Normal gut microbiota modulates brain development and behavior.

Microbial colonization of mammals is an evolution-driven process that modulate host physiology, many of which are associated with immunity and nutrient intake. Here, we report that colonization by gut microbiota impacts mammalian brain development and subsequent adult behavior. Using measures of motor activity and anxiety-like behavior, we demonstrate that germ free (GF) mice display increased motor activity and reduced anxiety, compared with specific pathogen free (SPF) mice with a normal gut microbiota. This behavioral phenotype is associated with altered expression of genes known to be involved in second messenger pathways and synaptic long-term potentiation in brain regions implicated in motor control and anxiety-like behavior. GF mice exposed to gut microbiota early in life display similar characteristics as SPF mice, including reduced expression of PSD-95 and synaptophysin in the striatum. Hence, our results suggest that the microbial colonization process initiates signaling mechanisms that affect neuronal circuits involved in motor control and anxiety behavior.

和訳
「正常な腸内細菌叢は、脳の発達と行動を調節する」

哺乳動物の微生物コロニー形成は、宿主生理を調節する進化主導プロセスであり、その多くは免疫および栄養摂取と関連している。今回我々は、腸内細菌叢によるコロニー形成が、哺乳類の脳の発達とその後の成体の行動に影響を与えることを報告する。運動活動及び不安様行動の指標を使用して、我々は、無菌(GF)マウスが、正常な腸内微生物叢をもつ特定病原体未感染(SPF)マウスと比較して、高い運動活動と低い不安を示すことを実証する。この行動表現型は、運動制御と不安様行動に関与する脳領域における第二メッセンジャー経路とシナプス長期増強に関与することが知られている遺伝子発現の変化と関連している。誕生後早い段階で腸を微生物に曝露したGFマウスは、線条体におけるPSD-95とシナプトフィジンの発現低下を含め、SPFマウスと同様の特性を示す。従って、我々の結果は、微生物のコロニー形成過程は、運動制御と不安行動に関与する神経回路に影響を与えるシグナル伝達機構を開始することを示唆している。

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