社会性の発達に関わる腸と脳のつながりを発見

社会性の発達に関わる腸と脳のつながりを発見

https://scitechdaily.com/scientists-uncover-a-gut-brain-connection-for-social-development/

TOPICS:発生生物学免疫学ミクログリア神経科学オレゴン大学ゼブラフィッシュ
By UNIVERSITY OF OREGON DECEMBER 31, 2022

ヒトの微生物構成
イラストは、ヒトの微生物構成を表している。ゼブラフィッシュを用いた最近の研究によると、腸内細菌は、社会的行動を制御する脳回路の余分な接続を刈り取るプロセスに関与していることが明らかになった。この刈り込みは、正常な社会的行動の発達に不可欠である。出典：国立ヒトゲノム解析研究所

社会性を身につけるために、ゼブラフィッシュは腸を信頼する必要がある。

オレゴン大学の新しい研究により、腸内細菌が特殊な細胞に働きかけ、社会行動を制御する脳回路の余分な接続を剪定することが明らかにされた。この刈り込みは、正常な社会的行動の発達に不可欠である。

研究チームはまた、これらの「社会的」ニューロンは、ゼブラフィッシュとマウスで類似していることも明らかにした。このことは、この発見が種を越えて伝達される可能性を示唆しており、さまざまな神経発達障害の治療法への道を開く可能性がある。

「オレゴン大学の神経科学者ジュディス・アイゼンは、神経科学者フィリップ・ウォッシュボーンと共にこの研究を主導しました。"それはまた、より大きく、より毛深い動物で起こっていることに光を当てています。"

研究チームは、PLOS BiologyとBMC Genomicsに掲載された2つの新しい論文で、彼らの発見を報告しています。

社会行動は脳の多くの部位が関与する複雑な現象であるが、ウォッシュボーン教授の研究チームは、ある特定の社会的相互作用に必要なゼブラフィッシュの脳内ニューロン群を以前に同定している。通常、2匹のゼブラフィッシュがガラスの仕切り越しに互いを見た場合、接近して並んで泳ぎます。しかし、このニューロンを持たないゼブラフィッシュは関心を示さない。

今回、研究チームは、腸内の微生物と脳のこのニューロンをつなぐ経路を発見した。健康な魚では、腸内細菌がミクログリアと呼ばれる細胞を刺激して、ニューロン間の余分なリンクを剪定していたのである。

剪定は、健全な脳の発達の正常な一部である。しかし、カウンターの上の散乱物のように、余分な神経接続は、本当に重要な神経接続の邪魔になり、結果としてメッセージが混乱することになる。

腸内細菌を持たないゼブラフィッシュでは、刈り込みが起こらず、社会性が損なわれていたのです。

「ウォッシュボーン氏は、「我々は、マイクロバイオームが、発達中の多くの事柄に影響を与えることを、以前から知っていました。「しかし、マイクロバイオームが脳にどのような影響を与えるかについては、これまであまり具体的なデータがありませんでした。我々は、その境界線を押し広げるために、かなりのことをしました。

研究チームは、2つ目の論文で、マウスとゼブラフィッシュに共通すると思われる、この社会性ニューロンのセットの2つの決定的な特徴を明らかにしています。1つは、これらの細胞は、類似の遺伝子がオンになっていることで識別できることである。これは、両種の脳で同様の役割を担っている可能性を示す手がかりである。このような兆候を利用して、異なる脳でこの役割を果たすニューロンを特定できるかもしれない。もうひとつは、「マウスで同じ遺伝子標識をもつニューロンが、ゼブラフィッシュの社会ニューロンとほぼ同じ脳の位置にあることです」とアイゼン研究員は語る。

この発見により、研究者たちは、ゼブラフィッシュでの研究がマウスやヒトに応用できると確信している。ゼブラフィッシュは、神経回路が形成される様子を、透明な魚体を通して観察できるため、脳の発達の本質を研究することが容易なのだ。研究者たちは、ゼブラフィッシュから得た知見を、他の種を理解するための出発点として利用することができます。

腸内細菌群の乱れと神経シナプスの剪定不全の両方が、自閉症スペクトラム障害のような様々な神経精神疾患と関連していることが分かっています。

EisenとWashbourneの研究室のポスドクで、PLOS Biology論文の筆頭著者であるJoseph Brucknerは、「もしこれらを結びつけることができれば、様々な疾患に対するより良い治療法を促進できるかもしれません」と語っています。次のステップは、細菌とミクログリアを結びつけている分子を突き止め、微生物と行動の間の経路をさらに詳細にマッピングすることである。

参考文献

"The microbiota promotes social behavior by modulating microglial remodeling of forebrain neurons" by Joseph J. Bruckner, Sarah J. Stednitz, Max Z. Grice, Dana Zaidan, Michelle S. Massaquoi, Johannes Larsch, Alexandra Tallafuss, Karen Guillemin, Philip Washbourne and Judith S. Eisen, 1 November 2022, PLOS Biology.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3001838

"A conserved transcriptional fingerprint of multi-neurotransmitter neurons necessary for social behavior" by Denver Ncube, Alexandra Tallafuss, Jen Serafin, Joseph Bruckner, Dylan R. Farnsworth, Adam C. Miller, Judith S. Eisen and Philip Washbourne, 2022年9月29日、BMC Genomics（ゲノム）。
DOI: 10.1186/s12864-022-08879-w

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