脳と腸の軸：腸内細菌がなければ、私たちの頭は完全に成長しない

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腸内細菌は脳と精神に影響を与える
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脳と腸の軸：腸内細菌がなければ、私たちの頭は完全に成長しない

https://www.nzz.ch/wissenschaft/ohne-die-bakterien-im-darm-wuerden-wir-im-kopf-nie-ganz-erwachsen-werden-ld.1771395


日常生活での経験は腸に影響を与える。腸内細菌は私たちの経験に影響を与える。腸内細菌は私たちの恐怖心を取り除き、幸せにしてくれるのだ。

エヴリーン・ガイザー (文), アンニャ・レムケ (イラスト)
20.01.2024, 05.30 a.m. 5分

脳を覗く
脳の研究結果は、私たち自身の見方を変えつつある。この連載では、私たちの日常生活を説明する脳と経験のつながりについて解説する。

"自分の研究企画書が評価されるのを待つとき、脳がいかに胃に強く影響しているかを実感する"。これは研究者のマイケル・ガーションが言ったとされる言葉である。彼にとっては、緊張したときの胃のムカムカ感も研究テーマだった。そして、彼は私たちの腸を "第二の脳 "と呼んだ。

1990年代当時、この第二の脳の重要な部分はまだまったく知られていなかった。今日、私たちは知っている： 脳は腸に影響を与えるだけでなく、その逆もまた然りなのだ。マイクロバイオームと呼ばれる腸内細菌やウイルスが重要な役割を果たしているのだ。

便中のDNAの99％は微生物に由来する
19世紀、近代医学のパイオニアの一人であるルイ・パスツールは、微生物が病気を引き起こすだけでなく、有益である可能性もすでに疑っていた。しかし、彼は私たちの体内にどれだけの微生物がいるのか知らなかった。微生物学者はペトリ皿の中で生き残ったバクテリアだけを分析していた。しかし、腸内細菌は酸素に触れるとすぐに死んでしまう。

21世紀初頭、ある技術開発が微生物学者の手法を大きく変えた。DNAとして知られる細胞内の遺伝情報が初めて、包括的かつ迅速に分析できるようになったのだ。ヒトの糞便に含まれる遺伝物質の99パーセントは、ヒト由来でも食物由来でもなく、微生物由来だったのである！これは、私たちの体内にある "第二の脳 "に新たな光を当て、生物学研究の新時代の幕開けとなった。

マイクロバイオームは人間の指紋と同じように個性的である
今日、私たちの腸内だけでも2～3キログラムの微生物が生息しており、その中には1000種類以上の細菌が含まれていることがわかっている。その構成は、人の指紋と同じくらい個性的である。私たちはマイクロバイオームにおいて、50種類ほどのバクテリアしか仲間と共有していない。

マイクロバイオームがあまりに多様であるためもあり、科学者たちはもはやマイクロバイオーム内の個々の細菌を研究することはない。「今日では、バクテリアの消化産物が生物にどのような影響を与えるかに集中しています」とジョン・クライアンは言う。彼はアイルランドのコーク大学で、マイクロバイオームが脳と精神に及ぼす影響を研究している。

"無菌 "動物がマイクロバイオームの影響の証拠となる
神経科学者のクライアンにとって、ひとつはっきりしていることがある。少なくとも、マウスを使った研究はそれを示唆している。ヒトとは異なり、クライアンは微生物が脳に及ぼす影響を直接操作することができる。彼はこの目的のために無菌、つまり雑菌のない動物を使う。

これらの動物は帝王切開で生まれるので、産道でバクテリアに接触することはない。その後、完全に無菌の環境で飼育される。そのため体内には微生物がおらず、腸内も完全に無菌状態である。清潔そうに聞こえるが、大きな問題がある。

動物たちの行動が目立つのだ。仲間を避け、神経質になる。お腹の調子が悪いかどうかはわからない。しかし、実験では、他のマウスよりも早く不安になり、学習が遅れることは明らかに測定可能である。

無菌状態の動物にバクテリア、いわゆるプロバイオティクスを与えると、勇気が出て学習能力が高まる。さらに、これらの動物で腸壁の神経と脳の間の信号伝達が遮断されると、動物は以前と同じように不安になる。これは、微生物が腸内の神経系を介して脳に、ひいては動物の行動に影響を与えている証拠である。

マイクロバイオームがないとマウスの脳は成熟しない
しかし、無菌マウスは、後年、腸内に微生物が繁殖しても、自然界で飼育されている同種のマウスのようにはならない。微生物なしで育つと、脳の解剖学的構造に永続的な影響が出るからだ。

脳の神経細胞の形が変わり、全体的に発達する数が少なくなる。しかし何よりも、微生物がいないということは、動物の脳が有害物質から十分に保護されていないことを意味する。ミクログリアとして知られる脳の免疫細胞が十分に発達していないのだ。

ミクログリアと呼ばれる脳の免疫細胞が十分に発達していないのである。動物に、通常は腸内細菌によって産生される脂肪酸を与えたときだけ、脳のミクログリアはさらに成熟する。しかし神経細胞は回復しない。

マウスは人間ではないし、完全な無菌環境で育つ人間もほとんどいない。米国ハーバード大学の心理学者エリザベス・フェルプスは、人間においても腸内細菌と精神に関係があるかどうかを調査した。

不安傾向の人には特徴的なマイクロバイオームがある
彼女の実験では、被験者は恐怖と幸福の顔を交互にスクリーンに映し出された。不安な顔が現れるたびに、被験者は手首に軽い電気ショックを受けた。

そのうちに、被験者は怖い顔を見るやいなや警戒するようになった。汗をかき始め、皮膚の電気伝導度が変化した。

ちなみに、科学者たちは実験後、この恐怖条件付けの効果を元に戻さなければならなかった。これは倫理委員会の規定によるものである。条件付けを解除するために、研究者たちは電気ショックを与えずに恐怖の表情を被験者に数回見せた。

すべての被験者が等しくこの実験の影響を受けたわけではない。不安の強い被験者は、顔と電気ショックの関連性をより早く学習し、また、より早く汗をかき始めた。

また、これらの不安な被験者は、不安の少ない被験者とは異なるマイクロバイオームを持っていた。しかし、これは個々の細菌によって決定することはできなかった。マイクロバイオームはあまりにも多様であるためだ。

ハーバード大学の研究では、不安な人々が特徴的なマイクロバイオームを持っていたのか（理由はどうであれ）、あるいは特徴的なマイクロバイオームが被験者をより不安にさせたのかは不明である。

精神生物学的食事がストレスを軽減
神経科学者のクライアンは、マイクロバイオームを変えることで自分の経験に影響を与えることができることを示したいと考えている。彼は、いわゆる "サイコバイオティック・ダイエット "を提唱している。これは、繊維質を多く摂り、精製された砂糖を控え、せいぜい発酵食品を摂るというものだ。繊維質を多く摂れば摂るほど、マイクロバイオームの多様性が高まる。

これが健康的な食事法であることは論を待たない。繊維はプレバイオティクスとしても知られ、腸内細菌の餌となり、揮発性脂肪酸に変換する。脂肪酸は血糖値を調整し、抗炎症作用がある。また、腸壁、ひいては全身を毒素から守ってくれる。しかし、脂肪酸は精神にも影響を与えるのだろうか？

昨年、クライアンと彼のチームは科学雑誌『ネイチャー・モレキュラー・サイキアトリー』に、サイコバイオティクス食が精神に及ぼす影響を示す新しい研究を発表した。被験者は4週間、食事の一部として繊維質を多く摂取しなければならなかった。

被験者がガイドラインを厳守すればするほど、その後のストレスは軽減された。しかし、著者自身は、この結果は慎重に解釈すべきであると警告している。この研究は短期間であり、効果も小さい。しかし、ストレスを感じることが多い人は、試してみる価値があるかもしれない。次の食事で野菜を少し多めに摂れば、腸内の有益な微生物に栄養を与えるだけでなく、精神的にも良いことがあるかもしれない。

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