅葉は,クロロフィルが分解されるために起こる現象です。クロロフィルはマグネシウム(Mg)と結合していますが,クロロフィルの分解はこのマグネシウムが外れることにより始まります。今までマグネシウムを外す酵素(Mg脱離酵素)はわかっていませんでしたが,今回,Mg脱離酵素を決定することに成功しました。興味深いことに,これは植物が緑色を長く保持する(Stay-Green)突然変異体の原因遺伝子として知られていたSGRでした。

鞘の色を決める遺伝子

  1. Genomic region associated with pod color variation in pea (Pisum sativum) Shirasawa et al., G3 Genes|Genomes|Genetics, Volume 11, Issue 5, May 2021. DNA sequences at this genomic location and transcriptome profiles of green and yellow pod lines were analyzed, and genes encoding 3′ exoribonucleases were selected as potential candidates controlling pod color.

参考

  1. メンデル 1866 植物雑種の実験
  2. Johann Gregor Mendel: the victory of statistics over human imagination Martina Raudenska, Tomas Vicar, Jaromir Gumulec & Michal Masarik European Journal of Human Genetics volume 31, pages744–748 (2023)Published: 09 February 2023

 

グルコキナーゼとは?肝臓におけるグルコキナーゼの役割とは?ヘキソキナーゼとの違い

グルコキナーゼとは

グルコキナーゼは、ATPのリン酸基をグルコースの6位の炭素に転移する酵素です。反応式は、

グルコース + ATP → グルコースー6-リン酸 + ADP

細胞に取り込まれたグルコースは、グルコキナーゼによってグルコースー6-リン酸に変えられますので、細胞質中ではグルコ―スの濃度は低く、グルコース-6-リン酸の濃度が高い状態です。この反応は、解糖系の最初のステップです。

  1. グルコース-6-リン酸(ウィキペディア)

解糖系の最初のステップではグルコ―スがグルコース-6-リン酸に変換されます。それを触媒する酵素はヘキソキナーゼと覚えていたので(グルコースは、ヘキソースの一種)、グルコキナーゼという名称には自分は馴染みがありませんでした。

実はヘキソキナーゼには種類があり、グルコキナーゼはヘキソキナーゼのアイソザイムの一つです。アイソザイムというのは同じ反応を触媒するが、タンパク質としては別のもの(アミノ酸配列が異なるもの)。全ての細胞には解糖系が備わっていますが、多くの細胞で働くのはグルコキナーゼではないヘキソースのアイソザイムで、グルコキナーゼは主として肝臓と膵臓に存在しているそうです。

  1. https://www.fujita-hu.ac.jp/~nharada/glyco3.html(生化学 医学部 藤田保健衛生大学)

グルコキナーゼは、hexokinase IV、hexokinase D、ATP:D-hexose 6-phosphotransferaseとも呼ばれます。

  1. グルコキナーゼ(ウィキペディア)
  2. グルコース-6-リン酸(ウィキペディア)

生化学に限りませんが、同じものに対して複数の異なる呼び名があることが多いのでややこしいですね。その一方で、似た名称だけれども全然違うものを指し示すということも頻繁にあります。物と名前を一致させるのは、勉強のイロハのイです。

赤血球ではたらくヘキソキナーゼのアイソザイム、ヘキソキナーゼIのグルコースに対する親和性は高くて、Km=0.05mMです。それに対して、グルコキナーゼKm=5mMと、100倍も親和性が低いという特徴があります。肝臓のヘキソキナーゼ(グルコキナーゼ)のグルコースに対する親和性が低いのは、合目的的であり、血中グルコース濃度が低いときにはあまり働かず、高いときに余剰のグルコースを貯蔵エネルギー(すなわち肝臓グリコーゲンや脂質)にするのに適しています。グルコースー6-リン酸は、解糖系、ペントースリン酸回路、グリコーゲン合成などの出発点(分岐点)として位置します。

  1. マークス臨床生化学 原書第5版 122ページ、278ページ、512ページ

人間の体ってうまく出来ているものなんですね。グルコキナーゼとは逆に、赤血球や神経細胞ではたらくヘキソキナーゼのKm値は低く(すなわち、グルコースへの親和性が高く)、低血糖でグルコースの濃度が低くても働くことができます。

グルコキナーゼのKmが大きい(すなわち親和性が低い)理由:肝臓での働き

一般の細胞内で解糖系が働く際には、ヘキソキナーゼが触媒する反応、グルコースのリン酸化によって生じる産生物グルコース-6ーリン酸は、ヘキソキナーゼを阻害する働きを持ちます。ネガティブフィードバックがかかるわけです。

ところが、肝臓で働くヘキソキナーゼのアイソザイムすなわちグルコキナーゼは、グルコースに対するKm値が大きい(すなわち親和性が低い)ため(?)、このネガティブフィードバック受けません。グルコース-6-リン酸が細胞内でたくさんあってももっとグルコース-6-リン酸を作れてしまうんですね。そうして解糖系を回し続けて、グリコーゲンやトリアシルグリセロールといった貯蔵エネルギーを作るのです。ちなみにグリコーゲンが肝臓に貯蔵されるのに対して、トリアシルグリセロールは超低比重リポタンパク質(VLDL)として肝臓から出て脂肪細胞に取り込まれます。

  1. 集中講義生化学改訂第2版 215ページ
  2. マークス臨床生化学 原書第5版 122ページ、287ページ
  3. 脂質を運ぶリポタンパク質の種類 MSDマニュアル家庭版

グルコキナーゼの核内・細胞質移行の制御

グルコースが不足気味のときは、肝臓でグリコーゲンを作っている場合ではありません。そんなときはグルコキナーゼが働いてもらってはこまるので、肝細胞内のグルコース濃度が低い時には、グルコキナーゼ制御タンパク質(glucokinase regulatory protein; GKRP)がグルコキナーゼに結合して、核へ移行します。つまり細胞質からグルコキナーゼ活性を除去するというわけです。肝細胞内のグルコース濃度が上昇すると、グルコキナーゼ・GKRP複合体は核内から細胞質内へ移行し、GKRPがグルコキナーゼから離れて、グルコキナーゼは活性を持つことができます。

  1. マークス臨床生化学 原書第5版 288ページ
  2. Glucokinase regulatory protein (Wikipedia) also known as glucokinase (hexokinase 4) regulator (GCKR)

量的遺伝学、遺伝統計学、集団遺伝学の入門書、講義動画など

量的遺伝学、遺伝統計学、集団遺伝学の入門書

  1. Genetics and Analysis of Quantitative Traits 1998/1/19 Michael Lynch, Bruce Walsh
  2. Introduction to Quantitative Genetics 1989/5/1  D.S. Falconer 

量的遺伝学のYOUTUBE講義動画

Bruce Walsh

Introduction to Quantitative Genetics by Bruce Walsh International Centre for Theoretical Sciences チャンネル登録者数 5.7万人

講義ノート Introduction to Quantitative Genetics by Bruce Walsh Letcure notes などのキーワードでグーグル検索すると、この講義動画に沿った内容の講義ハンドアウトがネットで引っかかります。YOUTUBEには同じシリーズの他の動画もあります。

Introduction to Population Genetics – Lynn Jorde (2016) National Human Genome Research Institute チャンネル登録者数 4.14万人

  1. A global reference for human genetic variation The 1000 Genomes Project Consortium Nature volume 526, pages68–74 (2015) Open access Published: 30 September 2015

その他

 

遺伝率の計算方法、統計遺伝学入門など

無理ゲー社会など一般書でも「遺伝率」と言う言葉が普通に紹介されていますが、そもそも遺伝率とは何でしょうか。遺伝率は書籍によっては遺伝規定性とも呼ばれます(例:IQの遺伝と教育 A.R.ジェンセン)。

遺伝率とは

遺伝率を定義する以前の、そもそもの話として、量的遺伝学において、

表現型値P=遺伝型値G+環境型値E

というモデル式を仮定します。この式はまだDNAが発見される以前の話です。このモデルが有効だったので、現在に至るまで使われているわけです。

  1. Introduction to Quantitative Genetics by Bruce Walsh(YOUTUBE 28:44~)

遺伝率という言葉は、知能に限らず一般的に、「量的形質」に関する概念として定義されています。

自然界の多くの形質は、メンデル性のような二値形質ではなく、正規分布のような量的な分布にしたがう。これを量的形質と呼び、その遺伝性については伝統的に遺伝率(heritability)で計測されてきた。簡単には、それは表現型分散に占める遺伝分散の割合として定義され、‥

遺伝率 H^2 =VG/VP

表現型分散 VP=遺伝分散VG+環境分散VE

(ゲノム医学のための遺伝統計学 共立出版 付録6.1 量的形質の遺伝学 128~129ページ)

なぜ分散を足し合わせるのかについては、以下の説明が参考になります。独立性を仮定しているわけですね。遺伝子型値という変数と、肝局効果という変数が独立なので、それらの和(つまり表現型値)の分散は、各々の分散の和として書けます。これは、相互作用がある場合の項がゼロになるからです。

Var[X+Y] = Var[X] + Var[Y] + 2∙Cov[X,Y]  で Cov[X,Y]がゼロなので、

Var[X+Y] = Var[X] + Var[Y]

  1. 2012年度前期「(上級)エコノメトリックスI」 (大学院・学部)  エコノメトリックスI」講義ノート 05/15/2012(PDF)

分散 variance:

データのちらばり具合を示す尺度で平均からのデータのずれの2乗を平均したもの。2つの独立な変量の和の分散それらの分散の和に等しいという相加性量的形質の分析にとって最も重要な法則である。

例)表現型値=遺伝子型値+環境効果、表現型分散=遺伝分散+環境分散

育種の原理 北海道立総合研究機構 畜産試験場)

量的形質の遺伝

下の説明が、直感的に理解しやすいと思います。

ある興味のある形質に着目し、優良な親を選抜して掛け合わせるとする。そうして得られた子供集団での表現型値の平均選抜された親集団での平均と同じなら、それは遺伝によって決定されていると考えるだろう。かたや、子供集団での平均が、選抜の効果なく一般集団の平均と同じになるなら、遺伝の関与はなく、環境がすべてを決めているのだろう。(ゲノム医学のための遺伝統計学 共立出版 付録6.1 量的形質の遺伝学 128ページ)

遺伝率とは何ではないか

遺伝規定性(heritability)は、ある特定の個人間の変動(個人差)を規定する遺伝の割合を表す。遺伝性、遺伝率などとも訳されている。これは母集団に関するものであるから、一人の個人のなかの遺伝の割合を表したものではない

(訳注(1)363ページ IQの遺伝と教育 A.R.ジェンセン)

遺伝率の計算方法

Using Falconer’s formula () heritability can be calculated as twice the difference between monozygotic and dizygotic twin correlation (rmz and rdz, respectively), as shown in Equation 1.

H2 = 2(rmz − rdz)           (1)
GWASデータ解析と遺伝率の計算
GWAS:genome-wide association studies
SNP:single nucleotide polymorphism
GRM:genetic relationship matrix
LMM:linear mixed models
GCTA:genome-wide complex trait analysis
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5127448/
  1. Analysis of Heritability Using Genome-wide Data Jacob B. Hall and William S. Bush(Author manuscriptCurr Protoc Hum Genet. 2016 Oct 11; 91: 1.30.1–1.30.10. doi: 10.1002/cphg.25
  2. GCTA: A Tool for Genome-wide Complex Trait Analysis. The American Journal of Human Genetics Volume 88, Issue 1, 7 January 2011, Pages 76-82 (Open access) There has not been any consensus on the explanation of the “missing heritability.” Possible explanations include a large number of common variants with small effects, rare variants with large effects, and DNA structural variation.
  3. Broad-sense heritability in plant breeding Maria Belen Kistner & Flavio Lozano-Isla

一つの変数のうち、ほかの変数に帰せられる分散の割合、r^2、つまり二変数間の相関係数の二乗である

(IQの遺伝と教育 A.R.ジェンセン)

遺伝規定性h^2は、遺伝子型分散に対する表現型分散の割合、すなわち h^2=VG/VPとして定義される。

全表現型分散VP=遺伝成分VG+環境成分VE+V誤差

各々の項はさらに細かく分けられる。

全遺伝子分散VG=家族遺伝分散VGB+家族遺伝分散VGW

全環境分散VE=家族VEB+家族VEW

(参照:IQの遺伝と教育 A.R.ジェンセン 319ページ、320ページ)

遺伝子に関する分散を、全分散(個々に関する分散の和)で割っているので、単純に、遺伝子に関する分散が全分散に占める割合を求めているだけです。

For quantitative traits, heritability can be estimated as 2(rMZ − rDZ) where rMZ refers to the co-twin phenotypic correlation for MZ twins and rDZ refers to the correlation for DZ twins.

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/heritability

  1. Quantitative Genetics  Heritability ndsu.edu Two specific types of heritability can be estimated.
  2. Calculate heritability from an anova result stats.stackexchange.com

統計遺伝学入門

  1. GenomeDataAnalysis2 遺伝統計学・夏の学校 講義実習資料 2023年8月25-27日
  2. Principles of Plant Genetics and Breeding, 3rd Edition George Acquaah ISBN: 978-1-119-62632-9 December 2020 Wiley-Blackwell 848 Pages 初版2007年(PDF)

失われた遺伝率 Missing Heritability

双子研究では高い遺伝率が示されたのに対し、同じ表現型に関してGWASデータに基づいて計算された遺伝率は、ずっと低いということがしばしば起こり、失われた遺伝率の問題として知られています。

MPG Primer: Heritability and SNP-heritability (2020) Broad Institute

 

大腸がんの遺伝と大腸がん検診の重要性

自分は父を大腸がんで亡くしています。90歳近くても足腰も強くて元気でしたが、あるとき突然便秘が酷くなり、市販薬で浣腸しても便が出ず、病院に行って大腸がんがわかりました。がんの組織が大腸の壁で肥大して、便の通り道をふさいでしまっていたために、便が出なくなっていたのです。直ちに入院してステントを入れて大腸の管腔を広げる処置をしましたので便通は可能になったのですが、検査をしてみるとすでにがん細胞が肝臓などに広く転移しており、転移した肝臓のがんを切除して取り除くこともできず、原発巣の大腸のがんを取り除くこともそうなると意味をなさないため、なすすべがないという状態でした。90近くまで頭も体も完全に健康だった父ですが、便秘したことにより末期大腸がんが見つかって、それから3か月もしないで亡くなりました。

消化器系のガンは、末期には食事が消化できなくなりますので、エネルギーを摂取できなくなります。エネルギーがないと人間は生きていけないという当たり前のことを思い知らされました。

大腸がんの恐ろしいところは、手遅れになるまで症状が出ないことです。自覚症状が出たときは、既に手遅れなのです。大腸がん検診がいかに大事かということがわかります。大腸がんは、まず最初に大腸にポリープが形成されてそれが何年もかかってがん化するという過程を経ることが多いようです。ガン化する前のポリープを外科的に切除すれば完治しますので、大腸がんは防げる病気とも言えます。

家族が大腸がんになっている場合には、遺伝的な影響により自分も大腸がんになるリスクがほかの人よりも高くなるので、大腸がん検診(内視鏡検査)を受けたほうが良いと医師に勧められました。

大腸がん

  1. Colorectal cancer The Lancet

遺伝的な大腸がんのリスク

Interindividual genetic differences could account for 40% of the variation in susceptibility to colorectal cancer

Familial Risk and Heritability of Colorectal Cancer in the Nordic Twin Study of Cancer Clinical Gastroenterology and Hepatology Volume 15, Issue 8, August 2017, Pages 1256-1264

Heritable factors account for approximately 35% of colorectal cancer (CRC) risk, and almost 30% of the population in the UK have a family history of CRC. (Guidelines for the management of hereditary colorectal cancer from the British Society of Gastroenterology (BSG)/Association of Coloproctology of Great Britain and Ireland (ACPGBI)/United Kingdom Cancer Genetics Group (UKCGG) Gut Volume 69, Issue 3)

大腸がんのリスク遺伝子

Thirty years of investigations into the genetic causes of colorectal cancer have identified 14 genes that, when mutated, are associated with an increased risk of the disease. Now, a Saudi-US research collaboration has found two more genes, greatly improving the ability of clinicians to identify at-risk individuals, while indicating potential therapeutic options for chemo-therapy-resistant patients. ‥ The results showed two heritable genetic mutations in the genes ATM and PALB2 that were morecommon in cancer patients, suggesting a causal link. (Revealing the missing heritability of colorectal cancer Diagnosis of colorectal cancer may improve following the discovery of two gene mutations. References: AlDubayan, S. et al. The American Journal of Human Genetics 102, 401-414 (2018).)

  1. The missing heritability of familial colorectal cancer Mutagenesis. 2020 Jul; 35(3): 221–231. doi: 10.1093/mutage/gez027 PMCID: PMC7352099

大腸がん検診の重要性

自分の父親がもし定期的に(数年に1回でも)大腸がんの内視鏡検査を受けていれば、切除可能な段階で大腸がん(もしくは大腸ポリープ)が発見できていたのだろうと思います。そうすれば、あと10年くらい(人生100年時代)は生きられたのではないでしょうか。

  • 50代になると大腸がんを発症する方が急増
  • 「血便」「便が細い」など大腸がんと思われる症状が現れる時には、すでにがんは進行

大腸内視鏡検査を受ける頻度は?毎年受けたほうがいい? たまプラーザ南口胃腸内科クリニック 神奈川県横浜市青葉区新石川)

  • 内視鏡検査でほぼ防ぐことが可能
  • 2親等以内の親族(祖父母、両親、兄弟姉妹)が大腸がんになった場合には、40歳になったら検査を受けましょう。

大腸内視鏡検査とは 芦屋おく内視鏡クリニック 兵庫県芦屋市大桝町)

下の動画によると、血便の検査で陽性と分かった人ですら、多くの場合、大腸内視鏡検査をしないのだそうです。医師の説明によれば、肛門から内視鏡を挿入されるので恥ずかしいと感じることと、痛くて苦しいのではないかという思い込みがあることだそうです。羞恥心のせいで助かるはずの命を失うことになるとしたら、とても残念なことです。

  1. Colorectal Cancer #2: Endoscopic Diagnosis and Treatment Doctor’s Insight 10m 00s Broadcast on May 3, 2022 Available until March 31, 2025 www3.nhk.or.jp

 

 

背の高さはどの程度遺伝する?身長を決める遺伝子は何?

日本人に比べるとアメリカ人やヨーロッパ人は背が高いと思います。民族によって平均的な身長が異なるので、背の高さが遺伝的な要因で決まっているのは当たり前のように思えます。日本人の中でも父親が背が高い場合に息子も背が高いということが頻繁にみられるような気がします。背の高さは遺伝するのでしょうか?

下の動画によれば、このキャスターは背が高い家族なのだそうです。最近の研究によれば、背の高さのばらつきの86%は、遺伝的な要因により説明されるそうです(動画4:06付近)。身長を決めるのに関与することが知られている遺伝子は800くらいあるそう(動画4:33付近)。一つ一つの効果は小さいのだそうです。初めて身長に関係する遺伝子として報告されたのはHGMA2遺伝子ですが(4:40)、その貢献は、背が高いバージョンで0.3㎝程度だそう(4:48)。先の86%のうちたった27%しか、知られている800の遺伝子の効果はないそうで、身長を決めるのに関わっている、まだ知られていない多数の遺伝子があるとのことです(5:02)。

BE SMART Is Height Genetic? Season 6 Episode 26 | 6m 7s

最新(2022年)のNature論文の研究で、人間の身長に関与する遺伝部位は出し尽くされたようです。この研究では、500万人以上の人のDNAを調べて、身長に関係する12000以上の部位が見つけられました。これらの部位の差によって、人々の身長のばらつき方の10~40%(人種によって開きがある)が説明できるそうです。
  1. Genome-wide CRISPR screening of chondrocyte maturation newly implicates genes in skeletal growth and height-associated GWAS loci. Journal Cell Geonomics on April 14, 2023. We identified 145 genes that alter chondrocyte proliferation and maturation at early and/or late time points in culture, with 90% of genes validating in secondary screening. 
    1. Your Eventual Height May Be Determined by 145 Genes Medscape Staff July 24, 2023
  2. Yengo, L., Vedantam, S., Marouli, E. et al. A saturated map of common genetic variants associated with human height. Nature 610, 704–712 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05275-y
    1. Scientists Uncover Nearly All Genetic Variants Linked to Height Largest genome-wide association study achieves ‘the impossible’ By ALLESSANDRA DiCORATO | Broad Institute October 14, 2022 Now, by studying the DNA of 5.4 million people, a team led by those same geneticists has done what they thought years ago would be impossible. In the largest study of its kind to date, members of the GIANT consortium — including researchers at the Broad Institute of MIT and Harvard, Harvard Medical School, and Boston Children’s Hospital — have identified more than 12,000 genetic variants that influence height. These variants explain 10 percent to 40 percent of all variation in height, depending on a person’s ancestry. They cluster around parts of the genome involved in skeletal growth.
  3. A meta-analysis of height in 4.1 million European-ancestry individuals identifies ~10,000 SNPs accounting for nearly all heritability attributable to common variants ASHG 2020 Complex Traits and Polygenic Disorders – Posters 2561 –  we perform the largest GWAS of height to date, in 4.1 million individuals of European ancestry.
  4. ‘Landmark’ study resolves a major mystery of how genes govern human height Nearly 10,000 common gene variants influence how tall a person becomes 3 NOV 2020 JOCELYN KAISER Science 
  5. Genetic and environmental influences on human height from infancy through adulthood at different levels of parental education Scientific Reports volume 10, Article number: 7974 (2020) Published: 14 May 2020 In conclusion, in our very large dataset from twin cohorts around the globe, these results provide only weak evidence for the study hypothesis.
  6. Characterizing rare and low-frequency height-associated variants in the Japanese population. Akiyama, M., Ishigaki, K., Sakaue, S., Momozawa, Y., Horikoshi, M. Hirata, M., Matsuda, K., Ikegawa, S., Takahashi, A., Kanai, M. et al.  Nature Communications 10, 4393 (2019). doi: 10.1038/s41467-019-12276-5
  7. 背丈の「失われた遺伝率」が見つかる 2万人分のゲノム解析から、稀な遺伝子バリアントによって形質が受け継がれる仕組みの一端が見えてきた。 Genetic study homes in on height’s heritability mystery Nature (2019-04-23) | DOI: 10.1038/d41586-019-01157-y Linda Geddes (2022 Assessing the contribution of rare variants to complex trait heritability from whole-genome sequence dataがバイオアーカイブに発表されたときの紹介)
  8. How much of human height is genetic and how much is due to nutrition? Molecular biologist Chao-Qiang Lai of the Jean Mayer U.S. Department of Agriculture Human Nutrition Research Center on Aging at Tufts University answers December 11, 2006 For example, say a man 175 cm tall marries a woman 165 cm tall, and both are from a Chinese population with a population mean of 170 cm for men and 160 cm for women. We can predict the height of their children, assuming the heritability is 65 percent for men and 60 percent for women in this population. For a son, the expected height difference from the population mean is: 0.65 x [(175 – 170) + (165 – 160)] / 2, which equals 3.25 cm; for a daughter, the difference is 0.6 x [(175 – 170) + (165 – 160)] / 2, which equals 3 cm. Thus, the expected height of a son is 170 + 3.2, or 173.2 cm, and of a daughter 160 + 3, or 163 cm. On the other hand, environmental effects can add 1.75 cm to a son’s height: 0.35 x [(175 – 170) + (165 – 160)] / 2, and 2 cm to a daughter’s: 0.4 x [(175 – 170) + (165 – 160)] / 2.
  9. Defining the role of common variation in the genomic and biological architecture of adult human height. (PubMed full text) Nat Genet . 2014 Nov;46(11):1173-86. doi: 10.1038/ng.3097. Epub 2014 Oct 5. The 697 variants clustered in 423 loci were enriched for genes, pathways and tissue types known to be involved in growth and together implicated genes and pathways not highlighted in earlier efforts, such as signaling by fibroblast growth factors, WNT/β-catenin and chondroitin sulfate-related genes. We identified several genes and pathways not previously connected with human skeletal growth, including mTOR, osteoglycin and binding of hyaluronic acid.
    1. GIANT study reveals giant number of genes linked to height By Boston Children’s Hospital Communications October 6, 2014
  10. Common SNPs explain a large proportion of the heritability for human height Nature Genetics volume 42, pages565–569 (2010) Published: 20 June 2010
  11. Genetics of human height Brian P. McEvoy, Peter M. Visscher Economics & Human Biology Volume 7, Issue 3, December 2009, Pages 294-306 無料要旨
  12. First common height gene identified 2007 For the first time, scientists have identified one of the many genes which commonly influence our height. The work, which was partly funded by the EU, is published online by the journal Nature Genetics. The scientists studied the DNA of 5,000 people, looking for tiny differences in the genetic code which appeared more often in tall people than shorter people. This revealed that people with a certain version of a gene called HGMA2 were likely to be taller than people with a different version of the gene. The results were confirmed by a follow-up study of over 19,000 people. ‥ Little is known about the precise role of HGMA2, but the scientists believe that it could influence height by causing increased cell production. (HGMA2 ウィキペディア)

日本人の身長に関する研究

  1. 日本人における身長のポリジェニックスコアの地理的多様性 一色 真理子 東京大学理学系研究科 ヒトゲノム多様性研究室 アルバートアインシュタイン医科大学 遺伝学科 Geographic variation in the polygenic score of height in Japan. Mariko Isshiki, Yusuke Watanabe, Jun Ohashi J Hum Genet. 2021;66:1053-1060. 20220628 日本人類遺伝学会 論文紹介
  2. 日本人の身長に関わる遺伝的特徴を解明―19万人の解析から日本人の身長に関わる遺伝的要因の謎に迫る― 本研究は、英国のオンライン科学雑誌『Nature Communications』(9月27日付け)に掲載されました。 理化学研究所東京大学大学院新領域創成科学研究科東京大学医科学研究所日本医療研究開発機構 令和元年10月2日
  3. Akiyama, M., Ishigaki, K., Sakaue, S., Momozawa, Y., Horikoshi, M. Hirata, M., Matsuda, K., Ikegawa, S., Takahashi, A., Kanai, M. et al. Characterizing rare and low-frequency height-associated variants in the Japanese population. Nature Communications 10, 4393 (2019). doi: 10.1038/s41467-019-12276-5The webpage will open in a new tab.
    1. https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/rr/20200110_1/index.html

身体の成長に関する疾患の原因遺伝子の例

FGFR3

Some rare gene variants have dramatic effects on height (for example, variants in the FGFR3gene cause achondroplasia, a rare condition characterized by short stature). For most individuals, though, height is controlled largely by a combination of genetic variants that each have more modest effects on height, plus a smaller contribution from environmental factors (such as nutrition). More than 700 such gene variants have been discovered and many more are expected to be identified. Some of these variants are in genes that directly or indirectly affect cartilage in growth plates, which are areas in the long bones of the legs and arms where new bone is produced, lengthening the bones as children grow. The function of many other height-associated genes remains unknown. https://medlineplus.gov/genetics/understanding/traits/height/

FBN1

acromicric dysplasia, geleophysic dysplasia, Marfan syndrome

GH1

isolated growth hormone deficiency

EVC, EVC2

EVC (Ellis-van Creveld syndrome)

Weyers acrofacial dysostosis

GPC3

Simpson-Golabi-Behmel syndrome

 

  1. Is height determined by genetics? Medline Plus

身体の成長に関係するセルシグナリング分子

成長ホルモン放出ホルモン(GHRH)

GHの合成および分泌においては,成長ホルモン放出ホルモン(GHRH)が主要刺激物質であり,ソマトスタチンが主要抑制物質である。(内分泌系の概要 MSDマニュアル

ソマトスタチン

脳下垂体前葉からの成長ホルモン(GH)の分泌は、視床下部ホルモンによる拮抗的な制御を受けており、成長ホルモン放出ホルモン(GHRH)がGH分泌を促進し、ソマトスタチンが抑制します。

Your pituitary gland normally releases HGH in short bursts (pulses) throughout the day. The release of HGH is mainly controlled by two hormones your hypothalamus releases: growth hormone-releasing hormone (GHRH), which stimulates hGH release, and somatostatin, which prevents (inhibits) HGH release. Several other endocrine hormones also regulate HGH, including insulin-like growth factor 1 (IGF-1). IGF-1 is a major suppressor of GH production, whereas thyroxine, glucocorticoids and ghrelin stimulate HGH release. (https://my.clevelandclinic.org/health/articles/23309-human-growth-hormone-hgh)

  1. Glucocorticoid receptor function in hepatocytes is essential to promote postnatal body growth Genes & Dev. 2004. 18: 492-497

growth hormone (GH)

身長を決める遺伝子として真っ先に思い浮かぶのが「成長ホルモン」です。特に、成長ホルモンが分泌され続ける場合や逆に成長ホルモン受容体が働かないなど成長ホルモンのシグナル経路に異常がある場合には、身長が異常に高くなったり低くなったりします。

For many years, growth hormone (GH) has been known to be the primary hormone responsible for body growth. The tallest man on record (http://www.guinnessworldrecords.com/world-records/tallest-man-ever/), Robert Wadlow, had an untreated pituitary tumor that secreted abnormally high levels of GH []. He grew throughout life, achieving a height of 8 ft., 11 in. at the time of his death. Even today, the tallest people on record tend to achieve their great heights due to untreated pituitary tumors. The reverse is also true. Individuals who, for whatever reason, do not make normal levels of GH as children or have defective GH receptors, are short statured []. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7644140/

成長ホルモンは、下垂体前葉の細胞から分泌され、骨や体の組織の成長を促進します。成長ホルモンの分泌は、胃から分泌されるホルモンであるゲレリン、視床下部から分泌される成長ホルモン放出ホルモンによって促進されます。

  1. GH1 gene growth hormone (PDF) MedLinePlus
  2. 内分泌系の概要 MSDマニュアル 視床下部で合成された神経ホルモンは,専用の門脈系を経て下垂体前葉(腺下垂体)に到達し,下垂体前葉の主要なペプチドホルモン6種の合成および分泌を調節する。
  3. Specification of unique Pit-1 activity in the hGH locus control region Brian M. Shewchuk, Stephen A. Liebhaber, and Nancy E. CookeAuthors Info & Affiliations August 20, 2002 99 (18) 11784-11789 https://doi.org/10.1073/pnas.182418199 The hGH gene cluster spans 48 kb on chromosome 17q22-24 (for details see Fig. 1; ref. 9). This cluster contains the pituitary-expressed hGH-N and four genes expressed in the placenta: Chorionic somatomammotropin-like (hCS-L), hCS-A, hGH-variant (hGH-V), and hCS-B (Fig. 1).

健常者の身長が遺伝で決まると言った場合に、成長ホルモンや成長ホルモン受容体といった、まさに成長にかかわるセルシグナリング分子の寄与はどれくらいなのでしょうか。

インスリン様成長因子1(IGF-1; a.k.a. ソマトメジン-C)

GHはインスリン様成長因子1IGF-1,ソマトメジン-Cとも呼ばれる)の合成を調節し,IGF-1は主として成長を調節する。(内分泌系の概要 MSDマニュアル

GHの主要な役割はIGF-1の分泌ですが、ネガティブフィードバック機構が存在していて、IGF-1はGH放出を抑制します。

growth hormone receptor (GHR)

  1. P10912 · GHR_HUMAN Receptor for pituitary gland growth hormone involved in regulating postnatal body growth. On ligand binding, couples to the JAK2/STAT5 pathway (By similarity).

prolactin receptor (PRLR)

erythropoietin receptor (EPOR)

thrombopoietin receptor (TPOR)

granulocyte-macrophage colony-stimulating factor

receptor, interleukin-3 receptor, interleukin-6 receptor

interleukin-7 receptor (1, 2)

Janus kinase (JAK)

  1. Developmental changes in the human GH receptor and its signal transduction pathwa (PDF) Journal of Endocrinology (2008) 198, 71–82

signal transducer and activator of transcription (STAT)

  1. Growth hormone signaling pathways Growth Horm IGF Res. 2016 Jun; 28: 11–15.  PMC7644140
  2. The Growth Hormone Receptor: Mechanism of Receptor Activation, Cell Signaling, and Physiological Aspects Front Endocrinol (Lausanne). 2018; 9: 35. Published online 2018 Feb 13. doi: 10.3389/fendo.2018.00035 PMCID: PMC5816795
背が高い人もいれば低い人もいる、その人々の身長のバラツキ(身長差)の86%は遺伝的な要因だということは受け入れるとして、残り14%は何で決まるのでしょうか。遺伝以外ということですので、環境(食事、睡眠、運動など)ということになろうかと思います。
そういえば、子供時代、背が低い人は頑張って牛乳をたくさん飲んでいました。背が高い人に聞くと、子供のときに牛乳をたくさんのんだという人もいます。牛乳をたくさんのんで身長をグングン伸ばそうというのはほとんど当然のこととして受け入れてきたような気もしますが、なぜ牛乳を飲むと身長が伸びると言えるのでしょうか。

牛乳をたくさん飲むと身長が伸びるのか?

なんとなく信じ込んでいたのですが、実はそれは事実ではなかったようです。

身長が高くなるには多くの要因があり、牛乳を飲むだけで身長が高くなるわけではありません。(牛乳を飲むと身長が高くなりますか? 乳と乳製品のQ&A 日本乳業協会)

  • 牛乳をたくさん飲んだところで背が伸びる、というわけではありません。その理由は、カルシウムのはたらきは骨を伸ばすことではなく、「骨を強くすること」だからです。
  • 骨をつくるタンパク質と骨を強くするカルシウムをバランスよく摂取することが、身長の伸びにつながるのです。
  • 低身長治療できちんと効果がある、と科学的・医学的に認められたものは成長ホルモン治療のみです。
  • 適度な運動成長ホルモンの分泌も促されるので、結果として運動が身長の伸びに良い影響を与えるといえます。
  • 身長を伸ばすために大切な成長ホルモンは、夜寝ている時に多く分泌されます。そのため夜にしっかり寝ることは成長ホルモンのはたらきを最大限得ることができるという意味で、身長の伸びに効果があるとされています。

(牛乳を飲むと本当に背が伸びるの?寝る子は育つ?身長の伸びに関する噂のウソホント)

牛乳「だけ」で背が伸びるわけではないというのが実際的なところのようです。カルシウムは骨の材料の一部で、骨はカルシウムだけでなくコラーゲンというタンパク質からできていますのでタンパク質も大事です。また成長を促すホルモンが分泌される必要もあるため、運動や睡眠も大事ということになります。

  1. 「牛乳を飲むと身長が伸びる」は本当か…伸びない原因の考察 【管理栄養士が解説】身長を伸ばすために、牛乳を飲むのは効果的な方法でしょうか? 牛乳は骨の主成分であるカルシウムと、筋肉を作るたんぱく質を豊富に含みますが、残念ながら牛乳だけで背は伸びません。その原因と身長を伸ばすために必要なことを解説します。 更新日:2022年02月10日 平井 千里 執筆者:平井 千里

牛乳を飲むと身長は伸びる

牛乳を脳と身長が伸びると長年信じてきたのには理由があるはずで、実際、牛乳の成長における効果を示した研究もあるようです。

  1. 乳を飲むと背が伸びる! 一般財団法人Jミルク

成長の時期

人間の体は、生まれてから一様に伸びていくわけではありません。身長が急激に伸びる時期というものがあります。

一生の中で身長が伸びる時期は2回あります。1回目は赤ちゃんのとき(第一次性徴)です。2回目は思春期のとき(第二次性徴)で、女子は11歳で約8㎝、男子は13歳で約9㎝伸びると言われています。https://www.mikuriya-dental.com/

 

During puberty, hormones are essential for regulating body growth. These include thyroid hormones, human growth hormones, and sex hormones such as testosterone and estrogen.  https://medicover-genetics.com/the-genetics-of-height/

成長期が何歳頃かに関しては個人差があります。一般的には中学生頃なのだと思いますが、自分は中学のときは背が低いほうで、高校に入って以降、背が伸びました。

  1. 中高生が「背を伸ばすには牛乳」だけではNGの理由 カルシウムを「失う」食習慣をしていませんか 佐藤 智春 : 予防栄養コンサルタント 著者フォロー 2021/11/28 15:00 東洋経済ONLINE タンパク質の多い食事は、尿中からカルシウムが多く排泄されるので、成長期には、「多めのタンパク質には多めのカルシウム」という簡単な法則があります。

睡眠と成長

  1. 背が伸びない中高生に多い「NGな睡眠習慣」の中身 成長ホルモンの分泌に必要なのは「闇の時間」 黒川 伊保子 : 人工知能研究者、脳科学コメンテイター、感性アナリスト、随筆家 著者フォロー 2021/11/07 15:00 東洋経済ONLINE

知能とポリジェニックスコアの論文

Doust, C., Fontanillas, P., Eising, E. et al. Discovery of 42 genome-wide significant loci associated with dyslexia. Nat Genet 54, 1621–1629 (2022). https://doi.org/10.1038/s41588-022-01192-y

2022. Okbay, A., Wu, Y., Wang, N. et al. Polygenic prediction of educational attainment within and between families from genome-wide association analyses in 3 million individuals. Nat Genet 54, 437–449 (2022). https://doi.org/10.1038/s41588-022-01016-z

2022. Abdellaoui, A., Dolan, C.V., Verweij, K.J.H. et al. Gene–environment correlations across geographic regions affect genome-wide association studies. Nat Genet 54, 1345–1354 (2022). https://doi.org/10.1038/s41588-022-01158-0 educational attainment polygenic scores capture gene–environment correlations

Jansen PR, Nagel M, Watanabe K, Wei Y, Savage JE, de Leeuw CA, van den Heuvel MP, van der Sluis S, Posthuma D. Genome-wide meta-analysis of brain volume identifies genomic loci and genes shared with intelligence.  Nat Commun. 2020 Nov 5;11(1):5606. doi: 10.1038/s41467-020-19378-5.
PMID: 33154357

Evidence for Recent Polygenic Selection on Educational Attainment and Intelligence Inferred from Gwas Hits: A Replication of Previous Findings Using Recent Data by Davide Piffer Department of Biology, Tuebingen University, 72074 Tuebingen, Germany Psych 2019, 1(1), 55-75; https://doi.org/10.3390/psych1010005 Published: 28 March 2019

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