子が産まれる前後に抗生物質を投与して体内から微生物を追い出してしまうと、脳内のシグナルに混乱をきたし、長期的な行動変化が生じるおそれがある──。そんな可能性を示す複数の研究が発表された。

4月4日付で『Nature Communications』に掲載された論文によると、低用量のペニシリンを出生前後のマウスに投与したところ、血液脳関門と脳内の化学組成に変化が生じたと報告している。さらに、投与されたマウスは成長すると通常よりも攻撃的になり、社会行動に障害がみられたとのことだ。

腸内細菌がわたしたちの脳に変化を起こしうる［日本語版記事］ことは、マウスのみならず、ヒトを対象とした先行研究でも示されている。2017年1月、ニュージーランドの研究チームが発表した論文は、子ども871人を対象とした調査報告として、生後1年以内の抗生物質服用と、その後7歳と11歳の時点での問題行動・抑うつ症状のあいだに相関関係がみられたと報告している。

今回のマウスの研究では、出生前後に抗生物質を投与されたマウスの42パーセントが高い攻撃性を示した一方で、未投与群で高い攻撃性を示したのは9パーセントにすぎなかった。さらに、別に用意したマウス実験群に抗生物質と同時にプロバイオティック（善玉菌）を投与したところ、抗生物質の影響の一部が相殺されたとのことだ。

研究者がマウスの脳を観察したところ、抗生物質投与群のマウスでは血液脳関門が薄くなり、攻撃行動に関連する遺伝子の発現量が増えていた。また、脳内のサイトカイン発現量にも増加がみられた。

脳と腸内細菌の関係についてのエヴィデンスは増えてきているものの、その因果関係についてはわかっていない。研究者たちは、抗生物質などによって微生物の機能が阻害されると、化学シグナルが免疫システム、代謝、それに脳そのものを混乱に陥れ、その結果として脳と行動に変化が生じるのではないかと仮説を立てている。

腸内細菌は、GABA、セロトニン、ドーパミン、ノルエピネフリン（ノルアドレナリン）など、脳の機能制御に使われる神経伝達物質生成のほとんどに関係していることがわかっている。さらに腸内細菌は、ブチレート、プロピオネート、アセテートなどの短鎖脂肪酸も生成するが、これらはエネルギー均衡や代謝に関わる分子だ。さらに、免疫系で利用される化学シグナルのサイトカインにも影響を与えることがある。

マウスの母親に投与した抗生物質が母体の微生物コミュニティをかく乱し、それが胎児に継承された可能性もある。このため今後の研究では、母体のマイクロバイオームの効果と出生後の抗生物質投与の効果を、切り分けることが重要になる。また、この研究ではマウスの胎児への抗生物質投与は比較的長期間だったため、今後はより一般的な短期的投与の影響に注目すべきだろう。