2022年12月14日

腸内細菌は運動へのモチベーションを高めることができる、との研究結果

https://medicalxpress.com/news/2022-12-gut-microbes-boost.html

by ペンシルバニア大学ペレルマン医学部

ヒトの腸内細菌の図解。Credit: Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health
ペンシルベニア大学ペレルマン医学部の研究者が中心となって行ったマウスを用いた研究によると、腸内常在菌の中には腸の神経を活性化して運動意欲を促進する種があることが明らかになりました。この研究は、本日、『Nature』誌に掲載され、ある種の細菌が運動能力を高める理由を説明する腸から脳への経路を明らかにしたものです。

研究チームはこの研究で、大規模な実験用マウスのグループ内における走力の違いは、走力の高い動物に特定の腸内細菌種が存在することに大きく起因していることを発見した。この代謝産物は、運動中に腸の感覚神経を刺激して、やる気を制御する脳部位の活動を促進する。

この研究の筆頭著者であるペンシルバニア大学医学部微生物学助教授クリストフ・タイス博士は、「ヒトにも同様の経路が存在することが確認できれば、公衆衛生全般を向上させるために人々の運動レベルを高める有効な方法を提供できるかもしれません」と述べています。

Thaiss教授らは、運動能力を決定する因子を広く探索するために、この研究を立ち上げた。遺伝的に多様なマウスのゲノム配列、腸内細菌種、血流代謝物などのデータを記録した。そして、1日の自発的な車輪走の量と持久力を測定した。

そして、これらのデータを機械学習によって解析し、走力の大きな個人差を説明できるマウスの属性を探った。その結果、パフォーマンスの差のうち遺伝的要因はごくわずかであり、腸内細菌集団の違いがより重要であることがわかった。実際、腸内細菌を除去するために広域抗生物質をマウスに投与すると、マウスの走力が約半分に低下することが確認された。

最終的に研究チームは、ペンシルベニア大学などの十数ヵ所の研究室が関与する、数年にわたる科学的な調査研究の過程で、運動能力の向上に深く関わる2種類の細菌、Eubacterium rectaleとCoprococcus eutactusが、脂肪酸アミド（FAAs）という代謝物を生成することを突き止めたのである。後者は、腸に埋め込まれた感覚神経にあるCB1エンドカンナビノイド受容体と呼ばれる受容体を刺激し、その神経は脊椎を介して脳につながる。このCB1受容体をもつ神経が刺激されると、腹側線条体という脳領域で、運動中の神経伝達物質であるドーパミンのレベルが上昇する。

線条体は、脳の報酬と動機づけのネットワークにおける重要なノードである。研究者らは、運動中にこの領域でドーパミンが余分に分泌されると、運動したいという欲求が強化され、パフォーマンスが向上すると結論付けている。

「この腸から脳への動機付けの経路は、栄養の有無や腸内細菌群の状態を、長時間の運動への準備と結びつけるように進化したのかもしれません」と、ペンシルバニア大学芸術科学部の生物学准教授であるJ・ニコラス・ベトレイ博士は述べています。"この研究ラインは、運動生理学の全く新しい分野へと発展する可能性があります。"

この発見は、科学的調査の多くの新しい道を開くものです。例えば、今回の実験では、運動能力の高いマウスほど強い「ランナーズハイ」（この場合は痛みに対する感受性の低下で測定）を経験したという証拠が得られており、このよく知られた現象も、少なくとも部分的には腸内細菌によって制御されていることが示唆された。研究チームは今後、この腸から脳への経路が人間にも存在することを確認するための研究を進める予定である。

また、この経路を解明することで、安価で安全な食事療法をベースにした、一般人のランニングやエリートアスリートのパフォーマンス最適化の方法が見つかるかもしれないだけでなく、依存症やうつ病などの状況で、意欲や気分を容易に修正する方法が見つかるかもしれないと、研究員は述べている。

この研究は、ペンシルバニア大学医学部の科学者であるLenka Dohnalováが主導したものである。ペンシルバニア大学医学部の他の著者は以下の通り。Patrick Lundgren, Jamie Carty, Nitsan Goldstein, Lev Litichevskiy, Hélène Descamps, Karthikeyani Chellappa, Ana Glassman, Susanne Kessler, Jihee Kim, Timothy Cox, Oxana Dmitrieva-Posocco.All Rights Reserved.他。Andrea Wong, Erik Allman, Soumita Ghosh, Nitika Sharma, Kasturi Sengupta, Mark Sellmyer, Garret FitzGerald, Andrew Patterson, Joseph Baur, Amber Alhadeff, Maayan Levie.

詳細はこちら 微生物に依存する神経経路がマウスの運動意欲を制御する、Nature (2022). doi.org/10.1038/s41586-022-05525-z
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提供：ペンシルバニア大学ペレルマン医学部