名古屋大学と雪印メグミルク株式会社の
産学協同研究講座において
加齢線虫の連合学習能に餌である大腸菌や乳酸菌が影響することを発見

【本研究のポイント】
・餌として用いた大腸菌や乳酸菌が加齢線虫注1）の連合学習能注2）に影響することを見出した。
・個体寿命と加齢に伴う連合学習能の低下は別々に制御されている可能性が示唆された。
・餌に依存した加齢線虫の連合学習能を制御する因子として、転写因子注３）と神経ペプチド注４）をつくる酵素の遺伝子を見出した。

【研究背景と内容】
ヒトの脳・神経機能は高齢になると低下します。老齢期の脳機能を日々の食事により健全に保つことができれば、我々の生活水準の向上、ひいては高齢社会の課題解決につながります。しかし、ヒトや他の脊椎動物を用いて、食事が脳機能へ及ぼす影響やその作用メカニズムを調べることは容易ではありません。

そこで、名古屋大学と雪印メグミルクは、2017年に名古屋大学大学院理学研究科附属ニューロサイエンス研究センターに、産学協同研究講座「栄養神経科学講座」を設置し、乳酸菌や乳成分の認知機能や睡眠に及ぼす効果とその作用機序の解明を目指した研究を推進してきました。

本研究では、線虫を用いることで、餌がどのように加齢に伴う脳機能の低下に影響するかを調べました。線虫は寿命が２週間と短く、単純な神経系を用いて様々な記憶学習行動を示すことから、加齢による脳機能の低下を調べることに適しています。実験室で飼育する場合の通常の餌である大腸菌を摂取させると、成虫になってから５日ほどで連合学習能が低下しました。そこで、大腸菌の代わりに雪印メグミルクが保有する種々の乳酸菌株を餌として摂取させ、成虫になって５日後の線虫（加齢線虫）の連合学習能が維持される菌を選定しました。その結果、乳酸菌Lactobaillus reuteri SBT10010が、線虫の個体寿命を延長することなく連合学習能を維持することを見出しました。

今回見られた餌の影響は、死菌でも見られたため、細菌に含まれる代謝物などが影響していると考えられます。今後の課題は、そのような代謝物を特定し、大腸菌が線虫の連合学習能を低下させるのか、乳酸菌が積極的にそれを維持するのかを明らかにすることです。また我々は、加齢した線虫の連合学習能に関わる因子として、転写因子^注３）や神経ペプチド^注4）をつくる酵素の遺伝子を見出しました。

【成果の意義】
本研究は、加齢線虫の脳機能への餌の影響を調べる上で、線虫と餌である細菌の組み合わせを用いて研究する方法を確立した点で意義深く、今後の詳細な分子・神経メカニズム解明の礎になると考えられます。また、線虫の特長をいかして、個体寿命と脳機能老化の両方を測定することによって、個体寿命を延長することなく脳機能を維持する餌の条件を見出しました。通常、ヒトは老化の帰結として死を迎えると考えますが、脳機能の老化と個体の寿命は別々のメカニズムで制御されている可能性が示唆されました。また、ヒトの腸内には大腸菌や乳酸菌など無数の細菌が存在しているので、それらの細菌もわたしたちの脳機能に影響を与えることも考えられます。今回見つかった遺伝子と類似の遺伝子は、ヒトにも存在しています。つまり、餌が加齢による脳機能の変化に与える影響を説明するメカニズムは、ヒトにも存在しうることが示唆されました。今後、さらに研究が進めば、食事により老齢期の脳機能を高く保つことも夢ではないと期待されます。