脳の発達に影響を与える腸内細菌:超未熟児の早期脳損傷を示すバイオマーカーを発見

脳の発達に影響を与える腸内細菌:超未熟児の早期脳損傷を示すバイオマーカーを発見 健康

極端な早産児は、脳障害のリスクが高いといわれています。このたび研究者らは、そのような脳外の損傷を早期に治療するための標的となりうるものを発見しました。未熟児の腸内細菌が重要な役割を果たしている可能性があるのです。研究チームは、クレブシエラという細菌が消化管で過剰に増殖すると、特定の免疫細胞の存在感が増し、未熟児の神経障害の発症につながることを発見しました。

複雑な相互作用:腸・免疫・脳の軸

腸、脳、免疫系の初期の発達は、互いに密接に関係しています。研究者たちは、これを「腸-免疫-脳軸」と呼んでいます。腸内細菌は免疫系と連携しており、免疫系は腸内細菌を監視し、適切な対応を行っています。さらに、腸は迷走神経を介して脳と接触しており、また、免疫系を介して脳と接触しています。本研究の筆頭著者であるデービッド・セキ氏は、「私たちは、この軸が極度の早産児の脳の発達に果たす役割を調査しました。」と語ります。「健康な人では、腸内のマイクロバイオーム(細菌、真菌、ウイルスなど数百種の微生物が集まった重要な集合体)の微生物は平衡状態にあります。しかし、特に免疫系とマイクロバイオームが十分に発達していない未熟児では、シフトが起こる可能性が高いです。このような変化は、脳に悪影響を及ぼす可能性があります。」と、微生物学者と免疫学者は説明します。

マイクロバイオームのパターンは、脳障害の手がかりとなる

微生物学者で、ウィーン大学微生物・環境システム科学センター(CMESS)の研究グループ長であり、ウィーン医科大学とウィーン大学の共同マイクロバイオーム施設の運営責任者でもあるデビッド・ベリー氏は、「実際、私たちは、脳損傷の進行と重症度に明らかに関連するマイクロバイオームと免疫反応の特定のパターンを識別することができました」と付け加える。「興味深いことに、このようなパターンは、脳の変化に先立って現れることが多いのです。このことは、超未熟児の脳障害の悪化を防ぐ、あるいは回避するための重要な時間枠を示唆しています」と述べています。

超未熟児の発達に関する包括的な研究

適切な治療法を開発するための出発点となるのが、学際的なチームが特定できたバイオマーカーです。ウィーン医科大学小児科・青年科の新生児科、小児集中治療科、神経小児科の新生児学者であるルーカル・ウィスグリル氏は、「今回のデータは、クレブシエラ菌の過剰な増殖とそれに伴うT細胞レベルの上昇が、明らかに脳障害を悪化させることを示しています」と説明しています。「このようなパターンを突き止めることができたのは、非常に特殊な新生児グループについて、腸内細菌叢、免疫系、脳がどのように発達し、その過程でどのように相互作用するのかを初めて詳細に調査したからです」と付け加えています。この研究では、妊娠28週以前に生まれ、体重が1kg未満の未熟児60人を、数週間から数カ月にわたって観察しました。研究チームは、最新の手法(16S rRNA遺伝子配列決定法など)を用いてマイクロバイオームを調べ、血液や便のサンプル、脳波記録(aEEGなど)、乳児の脳のMRI画像などを分析しました。

2つの研究で研究を継続

今回の研究は、アンジェリカ・ベルガー(ウィーン医科大学)氏とデビッド・ベリー(ウィーン大学)氏が共同で主導する大学間クラスタープロジェクトであり、マイクロバイオームとその未熟児の神経発達への影響をさらに徹底的に調査する研究プロジェクトの出発点となるものです。さらに、研究者たちは、最初の研究の子どもたちを引き続き追跡調査します。アンジェリカ・バーガー氏は、「子どもたちの運動能力や認知能力がどのように発達するかは、数年後に初めて明らかになります。私たちは、腸・免疫・脳の軸の非常に早い発達が、長期的にどのように作用するかを理解することを目的としています。」と説明します。このプロジェクトでは、最も重要な協力者がすでに参加しています。デービッド・セキ氏は、「子どもたちの両親は、非常に興味を持って率直に研究に協力してくれています。最終的に、このような重要な洞察を得ることができたのは、このおかげです。とても感謝しています。」と語ります。

まとめ

超未熟児は、脳障害のリスクが高い。このたび研究者たちは、脳以外の場所でこのような障害を早期に治療するための標的となりうるものを発見しました。それは、未熟児の腸内細菌が重要な役割を果たしている可能性です。研究チームは、未熟児の消化管にクレブシエラという細菌が過剰に増殖すると、特定の免疫細胞の存在感が増し、神経障害の発生につながることを発見しました。

Source:sciencedaily, DOI: 10.1016/j.chom.2021.08.004

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