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腸内環境と行動・脳神経系疾病との関連性解明に新たな突破口
腸内常在菌が大脳代謝系に影響を与えていることを明らかに

【研究の目的】
腸内常在菌は人の健康に多大な影響を与えており、特に免疫系疾患や大腸ガンとの関与が知られています。また、近年、肥満や寿命など大腸内環境と直接的に接していない全身系への影響も報告されています。脳も例外ではなく、腸と脳は、神経系やホルモン、サイトカインなどの共通の情報伝達物質と受容体を介し、双方向的なネットワーク「腸脳相関」を形成しています。さらに最近の研究で、腸脳相関の腸管側刺激因子と腸内常在菌が強く関わっていることが明らかとなり、神経発達障害や脳の発達と行動にも腸内細菌叢が影響することが報告されています。しかしながら、神経伝達物質以外の脳内代謝系への影響を調べた研究は少なく、未だ解明されていません。そこで本研究では、脳内代謝物の網羅的解析により、腸内常在菌が大脳に与える影響を調べました。
【方法】
同じ両親から生まれた雄マウスを無菌マウスと通常菌叢マウスの2グループに分けて飼育し、7週齢で安楽死後、直ちに大脳皮質を得ました。広範囲の成分を分離・分析することが可能なCE-TOFMSを用い、脳内代謝物のメタボロミクスにて網羅的に解析しました。
【結果】
大脳皮質から196の代謝産物が検出されました。無菌マウスの方が通常菌叢マウスより濃度が高かった成分は23成分検出され、この中には、行動と関連深い神経伝達物質ドーパミン、統合失調症との関連性が示されているアミノ酸のセリン、多発硬化症やアルツハイマーとの関連性が知られているN-アセチルアスパラギン酸が含まれていました(図1)。さらに、解糖系中間代謝産物や補酵素NADHやNADP+とエネルギー代謝に関連する成分も含まれており、大脳のエネルギー消費にも腸内常在菌が影響していました。すなわち、腸内常在菌が宿主の思考や行動にも影響している可能性が示唆されました。
無菌マウスの方が通常菌叢マウスより濃度が低かった成分は15成分検出され、この中には、神経伝達物質の前駆物質である芳香族アミノ酸(トリプトファン、チロシン、フェニルアラニン)や、てんかんとの関連性が示唆されているピペコリン酸などが含まれていました。
本研究結果は、腸内常在菌が大脳の代謝系に大きな影響を与えていることを示しており、脳の健康、疾病、発達および衰弱、さらにヒトを含めたほ乳類の学習、記憶および行動の研究において重要な基礎的知見となります。


詳しくは、理化学研究所プレスリリース
http://www.lkm512.com/contents/FSN_201304.pdf
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