【創造的栽培プログラム】運動したくないなら、腸内細菌叢のせいだ

著者: 趙北

友人の輪の中のフィットネスやマラソンの達人たちが筋肉を披露したりペースを投稿したりしているのを見て、運動どころか座るよりも横になっているほうが好きなくらい怠け者の自分を見ると、ため息をつくしかありません。なぜ人々の間の差はこんなにも大きいのでしょうか？

しかし、最新の科学的研究により、運動を好まない怠け者の大多数に新たな説明が与えられました。結局、私は運動が嫌いなのではなく、腸内細菌叢に支配されているのだということがわかりました。それが…それがそれがそれが私を動かせなくなる！

ペンシルバニア大学ペレルマン医学大学院の研究者らは、マウスを使った実験で、腸内細菌叢の構造を変えると、マウスの運動への興味も変わることを発見した。もともとトレッドミルで運動するのが好きだった健康なマウスのほとんどは、抗生物質を摂取した後、腸内細菌叢を失い、運動する気がなくなった。科学者たちはまた、マウスの動きを促進する細菌のいくつかの株を発見したが、主にエリシペロトリックス科とラクノスピラ科の株である。無菌マウスにこれらの細菌株を補給すると、マウスはより長い時間、より頻繁に運動するようになった[1]。

図1. 運動するハムスター

私たちの運動意欲をコントロールするものは何でしょうか?腸内細菌叢は私たちが運動したいかどうかをどのように判断するのでしょうか?

運動の意図を司る脳の領域は線条体であり、線条体の興奮を調節する神経伝達物質にはドーパミン、アセチルコリン、グルタミン酸などがあります。ドーパミンと運動の間には正のフィードバックがあります。運動するとドーパミンが生成され、線条体が興奮して運動したいという欲求が強くなります。しかし、腸内細菌叢が破壊されると、運動中にマウスが生成するドーパミンは大幅に減少しました。ドーパミンによる動機付けと正のフィードバックがなければ、マウスの線条体は興奮しなくなり、マウスは動く意欲を失ってしまいます。

ドーパミンと運動の間の正のフィードバックはどのように終わるのでしょうか?運動すればするほど、ドーパミンの分泌量が増え、運動したいという欲求が高まります。それはあなたを死ぬほど疲れさせませんか?幸いなことに、ドーパミンの半減期は比較的短いです。脳の線条体がドーパミンによって刺激されると、ドーパミンを分解するモノアミン酸化酵素が生成され、脳内にドーパミンが蓄積されなくなります。しかし、腸内細菌叢が存在するとモノアミン酸化酵素によるドーパミンの分解が阻害され、ドーパミンの分解が遅くなり、運動による報酬感が強くなります。

図2. 脳内の線条体（赤）は運動と報酬のメカニズムを担っている

さらに、腸内細菌の中には、エリシペロトリックス科やラクノスピラ科のコプロコッカスなど、脂肪酸アミドを合成できるものもあります。この代謝物は感覚ニューロンを刺激し、マウスが運動中により多くのドーパミンを放出し、より満足感と幸福感を感じるようになります。

実際、科学者が腸内細菌叢と運動の関係を発見したのは今回が初めてではない。腸内細菌叢は、運動意欲を調節するだけでなく、運動中の代謝産物の利用にも関与し、筋肉の構造や内容の変化にも関係しています。

2019年、ハーバード大学医学部のジョージ・M・チャーチ教授とそのチームは、マラソンランナーと運動不足のランナーの腸内細菌叢の構成を比較した論文をネイチャー・メディシン誌に発表した。

研究者らはマラソン選手の腸内でベイヨネラ菌株を発見した。この菌株の数は長距離走後に大幅に増加する。これらの細菌をマウスの腸に移植すると、ランニングホイールでより長く走れるようになり、マラソン選手と同等の持久力が得られるようになった[2]ことから、これらのベイヨネラ菌株はアスリートの持久力と運動持続時間に関係していることが示唆されている。

マラソン選手が長距離走をした後にこのタイプの細菌の含有量が増えるのは、運動によって生成された乳酸を代謝するのが得意だからです。乳酸をプロピオン酸に分解し、それがアスリートの筋肉に戻り、筋肉細胞のエネルギー代謝プロセスに関与します。意外なことに、腸内細菌叢はランニング中にも休んでいるわけではなく、むしろ助けになることもあります。

上記の科学的研究結果はマウスの運動モデルでのみ確認されたものですが、各人の個人差、意志力、トレーニング方法などのさまざまな要因を考慮すると、腸内細菌叢が運動意欲やフィットネス効果の向上に与える影響は特に明らかではないかもしれません。しかし、上記の記事は、運動意欲を高めるために食事に脂肪酸アミドを加えることができるかどうかなど、運動を促進するための新しいアイデアを提供しています。あるいは、運動代謝を助けるコプロコッカスやベイヨネラなどの菌株をプロバイオティクス製品に加えると、運動がより楽しく長続きするようになります。

いつの日か、肥満やその他の代謝性疾患の患者や、怠惰の末期段階にある人々がより多くの運動を行い、体型や体調を改善するのに確実に役立ち、励ますような、関連する臨床研究が生まれることを願っています。

しかし、その日が来る前に、自分自身を諦めることはできません。今日から定期的に運動を始めて、自分の努力でドーパミンを合成しましょう！

レビュー: タオ・ニン

参考文献:
1. Dohnalová、L.、Lundgren、P.、Carty、JRE 他。マイクロバイオームに依存した腸脳経路が運動のモチベーションを調節します。ネイチャー612、739–747（2022）。

2. Scheiman J、Luber JM、Chavkin TA、MacDonald T、Tung A、Pham LD、Wibowo MC、Wurth RC、Punthambaker S、Tierney BT、Yang Z、Hattab MW、Avila-Pacheco J、Clish CB、Lessard S、Church GM、Kostic AD。一流アスリートのメタオミクス分析により、乳酸代謝を介して機能するパフォーマンス向上微生物が特定されました。ナショナルメッド2019年7月;25(7):1104-1109.