비즈니스와 개인 생활 모두에서 성공을 거두고자 하는 우리에게 있어, 나이가 들어감에 따라 인지 능력과 정신적 회복력을 유지하는 것은 가장 중요한 과제입니다. 연구 결과에 따르면 특정 프로바이오틱스 균주는 시간이 지남에 따라 뇌 기능과 전반적인 인지 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 상호작용은 뇌와 중추 신경계 사이의 양방향 소통 체계인 ‘장-뇌 축’ 덕분에 가능합니다.
프로바이오틱스 균주인 B. breve MCC1274와 L. plantarum PS23은 인체 임상 연구 및 전임상 연구(비인간 대상 실험실 중심 연구)에서 뇌 건강을 증진하고 기억력을 포함한 인지 기능을 향상시키는 것으로 나타났습니다.
인간 대상 연구에 따르면 이러한 프로바이오틱스가 기억력과 인지 기능의 일부 측면에 도움이 될 수 있는 것으로 보이지만, 구체적인 작용 메커니즘은 밝혀지지 않았습니다. 그러나 동물 대상 전임상 연구를 통해 연구자들은 이 놀라운 균주들의 작용 기전을 더 자세히 살펴볼 수 있게 되었습니다. MCC1274와 PS23에 대한 전임상 연구 결과에 따르면, 항산화 기능, 면역 반응, 신경 가소성 등이 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다.
이 “뇌를 위한 프로바이오틱스”가 노화 과정에 있는 인간의 건강한 인지 기능을 어떻게 돕는지 알아보기 위해, 먼저 전임상 연구 결과를 살펴보겠습니다.
B. breve MCC1274는 전임상 연구에서 뇌 건강을 증진시키는 것으로 나타났습니다
MCC1274는 비피도박테리움 브레베 ( Bifidobacterium breve ) 균주로, 뇌 기능 지원 및 인지 기능 개선에 미치는 역할을 규명하기 위한 4건의 인체 연구가 수행되었습니다. 예를 들어, 한 무작위 대조군 임상시험 결과, MCC1274가 경도 인지 장애가 의심되는 사람들의 즉각 기억, 지연 기억, 시각-공간/구성 능력(공간 인식과 관련됨)을 향상시킨 것으로 나타났습니다.
이는 어떻게 가능한 것일까? 전임상 실험 결과에 따르면, MCC1274는 (1) 항산화 효과와 (2) 뇌의 건강한 면역 반응 및 관련 신경가소성을 촉진하는 기타 생화학적 과정을 통해 인지 기능을 지원하는 것으로 보인다.
MCC1274는 항산화 효과가 있을 수 있다
연구진은 MCC1274 프로바이오틱 균주가 장에서 뇌로 이동하는 항산화 물질의 수치를 높여 뇌 건강에 도움을 줄 수 있다는 가설을 세웠다. 이를 연구하기 위해 건강한(“야생형”) 쥐들에게 4개월 동안 물에 B. breve MCC1274 또는 식염수를 섞어 먹였다. 그 후 연구진은 쥐들의 혈액 샘플을 채취하고 혈장 대사물을 분석하여 프로바이오틱스의 유익한 효과에 기인하는 기전을 규명했다.
이러한 혈장 대사산물은 혈장 내에서 발견되는 소분자로, 미생물의 대사 과정에서 유래했을 가능성이 있습니다. 장내 미생물은 효소를 이용해 장에서 음식물 소화 산물을 분해하며, 이러한 대사산물은 그 과정에서 생성되는 부산물입니다. 이에 연구진은 MCC1274 보충이 어떤 혈장 대사물질에 영향을 미치는지, 그리고 이러한 대사물질이 어떤 이점을 제공하는지 규명하고자 했습니다.
연구진은 B. breve 보충이 쥐의 혈장 대사 산물에 유의미한 변화를 일으킨다는 사실을 발견했다. 특히 과학자들은 뇌 기능을 지원하고 산화 스트레스를 줄이는 것으로 알려진 항산화 화합물인 이소플라본 대사 산물의 수치가 상승한 것을 관찰했다.
산화 스트레스는 체내에서 활성산소와 항산화 물질 간의 균형이 깨진 상태를 말합니다. 우리 몸이 정상적으로 기능하기 위해서는 이 두 종류의 분자가 모두 필요하지만, 활성산소(대사 과정의 자연스러운 부산물)가 항산화 물질보다 많아지면 문제가 발생합니다.
자유 라디칼은 면역 체계와 기타 생리적 과정을 돕지만, 우리 몸에는 소량이나 적당한 양만 필요합니다. 자유 라디칼이 건강에 해로운 수준으로 증가하면 산화 스트레스가 발생합니다. 과도한 자유 라디칼은 뇌 세포를 포함한 신체 내 세포에 손상을 입힙니다. 건강한 노화 과정에서산화 스트레스는 기억력 저하를 비롯한 인지 기능 장애와 관련이 있는 것으로 밝혀졌으며, 연구 결과에 따르면 특정 천연 화합물이 이러한 불균형을 완화할 수 있는 것으로 나타났습니다.
대두에 함유된 플라보노이드의 일종인 이소플라본은 여러 연구를 통해 건강한 성인 대상의 인지 기능을 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 이전의 전임상 연구에 따르면 B. breve MCC1274는 이소플라본의 생체 변환을 촉진할 뿐만 아니라 장내 미생물 군집에도 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 따라서 MCC1274는 이러한 대사 산물을 생성하거나, 장내 유익한 미생물의 총 수를 증가시켜 간접적으로 그 생성에 영향을 미칠 수 있습니다.
MCC1274는 뇌의 신경가소성을 촉진할 수 있다
뇌의 놀라운 특징 중 하나는 신경 연결을 형성하고, 수정하며, 강화함으로써 스스로를 재구성하는 적응 능력입니다. 이를 ‘신경가소성’이라고 부르며, 이는 뇌에 상주하는 미세아교세포라는 면역 세포의 영향을 부분적으로 받습니다. 이번 위약 대조 전임상 연구에서 연구진은 MCC1274가 이러한 미세아교세포의 면역 반응 균형을 맞추는 데 도움을 줄 수 있으며, 이는 결과적으로 신경가소성을 촉진하고 산화적 활성을 감소시킨다는 사실을 발견했습니다.
미세아교세포는 중추신경계를 지지하고 뇌의 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 세포들은 매우 역동적이며 다양한 상태로 존재하지만, 일반적으로 휴지 상태나 활성화된 상태로 구분됩니다. 미세아교세포는 뇌의 신경 및 면역 지원 세포로서, 지속적으로 신경 활동을 감지하고 조절하며, 활성화되면 감염이나 손상을 관리합니다.
이 세포들은 “휴지” 상태에 있을 때 지속적으로 환경을 감지하고 신경 세포를 제거하며, 이 두 가지 과정은 모두 항상성과 신경 가소성을 촉진합니다. 활성화되지 않은 상태의 미세아교세포는 학습과 기억에 결정적인 역할을 하는 시냅스 재구성 및 전반적인 시냅스 가소성에 관여합니다.
손상이나 신경퇴행에 대응하여 미세아교세포는 활성화되어 형태가 변하며, 면역 활성화 단백질과 활성산소를 분비합니다. 노화 과정에서 미세아교세포는 과민하고 과도하게 활성화된 상태로 전환되는 것으로 밝혀졌으며, 이는 시냅스 가소성을 저해합니다. 이러한 경우, 이러한 과도한 활성 상태를 완화하거나 진정시키는 개입은 미세아교세포가 신경 기능을 지원하는 휴지 상태로 되돌아가도록 돕습니다.
MCC1274가 건강한 쥐의 뇌 건강을 증진시키는지 확인하기 위해, 연구진은 이 프로바이오틱스를 투여한 뒤 일련의 검사를 통해 그 효과를 평가했다. 쥐들은 무작위로 프로바이오틱스 투여군과 위약군으로 나뉘었다. 4개월 동안 프로바이오틱스 투여군에는 B. breve MCC1274 (10억 CFU)를 주 5회 투여한 반면, 위약군에는 식염수만 투여했다.
연구가 끝날 무렵, 연구진은 뇌의 면역 세포인 활성화된 미세아교세포의 지표가 되는 특정 면역 반응성 단백질의 양이 감소한 것을 관찰했다. 따라서 MCC1274는 건강한 쥐에서 미세아교세포의 활성화를 억제하거나 진정시키는 것으로 나타났다. 활성화된 미세아교세포의 이러한 억제는 과도한 활동을 조절하여 신경가소성을 촉진하는 역할을 한다.
해마의 다른 시냅스 단백질에서 나타난 변화 역시 신경 보호 효과를 시사했다. 면역 반응에 미치는 균형 조절 효과는 시냅스 전달과 가소성을 개선하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 노화되는 뇌에서 기억 기능을 포함한 인지 기능을 유지하는 데 기여할 수 있다.
L. paracasei PS23은 전임상 연구에서 건강한 노화를 돕는 것으로 나타났습니다
L. paracasei PS23 은 Lacticaseibacillus paracasei 속의 균주로, 인체 연구 결과 스트레스 조절, 정서적 균형, 뇌 신호 전달 경로에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보고되었습니다. 노화 마우스를 대상으로 한 PS23의 전임상 연구에 따르면, 이 프로바이오틱스는 기억력을 포함한 인지 기능을 유지하고 근육량을 지원함으로써 건강한 노화를 돕는 것으로 나타났습니다. 인간 인지 기능에 미치는 영향을 완전히 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하지만, 전임상 연구는 프로바이오틱스의 유익한 작용에 기여하는 메커니즘을 이해하는 데 도움을 줍니다.
다음의 전임상 연구에서 과학자들은 동물 모델의 뇌 건강과 행동에 몇 가지 주목할 만한 변화를 관찰했다. 여기에는 기억력과 공간 지각 능력의 향상은 물론, 불안 유사 행동의 감소가 포함되었다.
과학자들은 이러한 긍정적인 변화를 PS23 그룹에서 나타난 건강한 면역 반응, 산화 스트레스의 감소, 그리고 신경 가소성의 향상 때문으로 분석했는데, 이 모든 요인은 노화 과정에서 뇌 건강을 증진시키는 데 기여합니다. 이러한 제안된 작용 기전은 MCC1274에 대한 전임상 연구에서 관찰된 것과도 상당히 유사합니다.
노화 촉진 마우스를 이용한 PS23 연구
인간과 마찬가지로 쥐도 공간 기억, 학습, 사회적 행동과 같은 복잡한 인지 능력을 보여줍니다. 또한 쥐는 인간과 놀랍도록 유사한 뇌 노화 양상을 보입니다. 연구자들은 인지 기능을 평가하고 프로바이오틱스를 포함한 특정 중재의 효과를 확인하기 위해 종종 노화 촉진 쥐를 연구 모델로 사용합니다. 이러한 전임상 연구는 프로바이오틱스가 노화 과정에서 인지 건강에 어떻게 이로운 영향을 미치는지 이해하는 데 도움을 줍니다.
연구 결과에 따르면, 건강한 쥐의 노화 과정에는 불안 유사 행동의 증가와 인지 기능(즉, 공간 학습 및 기억력)의 저하가 동반될 수 있는 것으로 나타났다.
최근 수행된 두 건의 PS23 전임상 연구에서는 이 프로바이오틱스의 인지 기능 개선 효과에 대한 과학적 근거를 더 잘 이해하기 위해 기존의 노화 촉진 동물 모델을 활용했다.6,7각 무작위 위약 대조 연구에서 연구진은 노화 촉진 마우스를 최소한 위약군과 프로바이오틱스군으로 나누었다. 그 후 연구진은 오픈 필드 테스트와 모리스 수중 미로 테스트를 포함한 행동 검사를 통해 스트레스 관련 행동과 인지 행동을 관찰했다.
PS23은 노화 마우스의 인지 기능을 향상시킨다
인지 기능을 연구하기 위해 과학자들은 PS23을 투여받은 노화 촉진 마우스와 위약을 투여받은 마우스를 대상으로 행동 실험을 실시하고, 혈액 및 뇌 조직 내 인자의 농도를 분석했다.
행동 실험에서 연구진은 노화된 위약군에서 뚜렷한 공간 기억 장애를 관찰했다. 그러나 노화된 PS23군은 이러한 공간 기억 장애를 보이지 않았으며, 그 결과는 노화되지 않은 쥐와 유사했다. 이러한 결과는 프로바이오틱스가 쥐의 노화 관련 기억 장애를 개선했음을 시사한다.
PS23이 공간 기억력에 미치는 이러한 이점은 뇌유래 신경 영양 인자 (BDNF) 수치와 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD) 효소 수치의 증가와 연관되어 있었습니다. BDNF는 신경 가소성, 특히 학습과 기억과 관련된 중요한 뇌 단백질입니다.
SOD는 항산화 작용의 전반적인 방어 전략에서 핵심적인 역할을 하는 효소 중 하나로 여겨집니다. 이 효소는 위약을 투여받은 노화 마우스에 비해 PS23을 투여받은 마우스의 혈액에서 더 높은 수치를 보였을 뿐만 아니라, 기억에 중요한 뇌 부위인 해마에서도 더 높은 수치를 나타냈습니다.
이 연구들에서 PS23은 노화 과정에서 해마의 SOD 수치를 유지한 반면, 프로바이오틱스를 투여하지 않은 노화 그룹에서는 해마의 SOD 수치가 감소한 것으로 나타났다. SOD 수치는 비록 건강 상태가 양호하더라도 나이가 들면서 감소한다. 쥐를 대상으로 한 이러한 연구 결과는 PS23이 노화에 따른 기억력 저하를 완화하고 불안 관련 행동을 개선할 수 있음을 시사한다.
PS23은 뇌 내 SOD 수치를 높이는 것으로 연구 결과를 통해 입증된 유일한 프로바이오틱스일 수 있습니다.
이러한 결과는 PS23 보충이 면역 또는 산화 스트레스 요인이 관여할 수 있는 정상적인 노화 과정에서 인지 기능(즉, 기억력)을 지원하는 전략으로 활용될 수 있음을 시사한다.
PS23은 노화 마우스의 불안 증상을 완화한다
마찬가지로, 행동 및 생화학적 검사 결과에서도 PS23이 자연 노화 과정에서의 불안 증상에 유익한 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 개방형 공간 검사에서, 실험용 쥐들을 개방된 공간에 넣어 인지 및 불안 관련 행동을 관찰했습니다. 이 검사에서 PS23을 투여받은 노화 쥐들은 위약을 투여받은 노화 쥐들에 비해 불안 유사 행동을 덜 보였습니다.6
이러한 행동상의 차이는 PS23 마우스의 뇌 조직에서 기분을 안정시키는 세로토닌과 도파민의 수치가 더 높게 나타난 것과 일치했다. 또한 이 마우스들의 혈중 BDNF 수치도 더 높았다. BDNF는 신경가소성에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 정신 건강에도 중요한데, 뇌의 특정 부위에서 BDNF 수치가 낮으면 불안과 스트레스와 관련이 있다.
MCC1274와 PS23은 인지 기능에 어떤 이점을 주는가?
MCC1274와 PS23은 장-뇌 축을 통해 뇌에 유익한 영향을 미치는 면역 균형 조절 및 항산화 작용을 통해 인지 기능 향상에 도움을 주는 것으로 보입니다.
우리는 MCC1274가 혈중 항산화제인 이소플라본 대사산물의 수치를 높이고, 뇌의 면역 세포인 미세아교세포를 진정시켜 신경가소성을 촉진하는 데 도움을 준다는 사실을 확인했습니다. 마찬가지로, 두 연구의 과학자들은 뇌의 기억 중추인 해마에서 항산화 효소인 SOD의 수치가 증가한 것을 관찰했습니다. SOD는 산화 스트레스의 주요 원인인 과도한 활성산소 생성에 대항하는 신체의 주요 방어 기전입니다.
전임상 연구 결과, PS23 균주는 학습, 기억 및 신경가소성을 촉진하는 중요한 뇌 단백질인 BDNF의 수치를 증가시키는 것으로 나타났습니다. 두 균주 모두 장-뇌 축을 통해 산화 스트레스를 완화하고 건강한 뇌 신호 전달을 지원함으로써 전임상 모델에서 노화 관련 인지 기능 저하를 지연시키는 것으로 확인되었습니다.
여기서 논의한 전임상 연구 결과는 프로바이오틱스가 뇌 건강, 특히 기억력과 스트레스 관련 행동에 미치는 긍정적인 효과의 배후에 있는 흥미로운 과학적 원리를 엿볼 수 있게 해줍니다. 우리는 MCC1274와 PS23이 뇌 내 면역 관련 경로에 영향을 미침으로써 인지 기능을 지원할 수 있음을 확인했습니다. 전임상 및 임상 연구에서 나타난 바와 같이, 이 균주들은 장-뇌 축을 통해 면역 균형 조절 및 항산화 효과를 발휘합니다.
참조
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