大人になると身長がのびなくなるのはなぜ？

仕組みの科学

骨の長軸方向の成長は、骨端と骨幹の間に挟まれた成長板（骨端軟骨）で行われる。ここには軟骨細胞が層状に整列しており、上から静止軟骨層、増殖軟骨層、肥大軟骨層、石灰化層という並びをとる。増殖軟骨層で細胞が縦方向に分裂して数を増し、肥大軟骨層で体積を増して押し出され、最終的に石灰化して骨に置き換わる。この結果、骨端側は元の位置にとどまったまま骨幹側だけがどんどん長くなり、身長が伸びるという寸法だ。

この過程を制御するのが脳下垂体前葉の成長ホルモンGHと、肝臓や軟骨細胞そのものが産生するインスリン様成長因子IGF-Iだ。京都大学の研究チームは、TRPM7という陽イオンチャネルを通じて軟骨細胞に自発的に流入するカルシウムイオンが、この増殖と分化を正常に進めるうえで欠かせないことを2019年に報告した。細胞内のイオン濃度変化が発生の時計を刻む、という新しい視点を与えた研究である。ホルモンとイオン、遺伝子と細胞、多層の制御が一つの成長板の中で並行して働いている。

歴史と発見

「なぜ身長は止まるのか」は古代から観察されてきたテーマだが、機構的な理解は近代の解剖学と組織学の発展を待つ必要があった。19世紀後半から20世紀初頭にかけて、欧州の解剖学者たちが長管骨の端に成長板と呼ばれる軟骨帯があり、その中で細胞が層状に増殖・肥大・石灰化していく順序を観察した。1930年代には成長ホルモンが下垂体前葉から分泌されるタンパク質として同定され、1950年代からは低身長症に対する成長ホルモン補充療法の萌芽が始まる。

1990年代以降、遺伝子工学の進展でIGF-I、FGF、BMPなど成長板を制御するシグナル因子の一覧が急速に整った。近年では東京大学の研究によって、胎生期の細胞が骨になるか軟骨になるかを決める運命づけメカニズムが分子レベルで明らかにされつつある。また京都大学医学部附属病院整形外科の骨格形成研究では、成長板の細胞内シグナルとイオンチャネルの新しい関係が示された。19世紀の顕微鏡から21世紀のゲノム編集まで、身長の伸びと停止は生命科学の縮図のように議論の場を提供してきたのだ。

もう一歩先

成長板閉鎖のタイミングは個人差が大きく、性別や遺伝的背景、栄養状態、内分泌疾患の有無で前後する。一般に女子は思春期のスパートを早く迎え骨端線閉鎖も早い傾向にあり、男子はやや遅い。低身長症では成長ホルモンの分泌不全や受容体異常、SHOX遺伝子欠失、ターナー症候群など様々な原因があり、成長ホルモン補充療法が保険適用となっている。適切な診断のためには手根骨のX線で骨年齢を測り、成長曲線から予測される最終身長との差を評価する流れが基本だ。

成長板が閉鎖した後の骨は縦方向には伸びなくなるが、皮質の厚みや骨梁のリモデリングは生涯続き、老後の骨粗鬆症予防にはこの成人期以降の骨代謝管理が鍵となる。近年は再生医療の分野で、多能性幹細胞から軟骨細胞や成長板類似組織を作る研究も進んでおり、ヒト胚性幹細胞由来の骨発生過程を試験管内で再現する系も報告されつつある。閉鎖した骨を再び伸ばすという発想は現時点では現実的でないが、成長板の仕組みそのものは、老化や骨疾患を理解する共通の入り口として研究され続けている。