ビジネスと私生活の両方で成功したいと願う私たちにとって、加齢に伴う認知機能の維持と精神的な回復力は主要な優先事項です。研究によると、特定のプロバイオティクス株は、加齢とともに脳機能と全体的な認知健康に影響を与える可能性があります。この相互作用は、脳と中枢神経系の双方向コミュニケーションシステムである腸脳軸のおかげで可能です。
プロバイオティクス株のB. breve MCC1274とL. plantarum PS23は、ヒトでの臨床研究および前臨床研究（非ヒトの実験室での研究）において、脳の健康をサポートし、記憶を含む認知機能を改善する能力を示しています。
ヒトでの研究では、これらのプロバイオティクスが記憶や認知の一部を助ける可能性があることを示唆していますが、それがどのように役立つかについては説明されていません。しかし、動物での前臨床研究により、研究者はこれらの注目すべき株の背後にあるメカニズムをより詳しく調べることができます。MCC1274とPS23の両方の前臨床研究の結果は、抗酸化機能、免疫応答、神経可塑性などの役割を示唆しています。
これらの「脳のためのプロバイオティクス」が、ヒトの加齢における健康な認知機能をどのようにサポートするのか、前臨床研究を見てみましょう。
B. breve MCC1274は前臨床研究で脳の健康をサポート
MCC1274は、脳のプロセスをサポートし、認知機能を改善する上での役割を探求した4つのヒト研究を持つBifidobacterium breveの株です。例えば、ヒトのランダム化比較試験では、MCC1274が軽度認知機能障害の疑いのある人々の即時記憶、遅延記憶、視空間/構成（空間認識に関連）を改善することが示されました。
では、どのようにしてこれを行うのでしょうか？前臨床実験では、MCC1274が（1）抗酸化作用と（2）脳の健康な免疫応答と関連する神経可塑性を促進する他の生化学的プロセスにより、認知機能をサポートすることを示唆しています。
MCC1274は抗酸化作用を持つ可能性がある
研究者は、MCC1274プロバイオティクス株が、腸から脳へ移動する抗酸化物質のレベルを増加させることにより、脳を助ける可能性があるという仮説を立てました。これを研究するために、健康な（「野生型」）マウスに、4ヶ月間、水中にB. breve MCC1274または生理食塩水を与えました。その後、研究者は血液サンプルを採取し、マウスの血漿代謝産物を分析して、プロバイオティクスの有益な効果の根底にあるメカニズムを特定しました。
これらの血漿代謝産物は、血漿中に見られる小さな分子で、微生物の代謝に由来する可能性があります。腸内微生物は、酵素を使用して腸内の食物消化産物を分解し、これらの代謝産物はこのプロセスの副産物です。この場合、研究者は、MCC1274の補給によってどの血漿代謝産物が影響を受け、それが何らかの形で有益であるかどうかを特定しようとしました。
研究者は、B. breve の補給がマウスの血漿代謝産物を大幅に変化させることを発見しました。特に、科学者たちは、脳機能をサポートし、酸化ストレスを軽減することが分かっている抗酸化化合物であるイソフラボン代謝産物のレベルの上昇を観察しました。
酸化ストレスとは、体内のフリーラジカルと抗酸化物質の間の不均衡です。私たちは体内で機能するために両方のタイプの分子を必要としますが、フリーラジカル（代謝の自然な副産物）が抗酸化物質よりも多くなると問題が生じます。
フリーラジカルは免疫系や他のプロセスをサポートしますが、私たちは低レベルまたは中レベルのフリーラジカルしか必要としません。酸化ストレスは、フリーラジカルが不健康なレベルに上昇したときに発生します。過剰になると、脳内の細胞を含む体内の細胞を損傷します。健康な老化において、酸化ストレスは記憶障害を含む認知機能の問題と関連しており、研究では特定の天然化合物が不均衡を仲介できることが示されています。
大豆に含まれるフラボノイドであるイソフラボンは、健康な成人において認知機能を改善することが研究で示されています。以前の前臨床研究では、B. breve MCC1274がイソフラボンの生体変換を増加させ、腸内微生物群集に影響を与える可能性があることが実証されました。したがって、MCC1274はこれらの代謝産物を生成したり、腸内の有益な腸内微生物の総数を増やすことで、間接的にそれらの生成に影響を与えたりする可能性があります。
MCC1274は脳の神経可塑性をサポートする可能性がある
脳の注目すべき特徴は、神経接続を形成、修正、強化することにより、自らを再編成する適応能力です。これは神経可塑性として知られており、これはミクログリアと呼ばれる脳内の常在免疫細胞によって部分的に影響されます。このプラセボ対照前臨床研究では、MCC1274がこれらのミクログリア細胞の免疫応答のバランスを助け、それによって神経可塑性を促進し、酸化活動を減少させる可能性があることを発見しました。
ミクログリアは、中枢神経系をサポートし、健康な脳を促進する上で重要な役割を果たしています。それらは非常に動的で、複数の異なる状態で存在しますが、通常は休止状態または活性化状態として記述されます。それらは脳の神経および免疫サポート細胞であり、常に神経活動を感知および調節し、活性化されると感染や損傷を管理します。
「休止」状態のとき、これらの細胞は常に環境を感知し、神経細胞を剪定しており、これらはいずれもホメオスタシスと神経可塑性を促進します。この非活性化状態のミクログリア細胞は、シナプスのリモデリングと全体的なシナプス可塑性に関与しており、これらは学習と記憶に不可欠です。
損傷や神経変性に応答して、ミクログリアは活性化され、形状を変化させ、免疫活性化タンパク質と反応性酸素種を分泌します。老化において、ミクログリアは過敏で過活動な状態に移行することが発見されており、これはシナプス可塑性を妨害します。これらの場合、この過活動状態を弱める、または鎮静化させる介入は、ミクログリアが神経サポートの休止状態に戻るのに役立ちます。
MCC1274が健康なマウスの脳の健康をサポートするかどうかを判断するために、研究者はプロバイオティクスを投与し、その後一連のテストを使用してその効果を判断しました。マウスはプロバイオティクス群またはプラセボ群にランダムに割り当てられました。4ヶ月間、プロバイオティクス群には週に5回B. breve MCC1274（10億CFU）が投与され、プラセボ群には生理食塩水が投与されました。
研究の終わりに、研究者は、活性化されたミクログリア、つまり脳の免疫細胞のマーカーである特定の免疫反応性タンパク質の存在の減少を観察しました。したがって、MCC1274は、健康なマウスのミクログリア活性化を弱める、または鎮静化させるように見えました。この活性化ミクログリアの減衰は、過活動のバランスを取り、それによって神経可塑性をサポートするのに役立ちます。
海馬における他のシナプス蛋白質の変化は、神経保護効果も示唆していました。免疫応答に対するバランス効果は、シナプス伝達と可塑性を改善するのに役立ち、それは老化脳における記憶機能を含む認知機能を維持するのに役立つかもしれません。
L. paracasei PS23は前臨床研究で健康な加齢をサポート
L. paracasei PS23は、細菌種Lacticaseibacillus paracaseiの株で、ヒトでの研究ではストレス調節と下肢筋力の改善が報告されています。PS23は、激しい運動後の筋肉回復と筋力改善を促進することも示されています。
興味深いことに、高齢マウスでのPS23を用いた前臨床研究では、このプロバイオティクスが記憶を含む認知機能の維持と筋肉量のサポートによって健康な加齢をサポートする可能性があることを示唆しています。ヒトの認知への影響を完全に理解するためにはさらなる研究が必要ですが、前臨床研究は、プロバイオティクスの有益な作用に貢献するメカニズムを理解するのに役立ちます。
以下の前臨床研究では、科学者たちは動物モデルの脳の健康と行動にいくつかの注目すべき変化を観察しました。これらには、記憶力と空間認識の改善、および不安様行動の減少が含まれていました。
科学者たちは、これらの有益な変化を、PS23群における健康な免疫応答、酸化ストレスの減少、および神経可塑性の増強に起因すると考えました。これらすべては、加齢とともに脳の健康を促進します。これらの提案されたメカニズムは、MCC1274の前臨床研究で見られたものと非常によく似ています。
加齢促進マウスにおけるPS23の研究
人間と同様に、マウスは空間記憶、学習、社会的行動などの複雑な認知能力を示します。また、人間と驚くほど類似した脳の老化パターンを共有しています。研究者は、認知機能やプロバイオティクスを含む特定の介入の影響を評価するための研究モデルとして、加齢促進マウスを頻繁に使用します。これらの前臨床研究は、プロバイオティクスが老化における認知健康にどのように寄与するかを理解するのに役立ちます。
研究によると、健康なマウスの老化は、不安様行動の増加と認知機能（すなわち、空間学習と記憶）の低下を伴う可能性があります。
最近のPS23に関する2つの前臨床研究では、プロバイオティクスの認知上の利点の根底にある科学をよりよく理解するために、古典的な加齢促進動物モデルを使用しました6,7。各無作為化プラセボ対照研究では、研究者は加齢促進マウスを少なくともプラセボ群とプロバイオティクス群に分けました。その後、研究者はオープンフィールドテストやモリス水迷路テストなどの行動テストを使用して、ストレス関連および認知行動を観察しました。
PS23は老化マウスの認知機能をサポートする
認知機能を研究するために、科学者たちはPS23を摂取した加齢促進マウスとプラセボを摂取したマウスを、行動テストで比較し、血液および脳組織因子のレベルも調べました。
行動テストでは、研究者は老化プラセボ群で明確な空間記憶障害を観察しました。しかし、老化PS23群ではこれらの空間記憶障害は示されず、非老化マウスと同様の結果でした。これらの結果は、プロバイオティクスがマウスの加齢に伴う記憶障害を改善したことを示唆しています。
空間記憶に関するPS23のこれらの利点は、高レベルの脳由来神経栄養因子（BDNF）と高レベルのスーパーオキシドジスムターゼ（SOD）酵素レベルに対応していました。BDNFは、特に学習と記憶に関連する神経可塑性と関連する重要な脳タンパク質です。
SODは、抗酸化物質の防御戦略全体において重要な酵素の1つと考えられています。この酵素は、プラセボを摂取した高齢マウスと比較して、PS23を摂取した高齢マウスの血液中だけでなく、記憶に重要な脳の領域である海馬でも高くなっていました。
これらの研究では、PS23は老化中に海馬のSODを維持しましたが、プロバイオティクスなしで老化すると、海馬のSODが減少しました。SODは、私たちが健康であっても加齢とともに減少します。マウスにおけるこれらの発見は、PS23が老化における記憶障害を改善し、不安関連行動を改善する可能性があることを示唆しています。
PS23は、脳内のSODの増加を示すことが研究された唯一のプロバイオティクスかもしれません。
これらの結果は、PS23の補給が、免疫または酸化ストレス成分を持つ可能性のある正常な老化における認知機能（すなわち、記憶）をサポートするための戦略として使用できることを示唆しています。
PS23は老化マウスの不安をサポートする
同様に、行動および生化学的テストは、自然な老化における不安に対するPS23の利点を示唆しています。オープンフィールドテストでは、マウスをオープンスペースに置き、認知行動と不安関連行動を観察しました。PS23を摂取した老化マウスは、プラセボを摂取した老化マウスと比較して、このテストで不安様行動が少なくなりました6。
これらの行動上の違いは、PS23マウスの脳組織における気分安定化セロトニンとドーパミンのレベルの上昇に対応していました。また、血液中のBDNFレベルも高くなっていました。BDNFは神経可塑性に重要であるだけでなく、精神衛生にも重要です。脳の特定の領域での低レベルは、不安やストレスと関連しています。
MCC1274とPS23はどのように認知に利益をもたらすのか？
MCC1274とPS23は、腸脳軸を介して脳に利益をもたらす免疫バランス調整作用と抗酸化作用によって認知に利益をもたらすようです。
MCC1274が血液中の抗酸化イソフラボン代謝産物のレベルを増加させ、脳の免疫細胞、つまりミクログリアを鎮静化させ、神経可塑性を促進するのにどのように役立つかを見てきました。同様に、両方の研究の科学者は、脳の記憶中枢である海馬で抗酸化酵素SODのレベルの上昇を観察しました。SODは、酸化ストレスの主要な要因である過剰なフリーラジカル生成に対する体の主要な防御手段です。
PS23株は、前臨床モデルで学習、記憶、神経可塑性を促進する重要な脳タンパク質BDNFのレベルを増加させることが示されました。両株は、前臨床モデルで酸化ストレスを弱め、腸脳軸を介した健康な脳シグナル伝達をサポートすることにより、加齢に伴う認知機能の低下を遅らせることが示されました。
ここで議論した前臨床研究は、プロバイオティクスが脳の健康、特に記憶とストレス関連行動に与える肯定的な影響の根底にある魅力的な科学を垣間見せてくれます。MCC1274とPS23は、脳の免疫関連経路への影響により、認知機能をサポートする可能性があることがわかりました。腸脳軸を介して、これらの株は、前臨床および臨床研究の両方で示されているように、免疫バランス調整作用と抗酸化作用を発揮します。
参考文献
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