腸と脳のコミュニケーションの仕組みを再考する画期的な発見

腸と脳のコミュニケーション方法を再考する画期的な研究で、研究者らは「神経生物学的感覚」と呼ばれるものを発見した。これは、腸内に生息する微生物からの信号に脳がリアルタイムで反応できるようにする新しいシステムである。

デューク大学医学部の神経科学者、ディエゴ・ボホルケス博士とM・マヤ・ケルベラー博士による新たな研究は、大腸上皮の内側を覆う微小な感覚細胞である神経足に焦点を当てており、この細胞は一般的な微生物タンパク質を認識し、食欲抑制に役立つ迅速な信号を脳に送ります。

しかし、これはほんの始まりに過ぎません。研究チームは、この神経生物学的感覚が、腸がどのように微生物を感知し、食習慣から気分まであらゆるものに影響を与えるのか、さらには脳がどのように腸内細菌叢を活性化させるのかを理解するための、より広範な基盤となる可能性があると考えています。

「私たちは、体が微生物の信号を、免疫反応や炎症反応としてだけでなく、行動に直接影響を与える神経反応としてリアルタイムで認識できるかどうかに興味がありました」
と、デューク大学医学部の医学・神経生物学教授で、本研究の筆頭著者であるディエゴ・ボホルケス博士は述べた。

鍵となる成分はフラジェリンです。これは細菌の鞭毛（細菌が移動する際に用いる尾のような構造）を構成する古代のタンパク質です。私たちが食事をすると、腸内細菌の一部がフラジェリンを放出します。神経足はTLR5と呼ばれる受容体を介してこれを検知し、腸と脳をつなぐ主要な情報伝達経路である迷走神経を通して信号を送ります。

米国立衛生研究所の支援を受けた研究チームは、大胆な仮説を提唱した。結腸細菌のフラジェリンが神経足を活性化し、脳に食欲抑制信号を送る可能性があるというものだ。これは微生物が直接、行動に影響を与えるという。

研究者たちは、マウスを一晩絶食させ、その後、少量のフラジェリンを結腸に直接注入することで、この現象を検証しました。すると、マウスの食欲は減少しました。

研究者らがTLR5受容体を欠損したマウスで同じ実験を繰り返したところ、変化は見られませんでした。マウスは摂食を続け、体重が増加しました。これは、この経路が食欲調節に関与していることを示す手がかりです。この研究結果は、フラジェリンがTLR5を介して「もう十分」という信号を送り、腸管が脳に食事の終了を知らせていることを示唆しています。この受容体がなければ、このメッセージは脳に伝わりません。

この発見は、研究の筆頭著者である、健康科学者養成プログラムの大学院生であるウィンストン・リュー医学博士、エミリー・オルウェイ、そしてポスドク研究員のナーマ・ライヒャー博士によって可能になりました。彼らの実験では、このシグナル伝達経路を阻害するとマウスの摂食行動が変化することが示され、腸内細菌と行動の間により深いつながりがあることが示唆されました。

「将来的には、この研究は、微生物が私たちの行動にどう影響するかを説明する上で、より広範な科学界にとって特に役立つだろうと考えています」とボホルケスは述べています。
「当然ながら、次のステップは、特定の食事が腸内微生物の構成にどう変化をもたらすかを研究することです。これは、肥満や精神疾患といった問題を解決する鍵となる可能性があります。」