腸脳軸とは何か？-Bened Life

プロバイオティクスが気分や睡眠などに役立つという話は聞いたことがあるかもしれない。しかし、どうして腸が脳にそのような影響を与えるのだろうか？この2つの臓器は、まだ完全には解明されていないものの、明らかになりつつある方法で深く結びついていることがわかった。腸は睡眠、気分、全体的なウェルビーイング、その他多くのことに影響を与える可能性がある！

腸脳軸（GBA）とは、脳と腸の間の双方向（双方向）の経路のことである。GBAによって、脳と脊椎からなる中枢神経系（CNS）は腸と「会話」することができる。腸には、腸神経系（ENS、推定2億～6億のニューロンを持つ！）や腸内分泌細胞、腸内細菌叢の細菌や酵母細胞など、人間の細胞が含まれている。GBAは、口から摂取したプロバイオティクスが脳に影響を与える経路でもある。

この小道は3つの主要幹線道路を走っている：

迷走神経、脳から主要臓器に伸びる線維の束
循環器系
免疫システム

これらのシステムを使って、腸と脳は神経信号、免疫分子、ホルモン、栄養素を通じて互いに連絡を取り合っている。つまり、ストレスが胃腸の不調を引き起こすように、一方の領域の状態がもう一方の領域に影響を及ぼす可能性があるのだ。または、グレリンというホルモンが分泌されると、脳に空腹感を知らせることができる。

また、特定のプロバイオティクスが中枢神経系に影響を与える可能性があることも意味する。例えば、GBAを介して脳のドーパミンに影響を与えることができるプロバイオティクスは、あなたの気分に良い影響を与える可能性がある。この記事では、腸と脳がどのように連動しているのかについて理解を深めていただくために、これらのメカニズムについてさらに掘り下げていく。

腸内マイクロバイオームと腸脳軸

微生物-腸-脳軸（MGBA）は腸-脳軸の一部である。MGBAとは、腸内微生物と脳との間の双方向コミュニケーションネットワークのことである。腸内には何兆もの微生物が存在し、情報、脳に伝達することができる。迷走神経、血液、免疫分子はすべて、腸内微生物のシグナルを2つの間で伝達する可能性がある。脳はこれらすべての感覚情報を受け取り、他の情報と統合し、ストレス反応または食物代謝のような他の行動にシグナルを送る決定を下す。

MGBAが体内でどのように働くかを紹介しよう：

迷走神経：腸脳軸の主要なコミュニケーション・ハイウェイ

迷走神経は、電気インパルスを伝達する繊維の大きな束である。迷走神経は、脳を中心とする中枢神経系（CNS）と、腸神経系（正式には腸管神経系と呼ばれる）をはじめとする身体の他の部位とをつないでいる。迷走神経は、脳幹と胃、小腸、大腸を複数の場所でつないでいる。このリストだけでもお分かりのように、迷走神経は腸で大きな役割を果たしている！

迷走神経終末にある受容体は、食物の消化による胃の容積変化を感知することができ、これらの神経終末からの電気発火によって、胃が小腸に空っぽになるタイミングを制御することができる。腸のシステムは、グレリンホルモンを放出することで中枢神経系に "フィードバック "し、空腹感を知らせることができる。同様に、食べ物のことを考えるだけで、消化液が出始める合図となる。

では、腸内細菌は脳にどのような影響を与えるのだろうか？腸は栄養素を吸収して血流に放出し、その一部が脳に入る可能性がある。腸内細菌のバランスが崩れた「ディスバイオーシス」は、腸と血流の間のバリアを透過しやすくすることで、「悪玉」細菌や、または、その有毒な代謝産物が血流に入るのを許してしまう可能性がある。これは、前臨床研究で示唆されているように、神経変性につながる免疫反応を引き起こす可能性がある。バランスの取れた」腸を持つことは、全身の健康にとって極めて重要である。

一方、微生物と腸と脳のつながりは、ポジティブな効果をもたらすこともある。ある種のプロバイオティクス株は、ストレスと相関するコルチゾールレベルを下げるのに役立つことが示されている。特にサイコバイオティクスはMGBAに強い影響を与えると考えられる。L. plantarumPS128はサイコバイオティクスで、前臨床研究によると、脳内のドーパミンとセロトニンのバランスをとるのを助け、気分や睡眠に影響を与えるようだ。

血液脳関門

その中で重要な役割を果たしているのが、血液脳関門（BBB）である。BBBには厳格な "フィルター "があり、CNSのホメオスタシスを一種の保護機能として制御しているからだ。このような制限は、神経細胞の機能を維持し、有害物質や病原体のような不要な "訪問者 "からCNSを守るのに役立つ。このバリア機能が失われると、神経機能障害を引き起こす。

しかし、BBBがあるために、有用な物質が血流から脳に入りにくくなることもある。例えば、ドーパミンはBBBを通過できないが、その生合成前駆体であるチロシンやL-ドーパは通過できる。これらの化合物は、脳内の特定のニューロン内でドーパミンに変換される。そのため、ドーパミンを経口摂取しても、脳内のドーパミン濃度を上げることはできない。

血液脳関門の制限に関する2つの顕著な例外は、カフェインとアルコールである。どちらの化学物質も血流に速やかに吸収され、その化学的特性から単に膜を拡散するだけで血液脳関門を通過することができる。これが、カフェインとアルコールが人間の行動に急速に影響を及ぼす理由である。

血液脳関門が、循環系を介して腸内細菌叢が脳に及ぼす影響を制限する仕組み

消化管の内壁にある腸内分泌細胞が、体内のセロトニンの95％を合成していることはご存知だろう。プロバイオティクスの菌株によっては、腸内のセロトニンレベルにも影響を与えることができるかもしれない。しかし、この腸内で生成されたセロトニンは脳には到達しないことを覚えておくことが重要である。腸内セロトニンは腸の運動性に関与し、血流に入ることもあるが、血中のセロトニンや他の神経伝達物質は血液脳関門を通過することができず、気分に直接影響を与えることはできない。

したがって、プロバイオティクスが気分（または）の脳活動に及ぼす直接的な影響は、GBAの3つの主要なハイウェイ（下図参照）のうちの1つ（または）により媒介されなければならない。例えば、プロバイオティクス株は、迷走神経の一端への分子の結合に影響を与え、脳内の神経伝達物質活動に影響を与える電気信号を送るかもしれない（迷走神経「ハイウェイ」）。理論的には、プロバイオティクス株は、血液中の神経伝達物質の生合成前駆物質のレベルに影響を与え、脳内での神経伝達物質の産生にある程度の影響を与えることができるかもしれない（循環系「ハイウェイ」）。

腸内細菌代謝産物の影響

循環は腸脳軸のクロストークに重要な機会を提供する。腸は栄養素を吸収して血流に放出し、これらの栄養素の一部は最終的に脳に入る。例えば、短鎖脂肪酸（SCFA）は微生物が産生する代謝産物の一種であり、循環系や免疫系など、すでに述べた多くの経路を通じて中枢神経系のプロセスに影響を与える。多くのプロバイオティクス菌株はこれらの代謝産物を産生する。

SCFAが注目されるのは、腸関門の完全性を維持することで、腸の健康に重要な役割を果たすからである。また、血液脳関門を維持し、脳免疫細胞の成熟をサポートする働きもある。

腸内細菌は人の代謝にも影響を及ぼし、血液中の栄養素の種類やレベルに影響を与える可能性がある。その結果、脳が利用できる栄養素に影響を与え、血液脳関門の透過性にも影響を与える可能性がある。この関係は、腸が脳のセロトニン、ドーパミン、または、気分に関係するホルモンの生成に間接的な影響を及ぼす可能性があることを意味する。

例えば、必須アミノ酸の一種であるトリプトファンは、脳がセロトニンとメラトニンを作るのに使われるため、食事から補給する必要がある。七面鳥にトリプトファンが含まれているのは有名で（このアミノ酸がメラトニンと関係しているおかげで、人々は感謝祭の七面鳥が眠くなる原因だと非難する傾向がある）、鶏肉、全乳、マグロ、オート麦などもそうである。腸内微生物は腸内のトリプトファン代謝に影響を与え、血液中のトリプトファンの量に影響を与える可能性があり、これはセロトニンやメラトニンを作るために脳が利用できるアミノ酸の量に影響を与える可能性がある。

免疫システムと腸脳軸

腸は食物を消化する一方で、免疫システムの大部分を担っている。腸内の免疫細胞は、食物耐性や友好的なバクテリアをサポートする一方で、アレルギー反応や食物過敏症を刺激したり、望ましくないバクテリアから身を守ったりもする。

腸管免疫システムは腸内細菌を感知し、脳とコミュニケーションをとることができる。樹状細胞は腕（「樹状突起」）を持つ免疫細胞で、腸内細菌や口から摂取したプロバイオティクスを含む腸内内容物を感知することができる。特定の種類の腸内細菌を感知した後、これらの免疫細胞はリンパ系に移動する。このシグナル伝達プロセスにより、血液脳関門を通過できるサイトカインと呼ばれる分子が放出される。

これらのサイトカインは脳ニューロン上の受容体と相互作用し、変更する脳の活動を活発にする。興味深いことに、ある種のサイトカインは気分や食欲と関連している。ある種の免疫活性はセロトニン受容体やトランスポーターに影響を与え、気分にも影響を与える可能性がある。

腸と脳のつながりを作る

お分かりのように、腸脳軸は複雑で、まだ完全には解明されていない。腸と脳がどのようにコミュニケーションをとり、協力し合っているのか、ご理解いただけただろうか。プロバイオティクスがどのようにGBAを利用して神経学的影響に影響を与えるかについてもっと知りたければ、Bened Life's製品に含まれる腸脳プロバイオティクス株、L. plantarumPS128の臨床研究をこちらでチェックできる。