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장내미생물과 인지기능은 서로 연관되어 있는가?
Does the Gut Microbiota Regulate a Cognitive Function? 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.6 = no.230, 2019년, pp.747 - 753  

최정현 (인제대학교 보건의료융합대학 물리치료학과) ,  진윤호 (인제대학교 보건의료융합대학 물리치료학과) ,  김주헌 (경상대학교 수의과대학 동물의학연구소) ,  홍용근 (인제대학교 보건의료융합대학 물리치료학과)

초록
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인지기능 저하는 장 단기 기억 및 주의력 소실과 우울증, 불안증의 증가를 특징으로 한다. 또한, 인지기능 저하는 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 다양한 퇴행성 뇌질환과 연관되어 있다. 경제적 부담, 안전 위협을 포함하는 인지기능 저하와 관련된 사회적 문제는 고령화가 진행됨에 따라 증가하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있다. 일반적으로 인지기능 저하를 유발할 가능성이 있는 원인으로는 노화에 따른 대사 및 호르몬 불균형, 감염, 약물 오남용, 신경세포 손상 등이 알려져 있지만 다양한 요인이 관련되어 있으므로 원인 규명이 어려운 한계점 때문에 뚜렷한 치료전략 수립이 어려운 실정이다. 최근의 연구에 따르면 퇴행성 뇌질환 발생의 원인과 이에 대한 치료전략 수립에 있어서 장내미생물의 역할이 중요하게 제시되고 있다. 특히, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 장내미생물 조성의 변화 및 이들에 의한 대사산물에 따른 분자생물학적, 신경행동학적 증상의 변화가 밝혀졌다. 알츠하이머병 동물모델에서 장내미생물의 변화는 NMDA 수용체와 글루탐산의 변화를 통해 기억능력 소실을 야기하였다. 반면, 알츠하이머병 동물모델에 프로바이오틱스를 투여하였을 때, 비정상적인 신경학적 행동이 유의적으로 감소하였다. 파킨슨병은 장내미생물 군집의 변화와 직접적인 연관성을 보였으며 이는 이차적 증상인 변비 발생에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 파킨슨병 동물모델에 투여한 프로바이오틱스는 단쇄지방산 중 하나인 뷰티르산 증가를 통한 신경세포 보호효과를 나타내었다. 또한, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 뇌-혈관장벽의 기능이상이 밝혀졌으며, 뇌-혈관장벽 변화는 장내미생물 불균형에 의한 전신성 염증에 따른 미세소관의 파괴 및 투과성 증가와 연관된 것으로 나타났다. 더불어 장내미생물 대사과정에서 생성된 대사산물은 퇴행성 뇌질환의 발생과 치료에 영향을 미친다. 본 논문에서는 인지기능 저하의 진행을 지연시킴으로써 심화를 방지할 수 있는 효과적인 접근법을 제시하기 위하여 인지기능 저하와 장내미생물의 연관성을 심층적으로 고찰하여 치료적 대안으로 제시하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cognitive decline is characterized by reduced long-/short-term memory and attention span, and increased depression and anxiety. Such decline is associated with various degenerative brain disorders, especially Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD). The increases in elderly populations...

주제어

#Cognitive decline   #gut microbiota   #gut metabolite  

표/그림 (2)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 불행히도 이와 같은 각종 질환의 발생은 치료제 발굴을 기다리지 않으며 치료제 발굴에 소요된 시간에 비례해서 인지기능 저하로 고통 받는 환자의 수는 증가할 것이다. 따라서, 본 고찰에서는 인지기능 저하를 동반하는 퇴행성 뇌질환과 뇌-혈관장벽(blood-brain barrier, BBB)의 구조 및 기능 유지에 있어서 장내미생물의 역할과 치료적 잠재성에 대해 논하며 인지기능 저하 심화를 예방할 수 있는 효율적인 방법을 최근 발표된 논문을 중심으로 제시하고자 한다.
  • 현재, 장내미생물 조절을 통한 각종 질환의 증상 완화에 대한 분자생물학적, 조직학적, 전기생리학적 연구결과는 보고되고 있지만 장내미생물 변화가 인지기능에 미치는 영향에 대한 연구는 여전히 시작단계에 머물러 있다. 본 논문에서는 장내미생물과 이들의 대사산물이 뇌에 미치는 영향을 신경학적 측면에서 고찰하였다. 프로바이오틱스 투여를 통한 유익균 군집화 및 장내미생물 불균형 해소가 국소적 전신적 염증 감소 및 신경전달물질 생합성 불균형의 억제와 신경세포 손상/사멸 감소를 비롯한 뇌-혈관장벽의 완전성 보존에 영향을 미침으로써 인지기능 저하 진행과 심화를 극복할 수 있는 지속가능하고 실현 가능한 치료적 대안임을 제안하고자 한다(Fig.
  • 특히, 고령화에 따른 퇴행성 뇌 질환으로 인한 문제는 현 세대뿐만 아니라 미래세대에도 적잖은 경제적 부담과 삶의 질 저하를 초래하는 중대한 문제로 인식된다. 이에 따라 본 연구에서는 인지기능 저하에 대한 장내미생물학적 접근을 고찰하였다. 현재, 장내미생물 조절을 통한 각종 질환의 증상 완화에 대한 분자생물학적, 조직학적, 전기생리학적 연구결과는 보고되고 있지만 장내미생물 변화가 인지기능에 미치는 영향에 대한 연구는 여전히 시작단계에 머물러 있다.
  • 본 논문에서는 장내미생물과 이들의 대사산물이 뇌에 미치는 영향을 신경학적 측면에서 고찰하였다. 프로바이오틱스 투여를 통한 유익균 군집화 및 장내미생물 불균형 해소가 국소적 전신적 염증 감소 및 신경전달물질 생합성 불균형의 억제와 신경세포 손상/사멸 감소를 비롯한 뇌-혈관장벽의 완전성 보존에 영향을 미침으로써 인지기능 저하 진행과 심화를 극복할 수 있는 지속가능하고 실현 가능한 치료적 대안임을 제안하고자 한다(Fig. 1).

가설 설정

  • Gut metabolites are retrogradely transported to the brain via the vagus nerve. C. Gut microbiotic dysbiosis causes pre-inflammatory cytokines to diffuse into the bloodstream, triggering systemic inflammation. D.
  • E. Gut microbiotic dysbiosis caused by both brain disease and the medicines used to treat such disease is followed by neural cell loss and the blood–brain barrier, ultimately triggering cognitive decline.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인지기능 저하의 증상 특징은? 인지기능 저하는 장 단기 기억 및 주의력 소실과 우울증, 불안증의 증가를 특징으로 한다. 또한, 인지기능 저하는 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 다양한 퇴행성 뇌질환과 연관되어 있다.
파킨슨병에서 장내미생물 조성의 변화로 인한 영향을 알아보기 위해 동물 모델에 프로바이오틱스를 투입했을 때의 효과는 어떠했나? 파킨슨병은 장내미생물 군집의 변화와 직접적인 연관성을 보였으며 이는 이차적 증상인 변비 발생에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 파킨슨병 동물모델에 투여한 프로바이오틱스는 단쇄지방산 중 하나인 뷰티르산 증가를 통한 신경세포 보호효과를 나타내었다. 또한, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 뇌-혈관장벽의 기능이상이 밝혀졌으며, 뇌-혈관장벽 변화는 장내미생물 불균형에 의한 전신성 염증에 따른 미세소관의 파괴 및 투과성 증가와 연관된 것으로 나타났다.
장내세균총은 인간의 어느 시기부터 공존하는가? 장내세균총(microbiota)은 사람 신체를 구성하는 세포수의 10배, 유전자의 100배 수준이라고 알려져 있으며 태아 발달시기부터 공존한다. 특히, 인체 기관 중 대장에 가장 많은 수(1014개)의 미생물이 존재한다고 보고되었으며[47], 이를 장내미생물(gut microbiota)이라고 한다.
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