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発酵食品摂取と精神健康：脳腸相関を介したメカニズムとプロ・ポストバイオティクスの役割

はじめに：発酵食品と精神健康の関連性

近年、食事が全身の健康、特に精神健康に与える影響に関する研究が急速に進展しています。その中でも、発酵食品は伝統的に世界各地で消費されてきましたが、単なる栄養源としてだけでなく、精神状態や認知機能への潜在的な影響についても科学的な関心が高まっています。発酵食品には、生きた微生物（プロバイオティクス）、その代謝産物（ポストバイオティクス）、そして微生物の増殖を助ける成分（プレバイオティクスとなりうる成分）などが含まれており、これらの成分が複雑なメカニズムを介して宿主の生理機能、とりわけ脳機能や精神状態に影響を与える可能性が示唆されています。

本稿では、発酵食品の摂取が精神健康に与える影響について、主要なメカニズムである脳腸相関に焦点を当て、プロバイオティクスやポストバイオティクスといった機能性成分の役割を含めて最新の研究知見を基に解説いたします。

発酵食品に含まれる機能性成分

発酵食品は、微生物による有機物の分解・変換プロセスを経て生成されます。このプロセスにより、元の食品とは異なる多様な成分が生じ、また発酵に用いられる微生物自体が含まれることになります。精神健康との関連で特に注目される機能性成分は以下の通りです。

• プロバイオティクス: 特定の基準を満たし、適切な量摂取された場合に宿主に有益な効果をもたらす生きた微生物です。発酵食品には、乳酸菌やビフィズス菌など、様々な種類のプロバイオティクスが含まれることがあります。これらの生きた微生物が腸内で増殖・定着し、腸内環境を変化させたり、宿主細胞と相互作用したりすることで、様々な生理機能に影響を与えます。
• ポストバイオティクス: プロバイオティクスまたは共生微生物によって産生される無生物の微生物構成成分、あるいは微生物活動によって産生される代謝産物で、宿主に健康上の利益をもたらすものと定義されます。発酵食品中には、微生物による発酵プロセスを通じて生成された短鎖脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids: SCFAs）、特定のペプチド、ビタミン、ガンマアミノ酪酸（GABA）などが含まれており、これらがポストバイオティクスとして機能する可能性があります。
• プレバイオティクスとなりうる成分: 発酵食品の原料には、食物繊維やオリゴ糖など、腸内細菌によって利用されやすい成分が含まれていることがあります。これらは発酵プロセスを経て変化する可能性もありますが、宿主の腸内細菌叢のバランスを整えるプレバイオティクスとしても作用しうる成分です。

これらの成分が単独で、あるいは相互に作用しながら、精神健康に影響を及ぼすと考えられています。

発酵食品と精神健康を繋ぐ脳腸相関メカニズム

脳と腸は、神経系、内分泌系、免疫系を介して双方向に密接にコミュニケーションを取っています。これを脳腸相関（Gut-Brain Axis）と呼びます。発酵食品に含まれる成分、特にプロバイオティクスやポストバイオティクスは、この脳腸相関を様々なレベルで調節することで、精神健康に影響を与えると考えられています。

1. 神経経路:

   • 迷走神経: 腸と脳を直接結ぶ主要な神経経路です。腸内細菌やその代謝産物（特にSCFA）は、迷走神経の末端に作用し、信号を脳へ伝えることが示されています。例えば、SCFAの一種である酪酸は、迷走神経の活性化を介して抗不安作用を示す可能性が動物実験で示されています。また、特定のプロバイオティクス菌株の摂取が迷走神経の感度を変化させ、行動や気分に影響を与えるという報告もあります。
   • 腸管神経系（ENS）: 腸自体に存在する神経系で、「第二の脳」とも呼ばれます。腸内細菌はENSの活動に影響を与え、腸の運動や感覚を調節します。これは間接的に精神状態に影響を与える可能性があります。

2. 代謝経路:

   • 短鎖脂肪酸（SCFAs）： 腸内細菌が食物繊維などを発酵して産生する主要な代謝産物です。酪酸、プロピオン酸、酢酸が代表的です。SCFAsは腸管上皮細胞の主要なエネルギー源であるだけでなく、血流に乗って全身に運ばれ、脳にも到達します。脳内では、SCFAは神経伝達物質の産生調節、神経炎症の抑制、脳由来神経栄養因子（BDNF）の発現増加、血液脳関門（BBB）機能の維持など、様々なメカニズムを介して脳機能に影響を与えることが示唆されています。特に酪酸はヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）阻害作用を持ち、遺伝子発現調節を介して神経保護作用や抗うつ作用を示す可能性が研究されています。
   • 神経伝達物質およびその前駆体: 腸内細菌は、セロトニン、GABA、ドーパミンなどの神経伝達物質、あるいはその前駆体（トリプトファンなど）の産生や代謝に影響を与えることが知られています。例えば、腸内細菌がトリプトファンからセロトニンを産生する経路や、GABAを産生する能力を持つ菌株が存在します。これらの神経伝達物質は、気分、認知、睡眠など精神機能に深く関わっています。
   • その他の代謝産物: 発酵食品や腸内細菌は、様々な代謝産物（例えば、二次胆汁酸、インドール誘導体など）を産生します。これらの代謝産物の中には、宿主の生理機能、特に神経系に影響を与えるものがあると考えられており、現在も研究が進められています。

3. 免疫経路:

   • 神経炎症: 慢性的な低悪性度の全身性炎症は、うつ病や不安障害を含む様々な精神疾患のリスク因子として注目されています。腸内細菌叢の異常（ディスバイオシス）は、腸管バリア機能の低下を招き、病原体関連分子パターン（PAMPs）や細菌由来のLPS（リポ多糖）などが血中に漏出しやすくなります（リーキーガット）。これらの分子は全身性の炎症反応を引き起こし、サイトカイン（TNF-α、IL-6など）の産生を促進します。これらの炎症性サイトカインはBBBを通過して脳に到達し、神経炎症を引き起こすことで神経伝達物質の代謝異常や神経機能障害を誘発し、精神症状に寄与する可能性があります。発酵食品に含まれるプロバイオティクスやポストバイオティクスは、腸管バリア機能の改善、免疫細胞（T細胞、マクロファージなど）の機能調節、抗炎症性サイトカイン（IL-10など）の産生促進などを通じて、全身性および神経炎症を抑制し、精神健康に良い影響を与える可能性が示唆されています。

最新研究動向と臨床応用への示唆

近年、発酵食品や特定のプロバイオティクス菌株を用いたヒト介入研究が増加しています。例えば、ヨーグルトやケフィア、キムチといった発酵食品の摂取が、健常者におけるストレス軽減や気分の改善、特定の精神疾患患者における症状緩和に有効であるかどうかが検討されています。

• あるレビュー論文では、発酵食品の摂取が不安の軽減やストレス耐性の向上と関連する可能性が示唆されていますが、研究デザインの多様性やサンプルサイズの限界などから、決定的な結論には至っていません。
• 特定のプロバイオティクス菌株（例：Lactobacillus helveticus R0052とBifidobacterium longum R0175の併用など）を用いた二重盲検プラセボ対照試験では、ストレスに関連する胃腸症状や心理的ストレス指標（コルチゾール濃度など）の改善が報告されています。これらの効果は、腸内細菌叢の変化や炎症性サイトカインの調節に関連していると考えられています。
• ポストバイオティクス、特にSCFAの精神機能への直接的な効果に関する研究も進んでいますが、ヒトにおける経口摂取による脳への効果や、発酵食品由来のSCFAがどの程度寄与するかなど、まだ不明な点が多くあります。

これらの研究は、発酵食品が精神健康に与える影響の複雑さを示唆しています。単一の成分による効果ではなく、発酵食品に含まれる多様な成分と、宿主の腸内環境、遺伝的背景、生活習慣などが複合的に相互作用することで効果が発現すると考えられます。

管理栄養士としては、特定のプロバイオティクス菌株を含むサプリメントだけでなく、多様な発酵食品を食事に取り入れることが、腸内環境を豊かにし、様々な機能性成分を摂取する上で有効なアプローチとなりうることを理解しておくことが重要です。ただし、食品の種類によって含まれる微生物や成分は大きく異なり、また加工方法によってプロバイオティクスの生存率も変化します。個々の食品が精神健康に与える具体的な影響については、今後の更なる研究が待たれます。

結論

発酵食品は、腸内細菌叢やその代謝産物、そして脳腸相関を介して精神健康に影響を与える可能性を秘めています。プロバイオティクスやポストバイオティクスといった機能性成分が、神経伝達物質の代謝調節、神経炎症の抑制、神経可塑性の維持など、様々なメカニズムを通じて気分や認知機能に寄与することが示唆されています。

しかしながら、ヒトにおける発酵食品の精神健康への効果に関する研究はまだ発展途上にあり、メカニズムの詳細や、どのような種類の発酵食品をどのくらい摂取すれば効果が期待できるのかなど、多くの疑問点が残されています。今後の更なる研究により、発酵食品の精神健康増進における役割がより明確になることが期待されます。管理栄養士としては、最新の科学的根拠に基づき、個別のアセスメントに基づいた食事指導を行う中で、発酵食品の適切な摂取を推奨していくことが重要であると考えられます。