腸内微生物は、マウスが恐怖の記憶を消すのにどのように役立ちますか？
マウスの新しい研究は、腸内の微生物が恐怖反応を学習しない能力にどのように影響するかを示しています。この研究は、腸と脳をつなぐ細胞および分子メカニズムに関する詳細な手がかりをもたらします。
過去10〜20年にわたって、科学者たちは人体の中や上に生息するバクテリアが健康にどのように影響するかを観察してきました。
これらの微生物群集への混乱がどのように病気や行動の変化にさえ関連しているかについての証拠が現れました。
これらの関連性は、特定の自己免疫疾患と精神状態との関係でも明らかです。
たとえば、多発性硬化症や炎症性腸疾患（IBD）の人は、腸内細菌を破壊し、気分障害、不安神経症、うつ病を経験している可能性があります。
しかし、これらの調査により脳腸軸の存在が確認されたものの、それを支えるメカニズムは不明でした。
最近の特徴である新しい研究 自然 紙は、腸内微生物と脳細胞を接続する細胞および分子プロセスの前例のない詳細を提供します。
「IBDやその他の慢性胃腸疾患が行動やメンタルヘルスにどのように影響するかはまだ誰も理解していません」と、ニューヨーク市のワイルコーネルメディシンの免疫学教授でIBD研究のディレクターである共同主任研究著者のデイビッドアルティスは述べています。
「私たちの研究は、全体像を理解するための新しい方法の始まりです」と彼は付け加えます。
学習と忘却
この研究では、Artis教授と同僚がマウスを使用して、腸内細菌の破壊が脳細胞にどのように影響するかを調べました。
彼らは、動物の行動、遺伝子配列決定、および細胞化学の専門知識を利用しました。
調査は、科学者が「恐怖条件付けと消去学習」と呼ぶ実験を使用して、動物が恐怖の引き金をどれだけうまく学習し、忘れることができたかに焦点を当てました。
実験では、マウスは足への電気ショックを同時に音を鳴らすことと関連付けることを学びます。
最終的には、トーン自体が感電と同じ恐怖反応を誘発する可能性があります。
感電を伴わずにトーンに繰り返しさらされた後、マウスは関連を忘れがちです。これは、彼らの脳が脅威がもはや存在しないという事実に自分自身を更新するためです。
しかし、研究者らは、腸が出生していない、または抗生物質治療によって腸内微生物が大幅に減少したマウスでは、脅威がもはや存在しないことを知る能力が著しく低下していることを発見しました。言い換えれば、彼らの脳は新しい状態に更新されていませんでした。
ミクログリアの遺伝子の変化
動物の脳内のミクログリアの遺伝学的調査は、この効果の背後にある分子メカニズムにいくらかの光を当てました。
研究者らは、「消去学習に重要であることが知られている脳の領域」である内側前頭前野（mPFC）での遺伝子発現を調べました。
ミクログリアは脳に生息する免疫細胞であり、その発達と機能に多くの役割を果たしています。
彼らの仕事の1つは、脳回路を再構築するために、ニューロンまたは神経細胞間の接続を刺激および除去するのを助けることです。
研究者らは、腸内細菌が存在しないと、マウスのmPFCにおけるミクログリアの遺伝子発現が変化し、学習や忘却の際にニューロンが通常形成されて接続が失われる方法を妨害することを発見しました。
チームはまた、自閉症や統合失調症などの神経精神状態に関与する分子レベルの変化など、腸内細菌を欠くマウスの脳内化学物質に実質的な変化があることを発見しました。
腸内細菌の回復は、人生の早い段階でのみ機能します
研究者たちはまた、さまざまな年齢の無菌マウスの腸内細菌を回復させる実験を行いました。
彼らは、これらのマウスが条件付けされた恐怖反応を学習しない可能性があることを発見しましたが、それは彼らが出生直後に腸内細菌を回復した場合に限られます。
自己免疫に関連する多くの精神状態は、脳の発達の初期段階で発生する問題とも関連しているため、彼らはこれを重要な発見と見なしました。
「脳腸軸は、すべての人間に、彼らの生活の毎日に影響を与えます」と、Artis教授は述べています。
確認するのは時期尚早ですが、共同主任研究者のコナー・リストン博士は、さらなる研究により、これらの発見は最終的に新しい治療目標につながると示唆しています。
「これは、今後テストする必要があるものです」と彼は言います。
「私たちは、腸が自閉症、パーキンソン病、心的外傷後ストレス障害、うつ病などのさまざまな病気にどのように影響するかについて、より理解し始めています。」
デビッドアルティス教授
