プロバイオティクスが気分や睡眠に役立つと聞いたことがあるかもしれません。しかし、腸が脳にそれほど大きな影響を与えるのはなぜでしょうか？どうやら、この2つの臓器は、まだ完全に理解されていないものの、解明され始めている方法で深くつながっているようです。腸は、睡眠、気分、全体的な幸福、その他多くのものに影響を与える可能性があり、それは単に食べるものだけが原因ではありません！
腸脳相関（GBA）は、脳と腸の間の双方向（二方向）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2億から6億のニューロンを持っています！）や腸内分泌細胞などのヒト細胞だけでなく、腸内マイクロバイオームの細菌や酵母細胞も含まれます。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」で機能しています。
- 脳から主要臓器に伸びる線維の束である迷走神経
- 循環器系
- 免疫系
これらのシステムを利用して、腸と脳は神経信号、免疫分子、ホルモン、栄養素を介して互いに通信します。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たりするように、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。たとえば、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探求し、腸と脳がどのように連携しているかをよりよく理解できるようにします。
腸内マイクロバイオームと腸脳相関
マイクロバイオーム腸脳相関（MGBA）は腸脳相関の一部です。MGBAは、腸内微生物と脳の間の双方向通信ネットワークを記述します。腸には何兆もの微生物が生息しており、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、これら2つの間で腸内微生物信号を伝達する可能性があります。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、ストレス反応や食物代謝などの他の行動を合図するための決定を下します。
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：腸脳相関の主要な通信経路
迷走神経は、電気インパルスを伝達する大きな神経線維の束です。それは中枢神経系（CNS）、主に脳を、腸管神経系と正式に呼ばれる腸神経系を含む他の身体の部分に接続しています。迷走神経は、脳幹を胃、小腸、結腸の複数の場所に接続しています。このリストだけでもわかるように、迷走神経は腸に大きな役割を果たしています！
迷走神経終末の受容体は、食物消化による胃の体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。その後、腸系はグレリンホルモンを放出することによってCNSに「応答」し、空腹感を伝えます。同様に、食べ物のことを考えるだけでも消化液が流れ始めることがあります。
では、腸内細菌は脳にどのように影響を与えるのでしょうか？腸は栄養素を吸収し、それらを血流に放出します。その一部は脳に入り込むことができます。腸内細菌の不均衡であるディスバイオシスは、「悪い」細菌やその毒性代謝物が、腸と血流の間のバリアの透過性を高めることによって、血流に入ることを許容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、神経変性につながる免疫反応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極めて重要です。
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、前臨床研究に基づいてドーパミンとセロトニンのバランスを整えるのに役立つと思われるサイコバイオティクスであり、気分と睡眠に影響を与えます。
血液脳関門
血液脳関門（BBB）は、これらすべてにおいて重要な役割を果たします。これは、BBBが保護の一形態としてCNSの恒常性を調節する厳格な「フィルター」を持っているためです。これらの制限は、神経機能の維持に役立ち、CNSを有毒物質や病原体などの不要な「訪問者」から保護します。このバリア機能の喪失は、神経機能障害につながる可能性があります。
しかし、BBBは、血液から脳への有用な物質の取り込みを困難にする可能性もあります。たとえば、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。これらの化学化合物は、その後、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。これが、経口でドーパミンを摂取しても脳内のドーパミンレベルが通常上昇しない理由です。
血液脳関門の制限の顕著な例外は、カフェインとアルコールです。両方の化学物質は急速に血流に吸収され、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。これが、カフェインとアルコールが人間行動に急速な影響を与える理由です。
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最大95%を合成すると読んだことがあるかもしれません。一部のプロバイオティクス株は、腸内のセロトニンレベルにも影響を与える可能性があります。しかし、この腸で生成されたセロトニンは脳に到達しないことに注意することが重要です。腸内セロトニンは腸の運動機能に役割を果たし、血流に入ることもできますが、血液中のセロトニンや他の神経伝達物質は、気分に直接影響を与える血液脳関門を通過することはできません。
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には、GBAの3つの主要な経路（下図参照）のいずれか、または複数によっ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、迷走神経の一方の端に分子が結合するのを影響し、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ことができます（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体レベルにも影響を与え、脳内でのその生産をある程度まで影響させることもできるでしょう（循環器系「ハイウェイ」）。
腸内微生物代謝産物の影響
循環は、腸脳軸のクロストークにとって重要な機会を提供します。腸は栄養を吸収して血流に放出し、これらの栄養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前述の多くの経路を通じて中枢神経系（CNS）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のに役立ちます。
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とレベルに影響を与える可能性があります。これにより、脳に利用できる栄養素に影響を与えることができ、また血液脳関門の透過性に影響を与える可能性もあります。このつながりにより、腸は脳のセロトニン、ドーパミン、または気分に関連するホルモンの生産に間接的な影響を与えることができます。
例えば、脳がセロトニンとメラトニンを生成するために使用する必須アミノ酸であるトリプトファンは、食事から摂取する必要があります。七面鳥はトリプトファンを豊富に含んでおり（アミノ酸とメラトニンの関連性から、人々は感謝祭の七面鳥を眠気の原因だと考える傾向があります）、鶏肉、牛乳、ツナ、オート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を与え、このことが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。
免疫系と腸脳軸
腸は食物を消化する一方で、免疫系の大部分も担っています。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防御したりすることもできます。
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、腸内細菌や経口摂取したプロバイオティクスを含む腸内容物を感知できます。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。
腸と脳のつながりを築く
ご覧の通り、腸脳軸は複雑で、まだ完全に理解されているわけではありません。しかし、これにより、腸と脳がどのようにコミュニケーションを取り、連携しているかについて、より深く理解でき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さらに詳しく知りたい場合は、Bened Life製品に含まれる神経活動性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。
