プロバイオティクスが気分や睡眠に役立つという話を聞いたことがあるかもしれません。しかし、なぜ腸がこれほどまでに脳に影響を与えるのでしょうか？ 実は、この2つの臓器は、まだ完全に解明されていませんが、特定されつつある方法で深くつながっています。腸は、睡眠、気分、全体的な幸福など、多くのことに影響を与えることができます。そして、それは食べたものだけからではありません！
脳腸軸（GBA）は、脳と腸の間の双方向の経路です。GBAは、脳と脊髄で構成される中枢神経系（CNS）が腸と「会話」することを可能にします。腸には、腸管神経系（ENS、推定2億〜6億個のニューロン！）や腸内分泌細胞などのヒト細胞、そして腸内マイクロバイオームの細菌や酵母細胞が含まれています。GBAは、経口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ります。
この経路は、3つの主要な「高速道路」を使って機能しています。
- 迷走神経：脳から主要な臓器に伸びる神経線維の束
- 循環器系
- 免疫系
これらのシステムを介して、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コミュニケーションをとっています。これは、ストレスが胃腸の不調を引き起こしたり、グレリンというホルモンの放出が脳に空腹感を伝えるように、一方の領域の状態がもう一方の領域に影響を与える可能性があることを意味します。
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します。例えば、GBAを介して脳のドーパミンに影響を与えるプロバイオティクスは、気分に良い影響を与える可能性があります。この記事では、これらのメカニズムなどを詳しく解説し、腸と脳がどのように連携しているかをより深く理解できるようにします。
腸内マイクロバイオームと脳腸軸
マイクロバイオーム-腸-脳軸（MGBA）は、脳腸軸の一部です。MGBAは、腸内微生物と脳の間の双方向のコミュニケーションネットワークを記述しています。腸内には何兆もの微生物が存在し、それらは脳に情報を伝達することができます。迷走神経、血液、免疫分子はすべて、腸内微生物の信号を両者間で輸送する可能性があります。脳はこれらすべての感覚情報を取り込み、他の情報と統合し、ストレス反応や食物代謝などの他の行動をシグナルで決定します。
MGBAが体内でどのように機能するかを以下に示します。
迷走神経：脳腸軸の主要な通信経路
迷走神経は、電気信号を伝える大きな線維束です。中枢神経系（CNS）、主に脳と、腸管神経系と呼ばれる消化管神経系を含む他の身体部分を結びつけています。迷走神経は脳幹と胃、小腸、結腸を複数の場所で結びつけています。このリストだけでもお分かりのように、迷走神経は腸に大きな役割を果たしています。
迷走神経終末にある受容体は、食物消化による胃の体積変化を感知でき、これらの神経終末からの電気信号は、胃が小腸に排出されるタイミングを制御することができます。腸管系は、空腹感を伝えるホルモンであるグレリンを放出することで、CNSに「返答」することができます。同様に、食べ物のことを考えるだけで消化液の分泌が始まることもあります。
では、腸内細菌はどのように脳に影響を与えるのでしょうか？ 腸は栄養素を吸収し、血液中に放出しますが、その一部は脳に到達することができます。腸内細菌のバランスが崩れる「ディスバイオーシス」は、「悪玉」細菌やその有毒な代謝物が、腸と血液の間のバリアの透過性を高めることで血液中に侵入する可能性があります。これは、前臨床研究によって示唆されているように、神経変性を引き起こす免疫応答を引き起こす可能性があります。「バランスの取れた」腸を持つことは、全体的な健康にとって不可欠です。
一方、マイクロバイオーム-腸-脳のつながりは、良い影響を与えることもあります。特定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の低下に役立つことが示されています。特にサイコバイオティクスは、MGBAに強い影響を与える可能性があります。L. plantarum PS128は、前臨床研究に基づくと、脳内のドーパミンとセロトニンのバランスを整え、気分や睡眠に影響を与えるサイコバイオティクスです。
血液脳関門
血液脳関門（BBB）は、これらすべての重要な役割を担っています。これは、BBBが保護のためにCNSの恒常性を調節する厳密な「フィルター」を持っているためです。これらの制限は、神経機能の維持と、毒性物質や病原体などの不要な「侵入者」からCNSを保護するのに役立ちます。このバリア機能が失われると、神経機能障害が発生する可能性があります。
しかし、BBBは、血液から脳へ有用な物質が到達するのを困難にすることもあります。例えば、ドーパミンはBBBを通過できませんが、その生合成前駆体であるチロシンとL-ドーパは通過できます。これらの化学物質は、脳内の特定のニューロン内でドーパミンに変換されます。このため、経口でドーパミンを摂取しても、通常は脳内のドーパミンレベルを上げることはできません。
血液脳関門の制限に対する2つの注目すべき例外は、カフェインとアルコールです。どちらの化学物質も血液中に急速に吸収され、その化学的特性により、単純に膜を拡散することで血液脳関門を通過できます。このため、カフェインとアルコールはどちらも人間の行動に急速な影響を与えます。
消化管の内側にある腸内分泌細胞が、体内のセロトニンの最大95%を合成していると読んだことがあるかもしれません。いくつかのプロバイオティクス株も、腸内のセロトニンレベルに影響を与えることができるかもしれません。しかし、この腸で生成されるセロトニンは脳に到達しないということを心に留めておくことが重要です。腸のセロトニンは腸の運動性に役割を果たし、血液中にも入ることができますが、血液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、気分に直接的な影響を与えることはありません。
したがって、プロバイオティクスが気分や脳活動に直接影響を与える場合、それはGBAの3つの主要な経路（下図参照）の1つ以上を介して媒介される必要があります。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、脳の神経伝達物質活動に影響を与える電気信号を送る可能性があります（迷走神経「高速道路」）。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体レベルにも影響を与え、脳内でのその産生をある程度（循環器系「高速道路」）影響を与えることができるかもしれません。
腸内微生物の代謝産物の影響
循環は、腸と脳のクロストークに重要な機会を提供します。腸は栄養素を吸収し、血液中に放出しますが、これらの栄養素の一部は最終的に脳に到達することができます。例えば、短鎖脂肪酸（SCFAs）は、微生物によって生成される代謝産物の一種で、循環器系や免疫系を含む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ます。多くのプロバイオティクス株は、これらの代謝産物を生成します。
SCFAsは、腸管バリア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ため注目されています。また、血液脳関門の維持や脳免疫細胞の成熟をサポートすることもできます。
腸内微生物はまた、人の代謝に影響を与え、それが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ります。これは、脳に利用可能な栄養素に影響を与え、また、血液脳関門の透過性にも影響を与える可能性があります。このつながりは、腸が脳のセロトニン、ドーパミン、または気分に関連するホルモンの生成に間接的な影響を与える可能性があることを意味します。
例えば、必須アミノ酸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ために使用され、食事から摂取しなければなりません。トルコの鶏肉は、トリプトファンを豊富に含んでいます（メラトニンとの関連から、感謝祭の七面鳥が眠くなる原因だとされることがあります）。鶏肉、全乳、マグロ、オーツ麦などにも含まれています。腸内微生物は腸内のトリプトファン代謝に影響を与え、それが血液中のトリプトファンの量に影響し、このことは脳がセロトニンとメラトニンを生成するために利用できるアミノ酸の量に影響を与える可能性があります。
免疫系と脳腸軸
腸は食物を消化する一方で、免疫系の大部分も宿しています。腸内の免疫細胞は食物耐性と友好的な細菌をサポートしますが、アレルギー反応や食物過敏症を引き起こしたり、望ましくない細菌から身を守ることもできます。
腸の免疫系は腸内の細菌を感知し、脳とコミュニケーションをとることができます。樹状細胞は、「樹状突起」と呼ばれる腕を持つ免疫細胞で、腸の内容物、つまり腸内細菌や経口摂取するプロバイオティクスを感知することができます。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します。そのシグナル伝達プロセスにより、サイトカインと呼ばれる分子が放出され、これらは血液脳関門を通過することができます。
これらのサイトカインは、脳のニューロン上の受容体と相互作用し、脳活動を変化させることができます。興味深いことに、特定のサイトカインは気分や食欲と関連しています。一部の免疫活動はセロトニン受容体と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ります。
脳と腸のつながりを築く
お分かりのように、脳腸軸は複雑であり、まだ完全には理解されていません。しかし、この記事を通して、腸と脳がどのように多くの方法でコミュニケーションを取り、連携しているかについて、より深く理解していただけたことを願っています。プロバイオティクスがGBAを利用して神経学的影響を与える方法について詳しく知りたい場合は、Bened Lifeの製品に含まれる脳腸プロバイオティクス株であるL. plantarum PS128の臨床研究をこちらで確認できます。
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very helpful.