ミトコンドリアの主な働きは、栄養素と酸素からATP（アデノシン三リン酸、生命活動のエネルギー源）を作り出すことです。心臓や骨格筋などエネルギー消費の大きい組織に多く存在し、体を動かすエネルギーを供給しています。この記事では、ATP産生の仕組みから、近年注目されるATP以外の役割、体内での働き方の違いまで、臨床検査技師の視点も交えて解説します。ミトコンドリアの基本的な定義や構造についてはミトコンドリアとは？簡単にわかる構造・仕組みと働きで解説しています。
この記事でわかること
- ATP産生： ミトコンドリアの主な働きは、栄養と酸素からATP（生命活動に必要なエネルギー）を作り出すことです
- 臓器ごとの違い： 心臓や骨格筋などエネルギー消費が大きい組織ほど、ミトコンドリアが多く存在する傾向があります
- ATP以外の役割： カルシウム濃度の調節や細胞内の情報伝達など、エネルギー産生を超えた働きも報告されています
- 熱を作る働き： 一部の脂肪細胞では、ATPを作らずに直接熱を生み出す働きも担っています
- 働きの低下： 加齢や生活習慣により働きが低下すると不調につながる可能性が研究されていますが、断定できる段階ではありません
ミトコンドリアの働きとは？ATPを作り出す仕組み
ミトコンドリアの主な働きは、呼吸で取り込んだ酸素と、食事から得た栄養素（糖・脂質など）を材料に、ATPと呼ばれる物質を合成することです（出典：NIH National Human Genome Research Institute）。ATPは細胞が体を動かす・体温を保つ・考えるといった、あらゆる生命活動に直接使われるエネルギー源であり、細胞内にはこのATPを大量かつ効率よく作り出すための仕組みが備わっています。
具体的には、栄養素を分解する過程で生じた電子を、ミトコンドリア内膜に並ぶ「電子伝達系」と呼ばれるタンパク質群に受け渡し、その過程で生まれる水素イオンの濃度差を利用して「ATP合成酵素」という酵素がATPを合成します。この一連の反応は「酸化的リン酸化」と呼ばれ、酸素を使わない解糖系だけの反応に比べて、同じ量の栄養からより多くのATPを作り出せる効率の良い仕組みです（臨床検査技師の視点：血液検査で測定する乳酸値は、この酸化的リン酸化がうまく働かず、酸素を使わない解糖系に偏った際に上昇しやすい数値のひとつです）。
消費エネルギーの多くをこの仕組みでまかなっているため、細胞内のミトコンドリアの数や働きは、その細胞がどれだけエネルギーを必要とするかによって大きく変わります。
ミトコンドリアが多い臓器・少ない臓器
ミトコンドリアの数は、細胞・組織によって大きく異なります。筋肉を例にとると、常に収縮を続ける心筋（心臓の筋肉）、次いで骨格筋、そして血管や内臓の壁を作る平滑筋の順に、ミトコンドリア量の指標となる酵素（クエン酸合成酵素）の活性が段階的に低くなることが、成人組織サンプルを対象とした研究で報告されています（心筋222、骨格筋115、平滑筋48μmol/g/分、いずれも平均値）（PMID:24906913）。エネルギー消費の大きい組織ほどミトコンドリアが多いという傾向が、数値としても裏付けられています。
このほか、脳や腎臓もエネルギー消費が大きい臓器として知られ、ミトコンドリアの働きが低下した際に症状が現れやすい部位でもあります（出典：NIH National Human Genome Research Institute）。一方、酸素の運搬を担う赤血球は成熟する過程でミトコンドリアを失っており、体内でも数少ないミトコンドリアを持たない細胞として知られています。
（臨床検査技師の考察）体温を保つ働きが大きい臓器ほど、エネルギー産生を担うミトコンドリアも多いと考えられ、体温とミトコンドリアの活動量には関連があるとみられます。ただし、この関連を疾患リスクの高低にまで直接結びつけて語れる段階にはなく、たとえば「がんとミトコンドリア」というテーマについては、別記事で研究段階の知見を整理して扱う予定です。※確認中
Q. ミトコンドリアは体のどこに多いですか？
A. 心臓や骨格筋など、エネルギー消費が大きい組織に多く存在します。反対に赤血球のように、成熟の過程でミトコンドリアを失う細胞もあります。
ATP以外の役割｜カルシウム調節・シグナル伝達
ミトコンドリアは長らく「細胞の発電所」、つまりATP産生だけを担う小器官として説明されてきました。しかし2026年現在の研究では、ATP産生はミトコンドリアが持つ働きの一部にすぎないという理解が広がっています。
コロンビア大学のミトコンドリア研究グループが2023年に発表したレビューでは、ミトコンドリアを単なるエネルギー産生装置として単純化する見方そのものを見直す必要があると指摘されています（PMID:37100996）。同様に2018年に発表された代謝研究のレビューでも、ミトコンドリアはATP産生に加えて、脂質やアミノ酸といった細胞を構成する物質の合成、細胞内のカルシウム濃度の緩衝、そして古くなった細胞を計画的に排除する仕組み（アポトーシス）の実行にも中心的な役割を果たすと報告されています（PMID:29950572）。
つまりミトコンドリアは、単にエネルギーを作るだけでなく、細胞の状態を監視し、必要に応じて他の細胞内小器官や核へ情報を伝える「シグナル伝達の拠点」としての側面も持つ、という見方です。健康情報の中で語られる「ミトコンドリアを整える」といった表現の背景には、こうした多面的な役割への関心の高まりがあると考えられますが、特定の成分や方法でこれらの働きを強化できると断定する根拠は現時点では確立されていません。
Q. ATP以外にミトコンドリアにはどんな働きがありますか？
A. 細胞内のカルシウム濃度の調整、脂質やアミノ酸の合成、老化した細胞を排除する仕組み（アポトーシス）への関与など、エネルギー産生以外の役割も報告されています。
熱を作る働き｜褐色脂肪細胞とミトコンドリア
ミトコンドリアの働きの中には、ATPを作らずに直接「熱」を生み出すものもあります。全身の脂肪細胞の大部分を占める白色脂肪細胞とは別に、褐色脂肪細胞と呼ばれる脂肪細胞には、ミトコンドリアが特に多く含まれています。
この褐色脂肪細胞のミトコンドリアには、「UCP1（脱共役タンパク質1）」という特殊なタンパク質が存在します。通常、ミトコンドリアはプロトン（水素イオン）の濃度差を利用してATPを合成しますが、UCP1が長鎖脂肪酸によって活性化されると、このプロトンの流れをATP合成に使わずそのまま熱として放出する仕組みが働きます（PMID:23063128）。これが、寒冷環境下で体を震わせずに体温を維持する「非ふるえ熱産生」と呼ばれる仕組みの中心的なメカニズムです。
新生児や小型の哺乳類で褐色脂肪組織の割合が高いことが知られていますが、成人でも鎖骨や首まわりなどに褐色脂肪組織が存在することが確認されています。
Q. 体温を作るのもミトコンドリアの働きですか？
A. はい。褐色脂肪細胞のミトコンドリアはUCP1というタンパク質の働きにより、ATPを作らずに直接熱を生み出し、体温維持に貢献しています。
働きが低下するとどうなるか
ミトコンドリアの働きは、加齢や生活習慣、心理的なストレスなどの影響を受けて変化することが研究されています。たとえば心理的ストレスがミトコンドリアの構造や機能に影響を与えうるという学術的な報告もあります（PMID:29389735）。ただしこの報告が対象とする研究の多くは動物実験であり、ヒトの疲労感や体調不良とミトコンドリアの状態を直接結びつけて説明できる段階にはありません。
血液検査の指標としては、ミトコンドリアでのエネルギー産生がうまく働かない場合に、乳酸値が上昇しやすいことが知られています（臨床検査技師の視点：乳酸値は運動後の一時的な上昇と、慢性的な機能低下による上昇を区別する必要があり、数値だけで判断できるものではありません）。ミトコンドリアの働きの低下や老化との関わりについては、次の記事で詳しく整理します。
強い疲労感や原因不明の体調不良が続く場合は、自己判断せずに医療機関を受診することをおすすめします。
まとめ｜今日からできること
ミトコンドリアの主な働きは、栄養と酸素からATPを作り出すことですが、それだけにとどまらず、細胞内のカルシウム調節や情報伝達、熱産生など、多面的な役割を担っていることが近年の研究でわかってきています。
エネルギー消費の大きい心臓や骨格筋にミトコンドリアが多く存在する一方、その働きは加齢や生活習慣によって変化しうるものです。ミトコンドリアの働きを維持するための生活習慣や運動、成分については、別記事で詳しく解説する予定です。まずは今回紹介した「働きの仕組み」を押さえておくことが、今後の情報を理解する土台になります。
ミトコンドリアの働きに関するよくある質問
Q. ミトコンドリアの働きが悪くなると疲れやすくなりますか？
A. ミトコンドリアの働きの低下と疲労感の関連は研究が進められている段階で、断定はできません。強い疲労が続く場合は医療機関に相談することをおすすめします。
Q. ミトコンドリアが多い人・少ない人の違いは何ですか？
A. 同じ人の中でも細胞の種類によってミトコンドリアの数は異なります。個人差については加齢や運動習慣との関連が研究されていますが、明確な基準値があるものではありません。
Q. ミトコンドリアの数は運動で増えますか？
A. 有酸素運動がミトコンドリアを増やす仕組みに関わることが報告されています。具体的な方法は別記事で解説予定です。
Q. ミトコンドリアの働きは検査で数値として調べられますか？
A. ミトコンドリアの数や働きそのものを直接測る一般的な検査項目はありませんが、乳酸値など間接的な指標はあります。詳しくは別記事で解説します。
参考情報
- Fedorenko A, Lishko PV, Kirichok Y. Mechanism of fatty-acid-dependent UCP1 uncoupling in brown fat mitochondria. Cell. 2012.（PMID:23063128）
- Park SY, et al. Cardiac, skeletal, and smooth muscle mitochondrial respiration: are all mitochondria created equal? Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2014.（PMID:24906913）
- Monzel AS, Enríquez JA, Picard M. Multifaceted mitochondria: moving mitochondrial science beyond function and dysfunction. Nat Metab. 2023.（PMID:37100996）
- Spinelli JB, Haigis MC. The multifaceted contributions of mitochondria to cellular metabolism. Nat Cell Biol. 2018.（PMID:29950572）
- Picard M, McEwen BS. Psychological Stress and Mitochondria: A Conceptual Framework. Psychosom Med. 2018;80(2):126-140.（PMID:29389735）
- NIH National Human Genome Research Institute「Mitochondria」
- Picard Lab（コロンビア大学 ミトコンドリア心理生物学研究室）
