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腸内細菌がどうやって脳を操っているのか?その方法が明らかに

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(著) (編集)

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 これまでの研究で、腸の中にいる腸内細菌が脳を操り、私たちの気分や行動にまで大きな影響を与えていることが明らかになっている。

 新たな研究では、腸内細菌がどのように脳をコントロールするのかが明らかになった。その鍵を握るのは、「タンパク質」と「糖」だ。

 私たちの体の基本的な構成要素であるタンパク質には、さまざまな糖が付着する。これを「グリコシル化(糖鎖付加)」という。

 ドイツ、欧州分子生物学研究所の研究チームが新開発の方法でマウスの脳を調べたところ、腸内細菌叢はこのグリコシル化を利用することで、脳の働きを左右していることが判明したのだ。

密接につながる脳と腸

 お腹の中に潜む無数の腸内細菌が私たちの心や脳を操っていることは、以前から知られていた。

 たとえば、過去の研究で、腸内細菌叢が孤独感うつ病といった心の状態に関係していることが示唆されている。アルツハイマー病が腸内細菌によって感染するという驚きの報告もある。

 それどころか、若者の便に含まれる腸内細菌叢を移植することで、脳の機能が若返ってしまう可能性すらあるという研究結果も報告されている。

 こうした事例は、脳とお腹の中の細菌には密接な関係があることをはっきりと示している。

 だが問題はそれがどのようにつながっているのかということだ。お腹の中の腸内細菌叢(腸内フローラ)は、頭の中にある脳にどうやって影響を与えているのだろうか?

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Photo by:iStock

腸内細菌が脳を操る鍵はタンパク質と糖

 今回の欧州分子生物学研究所のチームは、その鍵は「タンパク質」と「糖」にあるという。

 タンパク質は、私たちの体を作る基本的な構成要素であるとともに、細胞の労働力でもある。一方で、糖は、細胞の主なエネルギー源の1つだ。

 だが糖にはほかにも使い道がある。タンパク質にくっつくことで、その機能を変化させられるのだ。これを「グリコシル化」や「糖鎖付加(とうさふか)」という。

 欧州分子生物学研究所のクレメント・ポーテル氏は、それは細胞同士の接着やコミュニケーション、がんや神経障害まで、さまざまなことに影響するとニュースリリースで説明する。

 しかもタンパク質の付着部位には種類の違う糖がくっつくことができる。これを「ミクロヘテロジニティ(糖鎖の不均一性)」という。

 身近なもので言えば、血液型がこのミクロヘテロジニティの一例だ。

 人間の血液にはA型・B型・AB型・O型があるが、この違いは赤血球のタンパク質についている糖鎖の違いによるものだ。それだけの違いなのに、輸血の際には大問題となる。

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Photo by:iStock

グリコシル化したタンパク質の分析法を考案

 このように重要なグリコシル化だが、これまでこれを調べることは非常に難しかった。グリコシル化するタンパク質はごく一部のみなので、それをきちんと解析できるくらい集めるのに手間もコストも時間もかかるからである。

 ポーテル氏らが考案したのは、これを克服する方法だ。新開発された「DQGlyco」という方法は、官能基化シリカビーズなどを利用することで、手軽にグリコシル化したタンパク質を濃縮できる。

 今回この方法によって、マウスの体内にある15万以上のグリコシル化したタンパク質(プロテオフォーム)が特定された。

 そのおかげで、ミクロヘテロジニティをはじめとする、組織や細胞ごとのパターンを詳しく調べられるようになったのだ。

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腸内細菌はグリコシル化を通じて脳に影響を及ぼしていることがマウス実験で明らかに/Credit: Daniela Velasco Lozano/EMBL

腸内細菌は脳内のグリコシル化に影響を与えていた

 では、そこに腸内細菌叢はどう関係しているのだろうか?

 グリコシル化が神経の伝達や軸索の成長などに重要な役割をはたしていることは、以前から知られていた。ひょっとして腸内細菌叢は、このプロセスに一枚噛んでいるのではないだろうか?

 これを確かめるために、ポーテル氏らは普通のマウスと腸内細菌をまったく持たないマウスとを比べてみることにした。すると案の定、脳内のグリコシル化に違いがあることがわかったのだ。

 そうした違いは、「認知」や「軸索の成長」といった脳の働きに関係するタンパク質でよく見られたという。つまり腸内細菌は、何らかの方法でそうしたタンパク質のグリコシル化を変化させ、それを通じて脳の働きを左右しているということだ。

 なお、腸内細菌が脳を操る手段は必ずしもこれだけとは限らない。2022年の研究では、脳の「視床下部ニューロン」が腸内細菌の活動を直接感知しているだろうことが明らかになっている。

 そもそも脳が大きくなったのは腸内細菌のおかげという説もある。このように密接な関係にある脳と腸内細菌については、今後も驚きの発見があることだろう。

 この研究は『Nature Structural & Molecular Biology』(2025年2月10日付)に掲載された。

References: Bacteria, brains, and sugar: scientists uncover new connections | EMBL

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この記事へのコメント 23件

コメントを書く

  1. 「頭の良く効くお薬お出ししますね〜」
    と言われて処方されるのが
    「うん、この薬だーッ」
    ということになるのか・・・

    • +8
  2.  こういう研究が出てくると、ヒト種の腸内細菌叢とたとえばボノボの腸内細菌叢の違いとかそういうところに興味がわきます。 ヒト種が現在の腸内細菌叢になったということは、発達する過程でスカベンジャーだった時期があるという説と、ずっと森林で「植物の葉、芽、果実、蜂蜜、昆虫、ミミズ、小型爬虫類などの小型動物」等を食べてるボノボとの差などもあるのかなと。 研究の続きに期待です

    • +6
  3. 言葉の使い方がおかしい

    腸は意識がないので脳を操っている訳では無い
    腸は脳に影響を与えているだけ

    • -16
    1. 腸とは言ってない”腸内細菌”がと言っている

      • +17
    2. 記事をきちんと読み込みましょう。
      少なくとも4回は読み直して理解された方がよろしいかと。

      • +16
      1. 腸内細菌は意識がないので脳を操っている訳では無い

        あなたはこの文章をきちんと読み込みましょう。
        少なくとも400回は読み直して理解された方がよろしいかと。

        • -15
    3. 原理で言うと身体に良いものは脳が察知してそれをより好むようにしてるって事だな
      身体に悪いものを食べると下痢になったり体調が悪くなるのも結局は脳がコントロールしてそうなるようにしてる

      • -6
    4. 操ることに意識が必要だというところから間違っているってことだね

      • +11
  4. 突き詰めていくと生き物の本体は腸でそれ以外はオプションなんだよね

    • +20
  5. はいはい、人中黄、人中黄

    15万のたんぱく質結合糖質を解析かー凄いね
    もう思考(嗜好)統制も●オフ●ルミン疑似薬で…
    つか「同じものを食べる」ってすごいんだね、仲良くなれるのが当たり前みたい

    そういえば鬱は「ヘルペスウィルス説が上がって来てる」けど
    鬱気分は食物と腸内細菌だと思う(体の癖)、そこから改善しないのはウィルスかもしれない
    ヘルペスウィルスは常在、一斉に駆除したら世界平和が実現するかも(不安が原因の戦争は終わる)

    食堂で「幸福な気分になるメニュー」が並ぶのもいいな、早く実現してほしい

    • +8
  6. この手の記事見て毎回思うんだけどさ脳以外の全身サイボーグになった時当事者の性格どうなるのかね?腸内細菌や他の臓器の影響受けないんでしょ?つまりブレーキがかからなくなるわけだ。性格が変わるんじゃないかね、こう狂暴化するか機械みたいな合理的考えしかしなくなるのか、どっちかじゃね?

    • +8
    1. 人間のいろんな部位同士は
      mRNAを使ってメッセージをやりとりしてるんだっけ?

      • 評価
    2. 当分、その心配はいらないかな
      いまは「まだ臓器はサイボーグ化できないから」
      皮膚感覚(熱い寒いや、痒み、接触)がなくても四肢欠損や脳出血後の麻痺がある人もなんとかできてる(不快なのはあるから大変だけど)
      内臓からのホルモン信号は膵臓でも腎臓でも小腸でも変わらず、心臓は人工弁とかあるけどフルポンプ化は出来てない

      だから、たとえ四肢を置換してもいけると思う
      またサイボーグの最近の定義は「人工部品からのフィードバックがあること」だから
      これは慣れるまでノイズと感じるんじゃないかな?
      それのよる情動の不安定さあるけど、動けないことの比べればだんぜん気分はいいはず

      もちろん将来的にはわからない
      自動車便利だけど、事故は起きる PCは必要だけどフリーズする
      サイボーグだって同じくらい故障するだろう
      それでも「サイバージェノサイド」は先の先

      • +6
  7. ヒトゲノム計画で、たんぱく質を作る遺伝子は1.4万強くらいしかないことが解ったけど、実際解析すると10万以上のたんぱく質が判明しているのは、分断されたたんぱく質が別の機能を持ったり、リン酸や糖で修飾されたり、とバリエーションがあるからなんだろうね

    • +1
  8. 腸は第二の脳って割と昔から言われてる

    • +8
      1. 見た目にてるもんね
        マンガに描くとそっくり

        • +1
  9. だよね
    原始的な生物は本体で腸みたいなものだったから
    手足耳眼脳とか腸に栄養を送り込むためにできたようなものだし

    • +6
  10.  外部から高度に抽象化された脳内情報空間への入出力の理解の一助になるかな?
     SFで描かれるような、脳に直接プラグを差し込んで、っていうのは劣化(カビ汚染や電磁波汚染)が怖い。

    • 評価

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