腸内細菌が脳の健康に影響、マウスの実験で明らかに
腸内細菌が、短鎖脂肪酸などの化合物を生成することによって、全身の免疫細胞の挙動に影響を与えることがわかった、という米国セントルイス・ワシントン大学医学校からの研究報告。これには、脳組織に損傷を与え、アルツハイマー病などの神経変性疾患を悪化させる可能性のある脳内の免疫細胞も含まれる。
「若いマウスに抗生物質をわずか 1 週間投与したところ、腸内微生物叢、免疫反応、加齢に伴って蓄積するタウと呼ばれるたんぱく質に関連する神経変性の重症度に恒久的な変化が見られた」と研究者は言う。「興味深いのは、腸内微生物叢を操作することで、脳に直接何も入れずに脳に影響を与えることができるということである。」
研究チームは、腸内微生物叢が原因となる役割を果たしている可能性があるかどうかを判断するために、アルツハイマー病のような脳損傷と認知障害を発症しやすいマウスを作成し、その腸内微生物叢を変更した。このマウスは、ヒト脳タンパク質タウの変異型を発現するように遺伝子操作されており、タウが蓄積し、生後9か月までにニューロンに損傷を与え、脳の萎縮を引き起こす。このマウスはまた、アルツハイマー病の主要な遺伝的リスク因子であるヒトAPOE遺伝子の変異型を持っていた 。APOE4変異型のコピーが 1 つある 人は、より一般的な APOE3変異型を持つ人よりも、この疾患を発症する可能性が 3～4 倍高くなる。
この遺伝子組み換えマウスは、出生時から無菌状態で飼育された場合、腸内微生物叢を獲得せず、40 週齢での脳の損傷は、正常な微生物叢を持つマウスの脳よりもはるかに少ないことが示された。
このマウスを通常の非無菌条件下で飼育すると、正常な腸内微生物叢が発達した。しかし、生後 2 週間で抗生物質を投与すると、腸内微生物叢の細菌組成が永久的に変化した。雄マウスでは、40 週齢で明らかな脳損傷の量も減少した。この腸内微生物叢の変化による保護効果は、高リスク のAPOE4変異型を持つ雄マウスよりもAPOE3変異型を持つ雄マウスの方がより顕著であり、おそらくAPOE4の有害な影響が 保護の一部を打ち消したためだと研究者らは述べている。抗生物質治療は、雌マウスの神経変性に有意な影響を与えなかった。
さらなる実験により、特定の種類の腸内細菌が代謝産物として生成する化合物である 3 つの特定の短鎖脂肪酸が神経変性と関連づけられた。これらの 3 つの脂肪酸はすべて、抗生物質治療によって腸内細菌叢が変化したマウスでは不足しており、腸内細菌叢のないマウスでは検出されなかった。
これらの短鎖脂肪酸は、血流中の免疫細胞を活性化することによって神経変性を引き起こし、それが何らかの形で脳内の免疫細胞を活性化して脳組織に損傷を与えるように見えた。腸内微生物叢を持たない中年マウスに 3 つの短鎖脂肪酸を与えると、脳の免疫細胞がより反応しやすくなり、脳はタウ関連の損傷の徴候をより多く示した。
「この研究は、腸内微生物叢がタウを介した神経変性にどのように影響するかについて重要な洞察を提供する可能性があり、腸内微生物を変更する治療法が神経変性疾患の発症または進行に影響を与える可能性があることを示唆している」と研究者はコメントしている。
http://dx.doi.org/10.1126/science.add1236