ニューメキシコ大学の研究者らは、魚の健康な脳に細菌が存在することを確認した。細菌と動物の脳の間のこの関係を理解することは、アルツハイマー病の研究に将来的に影響を与える可能性があります。
UNM のアイリーン・サリナス教授は、脊椎動物の粘膜免疫システムを長年研究してきました。彼女の研究室では、主にニジマスを研究しており、神経免疫学と呼ばれる免疫系と神経系の相互作用を研究しています。彼女は宿主と微生物叢の相互作用、つまり動物と共生する微生物がどのように神経機能や免疫機能を調節するかに焦点を当てています。
学部生のタリア・ストーリングスによるグラフィック。
人間の場合、病気のときにのみ細菌が体内に侵入すると考えられているため、内部マイクロバイオームの考えは物議を醸しています。しかし研究チームは、魚は病気を引き起こすことなく細菌が体内に侵入するのを許容する可能性があると考えた。このことから、魚は完全に健康であっても脳内に細菌が存在するのではないかという仮説が生まれました。
「私たちの当初の仮説は、嗅球と呼ばれる脳の部分（鼻につながっている脳の一部）に何らかの細菌が見つかる可能性があるというものでした」とサリナス氏は語った。 「しかし、脳の他の部分に細菌が存在するとは予想していませんでした。実際、嗅球は脳内で細菌数が最も少ない領域でした。
彼らの研究、「恒常性を維持するサケ科の脳内マイクロバイオーム、Science Advances で最近発表された論文では、健康なサケ科の脳内の生きた細菌群集について詳細に説明しています。健康なサケ科の脳内細菌は脾臓と同様の密度で存在しますが、予想通り、腸内でははるかに低い密度で存在します。では、脳内細菌群集はどこから来たのでしょうか?研究チームはコンピューター解析を通じて、脳の多様性の50パーセント以上が腸内細菌群と血液細菌群に起因している可能性があることを突き止めた。脳には血液が絶えず循環しているため、細菌が血液をキャリアとして魚の脳に到達するのは驚くべきことではありません。
この研究で、著者らは蛍光顕微鏡を使用して細菌を視覚化することができました。興味深いことに、それらの一部は血液脳関門を通過することが観察されました。これは、血液が脳に到達する細菌の非常に重要な供給源である可能性が高いという予測を裏付けました。また、定常状態では脳内細菌が血液源から定期的に補充されている可能性があることも示唆された。
最初の実験ではマスの脳から細菌の DNA が検出されましたが、これらの細菌が生きていることを示すことが重要でした。アミール・マニ教授は、研究の一環として、できるだけ多くの増殖条件をテストすることを目的としたカルチュロミクスを使用して、健康なマスの脳から50個以上の同一の細菌分離株を取得しました。サリナスの研究室の冷凍庫にあるこの細菌バイオバンクは、これらの分離株の機能をさらに詳しく調べたい研究者にとって貴重なリソースとなります。
「私たちはこの発見を調査するために、血液と微生物の少ない組織に作用するようにこれを最適化することに多大な労力を費やしました」とマニ氏は語った。 「私たちは研究で使用される手法の最適化にほぼ 2 年を費やしました。したがって、この研究が私たちの基礎に基づいた将来の調査において分野全体に役立つことを願っています。」
実験室のニジマスから得た発見を裏付けるために、サリナス氏のチームは、ニューメキシコ州のアメリカラウト、自然生息地であるオレゴン州のチヌークサーモン、ノルウェーのアトランティックサーモン、ニジマスなど、世界中のさまざまな場所から他のいくつかのサケ科の種をサンプリングしようとしました。チェコ共和国から。いずれの場合も、これらの健康な魚の脳内で細菌が発見され、その発見が裏付けられました。
サケ科動物における心強い発見にもかかわらず、脳内マイクロバイオームが他の魚類、他の脊椎動物、あるいはヒトにおいて恒常性を保って発生するかどうかは、研究者らには依然として不明である。
「他の多くの人が、病気の人間の脳には細菌が存在すると主張しようとしている」とマニ氏は語った。 「そして、アルツハイマー病の分野では、このことが本当の論争になっています。アルツハイマー病患者の脳解剖で、脳内に特定の細菌が存在することを示す論文がたくさんあるからです。」
しかし、人間の脳の解剖を使用した研究は管理が非常に難しいため、サンプル収集中または死後の変化による汚染を排除することは不可能です。研究者らは、魚の脳から回収した細菌が実際に脳内に存在し、汚染による産物ではないことを確認するためにあらゆる予防措置を講じた。
「人間の健康への応用はたくさんあると思いますが、基本的な魚の行動と生理学におけるこの脳内細菌叢の重要性について、非常に興味深い疑問もたくさんあります」とサリナス氏は付け加えた。
研究チームは現在、この分野の研究をさらに支援するための資金を求めており、他の研究者と協力して脳マイクロバイオームに関する疑問に答え続けることに興奮している。
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#UNMの研究者らは健康な脊椎動物の脳における生きた細菌の存在と脳機能におけるそれらの潜在的な役割を証明UNMニュースルーム
2024-10-14 20:44:00