프로바이오틱스가 기분이나 수면에 도움이 된다는 이야기를 들어보신 적이 있을지도 모릅니다. 하지만왜장이 뇌에 이토록 큰 영향을 미치는 것일까요? 사실, 이 두 장기는 아직 완전히 밝혀지지는 않았지만, 점차 규명되고 있는 방식으로 깊이 연결되어 있습니다. 장은 수면, 기분, 전반적인 웰빙 등 여러가지에 영향을 미칠수 있습니다. 그리고 그 영향은 단순히 섭취한 음식 때문만은 아닙니다!
뇌-장 축(GBA)은 뇌와 장 사이의 양방향 경로입니다. GBA는 뇌와 척수로 구성된 중추신경계(CNS)가 장과 ‘소통’할 수 있게 해줍니다.장에는 장신경계(ENS,약 2억~6억 개의 뉴런으로 추정!)와 장내 분비 세포 등의인간 세포는 물론, 장내 미생물군집에 속하는 박테리아와 효모 세포가 포함되어 있습니다. GBA는 경구로 섭취한 프로바이오틱스가 뇌에 영향을 미치는 경로이기도 합니다.
이 경로는3개의 주요 ‘고속도로’를통해 운영되고 있습니다.
- 미주신경: 뇌에서 주요 장기로 뻗어 있는 신경 섬유 다발
- 순환기계
- 면역계
이러한 시스템을 통해 장과 뇌는 신경 신호, 면역 분자, 호르몬, 영양소를 매개로 서로 소통합니다. 이는 스트레스가 위장 장애를 유발하거나, 그렐린이라는 호르몬의 분비가 뇌에공복감을 전달하는것처럼, 한 영역의 상태가 다른 영역에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.
또한, 특정 프로바이오틱스가 중추신경계에 영향을 미칠 가능성이 있음을 의미합니다. 예를 들어, GBA를 통해 뇌의 도파민에 영향을 미치는 프로바이오틱스는기분에 긍정적인 영향을줄 수 있습니다. 이 기사에서는 이러한 작용 기전 등을 자세히 설명하여, 장과 뇌가 어떻게 상호작용하는지 더 깊이 이해할 수 있도록 돕겠습니다.
장내 미생물군집과 뇌-장 축
미생물군집-장-뇌 축(MGBA)은 뇌-장 축의 일부입니다. MGBA는 장내 미생물과 뇌 사이의 양방향 소통 네트워크를 설명합니다. 장내에는 수조 개의 미생물이 존재하며, 이들은 뇌에 정보를 전달할 수 있습니다. 미주신경,혈액, 면역 분자는 모두 장내 미생물의 신호를 양방향으로 전달할 수 있습니다. 뇌는 이러한 모든 감각 정보를 받아들여 다른 정보와 통합하고, 스트레스 반응이나 음식 대사 등 다양한 행동을 신호를 통해 결정합니다.
MGBA가 체내에서 어떻게 작용하는지는 다음과 같습니다.
미주신경: 뇌-장 축의 주요 통신 경로
미주신경은 전기 신호를 전달하는 큰 신경다발입니다. 이 신경은 중추신경계(CNS), 주로 뇌와, 장신경계라고도 불리는 소화관 신경계를 포함한 신체의 다른 부위를 연결합니다. 미주신경은 뇌간과 위, 소장, 대장을 여러 곳에서연결하고 있습니다. 이 목록만 보더라도 알 수 있듯이, 미주신경은 장에서 매우 중요한 역할을 합니다.
미주신경 말단에 있는 수용체는 음식 소화에 따른 위용적 변화를 감지할 수있으며, 이 신경 말단에서 발생하는 전기 신호는 위 내용물이 소장으로 배출되는 시점을 조절할 수 있습니다. 장계는 공복감을 전달하는 호르몬인그렐린을분비함으로써 중추신경계(CNS)에 ‘반응’할 수 있습니다. 마찬가지로,음식에 대해 생각하기만 해도소화액 분비가 시작되기도 합니다.
그렇다면 장내 세균은 뇌에 어떤 영향을 미칠까요? 장은 영양소를 흡수하여 혈액으로 방출하는데, 그 중 일부는 뇌까지 도달할 수 있습니다. 장내 세균의 균형이 무너지는 ‘디스바이오시스’가 발생하면, ‘유해’ 세균이나 그 독성 대사 산물이 장과 혈액 사이의 장벽 투과성을 높여 혈액 속으로 침투할 가능성이 있습니다. 이는전임상 연구에서시사된 바와 같이, 신경 퇴행을 유발하는 면역 반응을 일으킬 수 있습니다.‘균형이 잡힌’ 장을 유지하는 것은 전반적인 건강에 필수적입니다.
한편, 미생물군집-장-뇌의 연결은 긍정적인 영향을 미치기도 합니다.특정 프로바이오틱스 균주는스트레스와 관련된 코르티솔 수치를 낮추는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 특히 사이코바이오틱스는 MGBA에 상당한 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 전임상 연구에 따르면,L. plantarum PS128은뇌내도파민과 세로토닌의 균형을조절하여 기분과 수면에 영향을 미치는 사이코바이오틱스입니다.
혈액-뇌 장벽
혈액뇌장벽(BBB)은 이러한 모든 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 이는 BBB가중추신경계(CNS)의 항상성을 조절하여보호하기 위해엄격한‘필터’ 기능을 갖추고 있기 때문입니다. 이러한 제한 작용은 신경 기능을 유지하고, 독성 물질이나 병원체와 같은 원치 않는 ‘침입자’로부터 중추신경계를 보호하는 데 도움이 됩니다. 이 장벽 기능이 상실되면신경 기능 장애가발생할 수 있습니다.
그러나 혈액-뇌 장벽(BBB)은 유익한 물질이 혈액을 통해 뇌로 도달하는 것을 어렵게 만들기도 합니다. 예를 들어, 도파민은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 없지만, 그 생합성 전구체인 티로신과 L-도파는 통과할 수 있습니다. 이러한 화학 물질들은 뇌 내의 특정 뉴런에서 도파민으로 전환됩니다. 이 때문에 도파민을 경구로 섭취하더라도 일반적으로는 뇌 내 도파민 수치를 높일 수 없습니다.
혈액-뇌 장벽의 제한에 대한 두 가지 주목할 만한 예외는 카페인과 알코올입니다. 이 두 화학 물질은 모두 혈액 속으로 빠르게 흡수되며, 그화학적 특성 덕분에단순히 막을통해 확산되는 방식으로혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있습니다. 이 때문에 카페인과 알코올은 모두 인간의 행동에 즉각적인 영향을 미칩니다.
소화관내벽에 있는 장내 분비 세포가체내세로토닌의 최대 95%를합성한다는 내용을 읽어보신 적이 있을지도 모릅니다. 일부 프로바이오틱스 균주 역시 장내 세로토닌 수치에 영향을 미칠 수 있습니다.하지만장에서 생성되는 이 세로토닌은 뇌에 도달하지 않는다는점을 명심하는 것이 중요합니다. 장의 세로토닌은 장의 운동성에 역할을 하며 혈류로 들어갈 수도 있지만, 혈중 세로토닌이나 다른 신경전달물질은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 없기 때문에 기분에 직접적인 영향을 미치지는 않습니다.
따라서 프로바이오틱스가 기분이나 뇌 활동에 직접적인 영향을 미친다면, 이는 GBA의 세 가지 주요 경로(아래 그림 참조) 중 하나 이상을 통해 매개되어야 합니다. 예를 들어,프로바이오틱스 균주는 미주 신경의 한쪽 끝 부분에 분자가 결합하는 데 영향을 미쳐, 뇌의 신경전달물질 활동에 영향을 주는 전기 신호를 보낼 가능성이 있습니다(미주 신경 ‘고속도로’). 이론적으로, 프로바이오틱스 균주는 혈액 내 신경전달물질 생합성 전구체의 농도에도 영향을 미쳐, 뇌 내에서의 해당 물질 생성에 어느 정도(순환계 ‘고속도로’) 영향을 줄 수도 있습니다.
장내 미생물의 대사 산물이 미치는 영향
순환은 장과 뇌 간의 상호작용에 중요한 기회를 제공합니다. 장은 영양소를 흡수하여 혈액으로 방출하며, 이러한 영양소 중 일부는 결국 뇌에 도달할 수 있습니다. 예를 들어, 단쇄지방산(SCFAs)은 미생물에 의해 생성되는 대사 산물의 일종으로, 순환계와 면역계를 포함한 다양한 경로를 통해 중추신경계의 과정에 영향을 미칩니다. 많은 프로바이오틱스 균주가 이러한 대사 산물을생성합니다.
SCFA는 장 장벽의 무결성을 유지함으로써 장 건강에 중요한 역할을 하기 때문에 주목받고 있습니다. 또한,혈액-뇌 장벽의 유지와뇌 면역 세포의 성숙을돕는 데에도 기여할 수 있습니다.
장내 미생물은 또한 사람의 신진대사에 영향을 미치며, 이는 혈중 영양소의 종류와 농도에 영향을 줄 수 있습니다. 이는 뇌가 이용할 수 있는 영양소에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 혈액-뇌 장벽의투과성에도영향을 줄 수 있습니다. 이러한 연관성은 장이 뇌의 세로토닌, 도파민 또는 기분과 관련된 호르몬의 생성에 간접적인 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.
예를 들어,필수 아미노산인트립토판은 뇌가 세로토닌과 멜라토닌을 생성하는 데 사용되며, 식사를 통해 섭취해야 합니다. 칠면조 고기에는 트립토판이 풍부하게 함유되어 있습니다(멜라토닌과의 관련성 때문에, 추수감사절에 먹는 칠면조 요리가 졸음을 유발하는 원인으로 여겨지기도 합니다). 닭고기,전지유, 참치, 귀리 등에도 함유되어 있습니다. 장내 미생물은 장 내 트립토판 대사에 영향을 미치며, 이는 혈중 트립토판 농도에 영향을 주고, 결과적으로 뇌가 세로토닌과 멜라토닌을 생성하는 데 활용할 수 있는 아미노산의양에 영향을 줄수 있습니다.
면역계와 뇌-장 축
장(腸)은 음식을 소화하는 동시에 면역 체계의 상당 부분을 담당하고 있습니다. 장 내의 면역 세포는 음식에 대한 내성과 유익한 박테리아를 지원하지만, 알레르기 반응이나 음식 과민증을 유발하기도 하며,유해한 박테리아로부터신체를 보호하기도 합니다.
장 면역계는 장내 세균을 감지하고 뇌와 소통할 수 있습니다. 수지상 세포는 ‘수지상 돌기’라고 불리는 가지 모양의 돌기를 가진 면역 세포로, 장 내용물, 즉 장내 세균이나 경구로 섭취한 프로바이오틱스를 감지할 수 있습니다. 특정 종류의 장내 세균을 감지한 후, 이러한 면역 세포들은 림프계로 이동합니다. 이러한 신호 전달 과정을 통해 사이토카인이라고 불리는 분자가 방출되며, 이 분자들은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있습니다.
이러한 사이토카인은 뇌의 뉴런에있는 수용체와 상호작용하여뇌 활동을 변화시킬 수 있습니다. 흥미롭게도, 특정 사이토카인은기분이나 식욕과관련이 있습니다. 일부 면역 활동은세로토닌 수용체와 수송체에영향을 미치며, 이는 기분에 영향을 줄 수도 있습니다.
뇌와 장의 연결 고리를 형성하기
아시다시피, 뇌-장 축은 복잡하여 아직 완전히 규명되지는 않았습니다. 하지만 이 기사를 통해 장과 뇌가 다양한 방식으로 소통하고 협력하는 방식에 대해 더 깊이 이해하셨기를 바랍니다. 프로바이오틱스가 GBA를 통해 신경학적 영향을 미치는 방식에 대해 더 자세히 알고 싶으시다면, Bened Life 제품에 함유된뇌-장 프로바이오틱스균주인 L. plantarum PS128에 대한 임상 연구결과를 여기에서 확인하실수 있습니다.
댓글 1개
매우 유용합니다.