細菌が動物に社交性を与えていたようです。
2021年6月30日にカリフォルニア工科大学の研究者たちにより『Nature』に掲載された論文によれば、腸内細菌がマウスに社交性を与える仕組みを解明したとのこと。
研究では解明された仕組みを利用することで社交性の回復にも成功しました。
いったいどんな仕組みで腸内細菌はマウスに社交性を与えていたのでしょうか？
目次
- 腸内細菌がいないとマウスは「ボッチ」になる
- 腸内細菌はマウスのストレスを癒していた
- 特に乳酸菌の「E. フェカリス」がボッチを癒す
- 腸内細菌と脳は会話している
腸内細菌がいないとマウスは「ボッチ」になる
脳と腸の関係において、マウスでは以前から奇妙な現象が知られていました。
通常のマウスは見知らぬマウスに出会うと、顔を嗅ぎあいながら、互いの体によじ登ろうとします。
この儀式はマウス流の「はじめまして」として知られています。
しかし奇妙なことに、完全な無菌環境で育ったマウスや、強力な抗生物質のせいで腸内細菌を失ったマウスは、このマウス流「はじめまして」ができません。
他のマウスが挨拶のために近寄ってきても、距離を保つための回避を繰り返し、結果「ボッチ」になります。
この事実は、マウスが腸内細菌を失うことで社交性まで失ったことを示しています。
しかし事実は知られていても、実際にマウスの体内で何が起きていたかは、不明のままでした。
そこで今回、カリフォルニア工科大学の研究者たちは、腸内細菌を持たない「ボッチ」マウスの血中成分と脳活動を調べ、普通のマウスと比較してみることにしました。
さらに得られた結果から「ボッチ」マウスの社交性を回復させる手段も発見します。
腸内細菌を持たないマウスはなぜ社交性を失い、そして研究者たちはどのように回復させたのでしょうか？
腸内細菌はマウスのストレスを癒していた
腸内細菌がないとなぜ社交性が失われるのか？
謎を探るために研究者たちはまず、腸内細菌を持たないマウスたちの血中成分を調べると共に、脳活動の尺度となる遺伝子（c-Fos）の発現量を調べました。
結果、腸内細菌が存在しないマウスの脳では、視床下部・偏桃体・海馬などストレス反応に関与する領域の活動が活性化していると判明します。
またこれらの領域が活性化するたびに、副腎から分泌されるストレスホルモン（コルチコステロン）の量が急上昇することが確認されました。
そこで研究者たちは試しに、腸内細菌を持たないマウスから副腎を取り除いてみました。
するとマウスの血中からコルチコステロンが消え去ると同時に、見知らぬマウスに対する社交性が大きく改善したのです。
結果に自信を得た研究者たちは次に、薬物でコルチコステロンを抑えてみました。
するとやはり、マウスは社交性を回復させました。
一方、脳に対する直接的なアプローチにも成果がありました。
研究者はまず、脳においてコルチコステロンの生産命令を出しているニューロンに特別に設計された受容体（スイッチ）を挿入しました。
このスイッチは特定の薬に反応することで、コルチコステロンの生産命令をオン・オフすることが可能です。
結果、腸内細菌を持たないマウスに対してコルチコステロンの生産命令をオフにするとマウスの社交性が回復した一方で、通常のマウスに対してこれをオンにすると、社交性が失われることが判明します。
どうやら腸内細菌のいないマウスでは常にコルチコステロンの生産命令がオンになっており、ストレス漬け状態にあるようです。
これでは社交性がもてなくても当然かもしれません。
研究者たちは、腸内細菌が何らかの方法で脳に作用して、コルチコステロンの生産命令を抑制していると結論しました。
しかしそうなると、どんな種類の腸内細菌が「ボッチ」に有効か気になります。
研究者たちはこの問いにも答えてくれました。
特に乳酸菌の「E. フェカリス」がボッチを癒す
副腎を引き抜いたり脳を改造する方法は、確かにマウスの社交性を回復させました。
しかしどちらも非常に身体に負担が大きいものになっています。
そこで研究者たちは、腸内細菌を持たないマウスたちにさまざまな乳酸菌を与えて、どの種類の菌が社交性を回復させるかを調べました。
結果「Enterococcus faecalis」（エンテロ コッカス・フェカリス）を与えたマウスで、社交性が大きく改善することが示されます。
「E. フェカリス」は市販の胃腸薬や腸活サプリメントの一部に含まれている、代表的な乳酸菌です。
腸内細菌と脳は会話している
今回の研究により、腸内細菌がマウスに社交性を与える仕組みが示されました。
腸内細菌は脳に一種の「話しかけ」を行い、ストレスホルモン（コルチコステロン）の生産命令を抑制することでマウスの気分を改善し、社交的になる精神的余裕を与えていたのです。
また研究では「E. フェカリス（あるいはフェーカリス、ファエカリス）」と呼ばれる乳酸菌が、マウスに社交性を与えられることもわかりました。
将来、社交性は人間がコントロールできるものになるのかもしれません。
※この記事は2021年7月公開のものを再掲載しています。
参考文献
Gut bacteria may ‘talk’to the brain, mouse study suggests
https://www.livescience.com/microbiota-shape-social-behavior-mice.html
元論文
Microbiota regulate social behaviour via stress response neurons in the brain
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03669-y
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
やまがしゅんいち: 高等学校での理科教員を経て、現職に就く。ナゾロジーにて「身近な科学」をテーマにディレクションを行っています。アニメ・ゲームなどのインドア系と、登山・サイクリングなどのアウトドア系の趣味を両方嗜むお天気屋。乗り物やワクワクするガジェットも大好き。専門は化学。将来の夢はマッドサイエンティスト……？
