腸はもう一つの脳。その対話が崩れるとき、心と体に何が起こるのか。
研究内容に関するご質問やご相談等は、こちらのお問い合わせフォームにご記入ください。
腸は、ただ食べ物を消化する器官ではありません。脳と会話し、感情を動かし、ときに心の不調にまで関わる、もう一つの「脳」です。当研究室では、この「第二の脳」である腸と、本来の脳との対話のしくみ、そしてその対話が破綻したときに起こる認知症などの認知・記憶障害、自閉スペクトラム症、統合失調症やうつ病などの精神神経疾患、糖尿病や肥満症などの代謝疾患、過敏性腸症候群や炎症性大腸炎などの発症メカニズムの解明に取り組んでいます。
腸内細菌叢や腸内代謝物、消化管から分泌されるホルモンが、認知機能や情動、代謝をどのように調節するのか。その分子レベルのしくみの解明に取り組んでいます。
分子の動きは、目には見えません。そこで当研究室では、細胞内のシグナル伝達や代謝状態、そして分泌反応を直接「光」として可視化するための蛍光タンパク質センサーを独自に開発しています。一つの細胞から個体まで、全身のあらゆる細胞の機能をリアルタイムで観察することを目指しています。
"Gut Instincts"や"Gut Feeling"という言葉を御存じでしょうか。本能的直感と訳されます。日本語にも、「腑に落ちる」や「腹を抱える」という言葉があります。このように私たちの感情や行動を表す言葉に「Gut」、つまり「腸（消化管）」が用いられます。
なぜ「腸（消化管）」を私たちの感情や行動を表すのに用いるのでしょうか？実は、脳の神経ネットワークと同様のものが、私たちの腸の中にも存在しています。つまり、腸（消化管）でも脳と同じ神経伝達物質やホルモンが分泌されているのです。近年、腸（小腸や大腸）が食事や栄養吸収などに応答して分泌する神経伝達物質やホルモンが、私たちの感情や行動を変化させることが明らかになってきました。さらに、腸内に存在するさまざまな細菌（腸内マイクロバイオータ）が作り出す物質（腸内代謝物）、たとえば酢酸や乳酸などによっても神経伝達物質やホルモンが分泌され、私たちの代謝だけでなく、感情や行動すらも変化させる可能性が分かってきたのです。
このように、腸から分泌される神経伝達物質やホルモンが、記憶・学習、そして食欲などの高次精神活動だけでなく、血糖調節や代謝状態の制御、さらには免疫制御にも深く関与することも分かってきました。そのため、腸からの神経伝達物質やホルモンの分泌になんらかの不具合が生じると、認知症やうつ病、糖尿病や肥満、さらにはアレルギー性疾患にもつながることが分かってきました。これらのことから、腸は「第二の脳」とも呼ばれます。つまり、昔の人々は、「腸」の大切さを身をもって知っていたのだと思われます。
驚くべきことに、腸内分泌細胞は、舌の味細胞と同じ「味」や「化学物質」を感じる受容体を持っています。そして、舌よりも敏感に、食事に含まれるさまざまな栄養素を感知していることが、当研究室の解析から分かってきました。私たちは、味を感じているのは舌だけではなく、腸もまた、もう一つの「舌」として食事の情報を脳へ送り続けているのです。
ストレスを受けると、甘いものを食べたいという気持ちが低下することがあります。当研究室の解析からは、その背景に、腸内分泌細胞の機能低下と、腸と脳をつなぐ求心性迷走神経の働きの低下が関わっている可能性が分かりつつあります。腸からの「食べたい」というシグナルが、ストレスによって脳に届きにくくなっているのかもしれません。
お腹の痛みや不調を繰り返す過敏性腸症候群（IBS）。その背景には、腸管の壁に広がる神経ネットワーク（腸管神経叢）の異常により、腸の中の物質に過剰に反応してしまうしくみが関わっている可能性が、当研究室の解析から分かりつつあります。
精神疾患を発症すると、脳内に炎症が起こることが知られています。当研究室では、この脳内炎症によって腸内代謝物が脳の中に入り込みやすくなり、それがさらに精神疾患の症状を悪化させている可能性を見出しつつあります。腸と脳は、健康なときも、病のときも、互いに影響し合っているのです。
残念ながら、現代人である私たちは、「腸」がどのような刺激で神経伝達物質やホルモンを分泌するのかをまだ完全には理解できていません。そこで当研究室では、生きた腸のホルモンを分泌する細胞（腸内分泌細胞）に蛍光タンパク質センサーを導入して、どのような物質によって腸からホルモンが分泌されるのか明らかにすることを試みています。そして腸内分泌細胞から分泌されるホルモンが、記憶・学習や情動、代謝や免疫機能などをどのように調節するのかについて解明を目指しています。
神経細胞や腸内分泌細胞では、神経伝達物質やホルモンを分泌するために、何千もの分子が協力してはたらいています。しかし、細胞内で特定の分子の機能を解析するためには、観察したい分子だけを光らせなければなりません。当研究室が開発する蛍光タンパク質センサーは、培養細胞だけでなく、生きた動物の全身の細胞の機能を、行動している最中にそのまま直接観察することを目指して作られています。神経細胞の活動やホルモンの分泌を直接「見える化」することで、腸からどのようなしくみで脳へ情報を伝達し、記憶・学習や情動、代謝や免疫機能などを調節するのか解明を目指しています。
これまでに、細胞内のcAMPやcGMPといった、細胞内のシグナル分子や細胞内のグルコースや乳酸、ピルビン酸やATPといった代謝に関係する分子を直接目で見るための蛍光タンパク質センサーの開発に成功しています。これらの蛍光タンパク質センサーを組み合わせて、脳と腸（または腸と脳）の機能連関の破綻によっておこる認知症などの認知・記憶障害、自閉スペクトラム症、統合失調症やうつ病などの精神神経疾患、糖尿病や肥満症などの代謝疾患などの発症メカニズムの解明に取り組んでいます。
