糞便移植で年老いたマウスの脳が若返る

糞便マイクロバイオーム移植（FMT）は、高齢の脳を若い脳と同じように適応させることができます。私たちの腸内マイクロバイオームはうつ病のリスクと関連しており、私たちの性格形成にも役割を果たしている可能性があります。しかし、ある研究では、FMT体験を通じて若い動物の腸内マイクロバイオームを与えられた高齢のマウスが脳の可塑性を改善したことが初めて示された。これは、通常は小児期にのみ治療が成功する弱視（怠け目としても知られる）に似た症状を克服できることを示唆しています。

「この研究は、微生物群集が、可塑性が高まる発達の窓が開いたり閉じたりする時期を定義することによって、脳の発達の臨界期を調節するのに役立つ可能性があることを示唆しています」と、この研究には関与していないノルウェーのオスロメトロポリタン大学のパリサ・ゲズラニ氏は言う。 「これは、腸内マイクロバイオームが、感覚経験、免疫活動、遺伝的プログラミングと並んで神経回路の成熟を形成するのに役立つ、活発な発達パートナーである可能性があることを示唆しています。」

神経可塑性とは、脳自体を再構築する能力であり、子供の弱視などの症状は、強い目を一時的に覆うことで治療できることを意味します。これにより、脳は弱い目に新たな接続を強制され、全体的な視力が向上します。しかし、可塑性は若い年齢でピークに達し、思春期に脳が未使用の接続を自然に切断するため、減少します。

イタリア、ピサのサンタンナ高等研究大学院のパオラ・トニーニらは、腸内微生物叢が関与しており、成人後の脳の可塑性を高めるために操作できるかどうかをテストしたいと考えた。

まず、生後21日のマウスに、水に溶かした高用量の広域抗生物質を10日間毎日与えたところ、未処理の水を与えた対照群のマウスと比較して、腸内微生物叢に大きな変化が見られた。これには、以下のような細菌ファミリーのレベルの低下が含まれます。 ラクノスピラ科神経保護特性を持つ短鎖脂肪酸の生成に関与します。

そこで、各マウスの片方の目を3日間密閉しました。次に、研究者らがそれぞれの目の刺激に対する神経反応を写真に撮ったところ、対照マウスのみが神経可塑性の証拠を示し、対照マウスの脳は、開いたままの目の刺激に対してより多く反応することが判明した。

この変化の背後にある可能性を調査するために、研究チームはRNA配列決定を実行し、マウスの視覚野でどの遺伝子が活性化されているかを明らかにした。 「抗生物質カクテルを投与された動物に劇的な変化が見られた」とトニーニ氏は言う。これらのマウスでは、コントロールのマウスと比較して、1,000 を超える遺伝子の発現が異なっていました。これらには、神経が保護鞘に包まれる髄鞘形成プロセスや血液脳関門の透過性に関連する遺伝子が含まれていました。

最後に、研究チームは生後約30日のマウスの糞便微生物叢を生後4か月の成体マウスに移植し、対照群には他の成体からの移植を行った。若い微生物叢を与えられたマウスの脳のみが、目隠しテストに反応して神経可塑性を示しました。

アイルランドのコーク大学ユニバーシティ・カレッジのハリエット・シャルケンズ氏は、同じことが人々に当てはまるとしたら、その影響は非常に大きくなる可能性があると語る。 「これは、マイクロバイオームが人生の早い段階での脳の発達にとって重要であるだけでなく、人生の後半において、学習、損傷後の回復、または老化や神経疾患からの回復力を改善するために標的となる可能性があることを示しているでしょう」と彼女は言う。 「課題は、生の微生物叢移植に頼るのではなく、原因となる特定の代謝産物や微生物株を特定することになるでしょう。」

しかし、ガゼラニ氏は、主に私たちの脳はより複雑であり、マイクロバイオームは食事やライフスタイルに大きく影響されるため、人々を直接推定するのは時期尚早であると述べています。

この研究はまた、特に抗生物質の投与量が高く長期にわたる場合、幼少期の抗生物質への曝露による潜在的な長期的な影響についても疑問を投げかけている、とガゼラニ氏は言う。 「抗生物質は依然として命を救うものであり、臨床的に必要な場合には決して使用を控えるべきではありませんが、これらの発見は、重要な発達期に抗生物質を賢明に使用することの重要性を裏付けています」と彼女は言う。