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장내 미생물은 뇌와 교신 한다

기사승인 : 2018-10-25 18:28 기자 : 일송재단 국제농업개발원

장내 미생물이 신경전달물질을 이용하여 뇌와 상호작용한다는 미국 일리노이대학의 연구가 ‘장미생물학회지’에 실렸다.

신경전달물질 ‘코르티졸’을 이용해 뇌를 조종하는 장내 미생물 루미노코쿠스(Ruminococcus)
장내 미생물인 루미노코쿠스가 신경전달물질인 코르티졸을 이용하여 뇌와 정보를 주고받는다는 연구 결과가 나왔다. 연구진은 장과 뇌의 발달 양상이 어린 아이와 비슷한 생후 1개월 된 돼지를 연구대상으로 돼지의 대변과 상행 결장에서 세균을 찾아, 뇌와 혈액에 존재하는 신경전달물질의 농도를 측정했다.

대변의 세균과 뇌의 대사물질 간의 상관관계
연구책임자 오스틴 머드는 새끼 돼지의 대변에서 뇌와 혈액의 특정 화합물 농도를 예측할 수 있는 특정 세균을 찾을 수 있는지 확인하려고 했고, 결국 성공했다. 대변의 세균과 뇌의 대사물질 간의 상관관계를 단계적으로 연구했다.

그 결과, 박테로이데스(Bacteroides)와 클로스트리듐은 미오이노시톨(myo-inositol)을 높이고, 부티리씨모나스는 뇌의 작업 기억력을 높이는 NAA(n-acetylaspartate) 수치를 높인다는 것을 알아냈다. 또한 박테로이데스가 뇌 전체의 크레아틴의 수치를 증가시키며, 반대로 루미노코쿠스가 더 많이 검출됐을 때는 뇌의 NAA 수치가 낮아진다.

자폐스펙트럼의 경우 유익균과 유해균의 비율이 극단적으로 차이가 나는데, 정상의 경우 유익균과 유해균의 비율이 85:15인데 반해, 비율이 2: 98로 유해균이 득세한 경우가 많다. 그러나 반대로 98:2처럼 유익균이 득세한 경우에도 자폐가 존재한다. 이렇게 극단적으로 균의 균형이 깨져있는 것을 확인할 수 있다.(출처:픽사베이)

*미오이노시톨(myo-inositol)
비타민 B복합체의 구성성분으로 체내 인슐린 반응에 관여하며, 인슐린 저항성을 개선하고 난자의 질을 높여주는 역할을 한다.
*박테로이데스(Bacteroides)
인간을 포함하여 집토끼, 마못, 생쥐 등 포유류의 장관, 구강, 기도 내부에서 생활하는 간균으로 인간의 기도, 소화관, 성기에도 살고 있다.
*클로스트리듐 (clostridium)
바실루스균과에 속하는 미생물로 자폐아의 경우 정상인보다 10배 이상이 검출됨.

세르토닌 수치도 장내 미생물이 관여
뇌를 직접 연구하지 않고 신생아의 대변과 혈액만으로도 뇌의 문제에 접근할 수 있는 장점이 있는데, 이 연구로 대변과 장내 미생물의 영향을 받는 신경전달물질인 세로토닌과 코르티졸이 상관관계가 있음이 드러났다. 특히 박테로이데스는 세로토닌 수치를 높였고, 반대로 루미노코쿠스(Ruminococcus)는 세로토닌 및 코르티졸의 수치를 낮췄다. 클로스트리듐과 부티리씨모나스는 신경전달물질과 큰 상관관계가 없었다.

장내 미생물이 뇌 대사물질을 변화시켜  자폐스펙트럼 장애를 유발  
기존 연구에서는 세균과 특정 대사물질 사이의 특별한 관계에 대해서 밝혀내지는 못했는데, 이번 연구로 자폐스펙트럼장애를 진단받은 사람들에게서 뇌 대사물질 수치의 변화가 나타난다는 것을 확인한 것이다.
머드 교수는 이번 연구를 통해 자폐스펙트럼장애가 있는 경우에 박테로이데스와 루미노코쿠스 수치뿐 아니라 세로토닌과 코르티졸 수치의 변화가 나타나는 것을 확인했다고 언급했다.

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