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# 生物学 # 神経科学

パーキンソン病の隠れたつながり

腸の健康がパーキンソン病や全体の脳機能にどう影響するかを見つけよう。

Sriparna Mukherjee, Vladimir Grouza, Alex Tchung, Amandine Even, Moein Yaqubi, Marius Tuznik, Tyler Canon, Sherilyn Junelle Recinto, Christina Gavino, Marie-Josée Bourque, Heidi McBride, Michel Desjardins, Samantha Gruenheid, Jo Anne Stratton, David A. Rudko, Louis-Eric Trudeau

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腸の健康とパーキンソン病 腸の健康とパーキンソン病 割を探る。 パーキンソン病の発症における腸内細菌の役
目次

パーキンソン病(PD)は、世界中で何百万もの人々に影響を与える一般的な神経疾患だよ。手が震えたり動きが遅くなったりするだけじゃなくて、もっと複雑な状態なんだ。科学者たちは、PDは脳だけの問題じゃなくて、特に腸も関係しているかもしれないってわかり始めてるんだ。

パーキンソン病とは?

パーキンソン病は進行性の障害で、主に運動に影響があるよ。これは脳の神経細胞が壊れて死んじゃうことで起こるんだ。特にドーパミンっていう運動をコントロールする化学物質を作る細胞がね。これが震えや硬直、バランスの取りにくさみたいな症状につながるんだ。

でも、ここにひねりがある!PDは脳だけの問題じゃないんだ。最近の研究では、病気は腸のような他の体の部分から始まることもあるって指摘されてる。そう、腹が全ての始まりかもしれないんだ。腸の健康と脳の健康に関連があることがわかったんだ—お腹が私たちの動きにこんなに影響を与えているとは誰が思っただろう?

PDについての増えつつある知識

長い間、PDは脳の細胞だけに影響を与える病気だと考えられてたけど、今はもっと複雑だって研究者たちも理解してるんだ。パーキンソン病の人はドーパミンを生成する神経細胞を失うだけじゃなくて、体の他のシステムでも問題が起きるんだ。腸の損傷、免疫システムの変化、細胞のエネルギー生産の問題などが含まれるよ。

研究者たちは、アルファシヌクレイニンっていうタンパク質も病気に大きな役割を果たしていることを発見してる。このタンパク質はPDの人の脳に集まることが多いけど、腸、皮膚、心臓でも見つかるんだ。お好きなスポットに現れるパーティクラッシャーを想像してみて!

腸内細菌とその役割

研究者たちが注目しているのは、腸内細菌がPDに与える影響だよ。研究によると、PDの人の腸には健康な人とは異なるタイプの細菌がいるんだ。一部の細菌は少なくて、他の細菌は多いみたい。まるで一部のゲストが欠席している細菌のパーティーみたいだね!

例えば、研究者たちはパーキンソン病患者においてプレボテラケアという細菌の群が減少し、エンテロバクテリアケアが増加していることを確認しているんだ。だから、腸の環境が乱れることが神経系の悪化に寄与する可能性があるんだ。

さらに、特定の細菌感染がパーキンソン病を発症するリスクを高めることもあるみたい。一つの厄介者、ヘリコバクター・ピロリは、胃に侵入してPDのリスクが高まることが知られてるんだ。事態はますます複雑になってきたね!

腸と脳のつながり

腸で起こることが脳に影響を与えるって考えから「腸脳軸」っていう言葉が生まれたよ。このつながりは、腸が消化だけじゃなくて、気分や動き、さらにはパーキンソン病みたいな病気の進行にも影響を与えてるかもしれないことを示唆してるんだ。

悪い細菌が侵入すると、腸の内壁を乱して「リーキーガット」っていう状態を引き起こすことがあるんだ。この状態では、悪いものが血流に入り込み、体の中、特に脳で炎症を引き起こす可能性があるよ。まるで不招待客が裏口から家に忍び込んで、パーティーを始めてしまったみたいだね!

炎症の役割

炎症—体が怪我や刺激に応じて反応する fancy な言葉—はPDの研究では注目されているトピックなんだ。感染や有害な物質が現れると、免疫システムが働き始めるけど、体が長く炎症状態にあると、逆に害を及ぼすこともあるんだ。

研究によると、細菌感染が免疫システムを警戒させて、それが慢性的な炎症を引き起こす可能性があるって示されているんだ。これは時間が経つにつれて脳の問題に関係するかもしれない。まるで、ただのコージーキャンプファイヤーをしたかったのにずっと炎を燃やし続けている感じだね!

動物研究が新しい洞察をもたらす

こうしたプロセスがどう機能するかを理解するために、科学者たちはよくマウスなどの動物を研究するんだ。最近の実験では、研究者たちはマウスにシトロバクター・ロデンティウムという細菌を感染させたんだ。この細菌は腸の感染がどうなるかをモデル化して、腸の健康が脳の機能にどう影響するかを調べることができるんだ。

シトロバクターに感染したマウスを見ると、時間が経つにつれて腸や脳に大きな変化が見られたんだ。感染したマウスは炎症が増え、腸内細菌に変化が見られ、それが脳の健康に影響を与える可能性があるって疑問を持たせたよ。

興味深いのは、免疫システムが感染に対してどう反応し、その結果、腸の健康がどう変化するかが脳の炎症や全体の健康に影響を与える可能性があることなんだ。これでPDが腸の健康と関係しているかもしれない手がかりが見えてきたよ。

免疫反応とその影響

答えを求める中で、研究者たちは腸の感染後にマウスの免疫システムが強く反応することを発見したんだ。この反応には、特定の免疫細胞や炎症を促進する分子の増加が含まれているよ。簡単に言えば、マウスの免疫システムはまるで火災報知器が大騒ぎしてるみたいに高い警戒状態だったんだ。

研究者たちが特に興味深いと感じたのは、エネルギー生産や細胞のストレスからの保護に関わる特定のタンパク質であるピンク1が欠けているマウスでは、免疫反応がさらに強まったこと。このことは、ピンク1が感染に対する免疫システムの反応を調整するのを助けるかもしれないし、PDに関与する可能性があることを示唆しているよ。

見えないつながりを探る

じゃあ、これがパーキンソン病の理解を深める私たちにとって何を意味するのか?病気に至る道が一つではないかもしれないってことだね。研究者たちはパズルを組み立てていて、遺伝因子が環境因子とどう相互作用するのかを解明しようとしているんだ。腸内細菌から免疫反応まで、すべてがPDの発症にどんなふうに関わっているのかを見ているよ。

今までの結果は、個々の腸の健康とパーキンソン病のリスクを結ぶ複雑なネットワークがあることを示唆しているんだ。簡単な道筋ではないかもしれないけど、たくさん考えさせられるよね。

予防と治療への影響

腸の健康とPDのつながりが明らかになるにつれて、予防や治療の可能性が広がっているんだ。これは腸の健康をサポートする新しい方法を見つけたり、パーキンソン病の進行を防ぐか遅らせる治療法を開発することを意味するかもしれないよ。

腸を大切にすることが脳を健康に保つために運動や食事と同じぐらい重要になる未来を想像してみて。希望が持てるし、正直言って、食べることが脳をフィットさせるのに役立つなんて少し面白いよね!

結論

パーキンソン病は複雑で挑戦的な状態だけど、研究はその発症に寄与するさまざまな要因に光を当て続けているんだ。腸内細菌、炎症、免疫反応の関係は、多くの人に影響を与える障害についての興味深い洞察を提供しているよ。

結局のところ、私たちの体の相互関連性が重要なんだ。私たちがお腹に何を入れるかに気をつけるのと同じように、それが脳にどんな影響を与えるかにも注意を払わなきゃいけないかもしれないね。次に何を食べようか考えるときは、お腹と脳のために選択をしているかもしれないって覚えておいて!

オリジナルソース

タイトル: A single Citrobacter rodentium infection in Pink1 knockout and wild type mice leads to regional blood-brain-barrier perturbation and glial activation without dopamine neuron axon terminal loss

概要: A growing body of research supports the hypothesis of links between immune system activation and the development of Parkinsons disease (PD). A recent study revealed that repeated gastrointestinal infection with Citrobacter rodentium can lead to PD-like motor dysfunction in Pink1 knockout (KO) mice and immune cell entry in the brain. With the objective of better understanding the mechanisms leading to immune attack of the brain in this model, we evaluated the hypothesis that such mild infections are sufficient to increase blood brain barrier (BBB) permeability and cause brain inflammation. Pink1 wild-type (WT) and KO mice were infected with Citrobacter rodentium and at day 13 and 26 post infection, we conducted gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging (MRI) to identify signs of BBB permeability changes. Quantification of MRI results provided evidence of increased blood-brain barrier permeability in both WT and Pink1 KO mice at 26 days after the infection in the striatum, dentate gyrus, somatosensory cortex, and thalamus. This was not accompanied by any change in global expression of tight-junction proteins or in markers of the integrity of the dopamine (DA) system in the striatum at both time points. However, chronic microglial activation was detected at day 26 post infection, accompanied by an elevation of the inflammatory mediators eotaxin, IFN{gamma}, CXCL9, IL-17 and MIP-2 in the striatum, accompanied by an elevation of IL-17 and CXCL1 in the serum of Pink1 KO mice. Neutrophil infiltration in the brain of infected mice was also noted at day 26 post infection, as revealed by immune cell profiling by flow cytometry. Finally, a bulk RNA-seq transcriptome analysis revealed that gene sets related to synaptic function were particularly influenced by the infection and that inflammation-related genes were upregulated by the infection in the Pink1 KO mice. Our results support the hypothesis that even after mild gastro-intestinal infection, increased BBB permeability could contribute to perturbations of brain homeostasis including altered expression of synaptic genes, increased microglial activation and the establishment of a chronic state of brain inflammation. Such perturbations could potentially act as a first hit for subsequent induction of PD pathology in the context of aging in genetically susceptible individuals. Author summaryWe hypothesize that immune system activation is linked to the development of Parkinsons disease (PD). Previously work revealed that repeated gastrointestinal infections with Citrobacter rodentium causes PD-like symptoms and immune cell invasion in the brain of Pink1 knockout (KO) mice. In the current study, we tested whether a single mild gut infection alters blood-brain barrier (BBB) permeability and causes brain inflammation. We infected Pink1 WT and KO mice with Citrobacter rodentium and used gadolinium-enhanced MRI to detect BBB permeability changes at 13- and 26-days post-infection. Results showed increased BBB permeability in specific brain regions at 26 days. While tight-junction and dopamine (DA)-related proteins remained unchanged, we observed altered expression of synaptic genes, chronic microglial activation, elevated inflammatory markers, and neutrophil infiltration in the brain. Our findings suggest that even mild gastrointestinal infections can increase BBB permeability, which could be permissive for immune cell entry into the brain and potentially interact with other mechanisms triggering PD pathophysiology, particularly in genetically susceptible individuals.

著者: Sriparna Mukherjee, Vladimir Grouza, Alex Tchung, Amandine Even, Moein Yaqubi, Marius Tuznik, Tyler Canon, Sherilyn Junelle Recinto, Christina Gavino, Marie-Josée Bourque, Heidi McBride, Michel Desjardins, Samantha Gruenheid, Jo Anne Stratton, David A. Rudko, Louis-Eric Trudeau

最終更新: 2024-12-24 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.24.630165

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.24.630165.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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