뇌-장축(Gut-Brain Axis)의 개념과 역할

뇌-장축(brain-gut axis)은 장과 뇌 사이의 이중 방향 소통 네트워크를 의미하며, 이를 통해 장과 뇌는 서로 밀접하게 영향을 주고받습니다. 이 축은 신경계, 면역계, 호르몬계를 포함하며 장내미생물군총(gut microbiota)이 중요한 조절자로 작용합니다.

뇌-장축은 감정, 스트레스, 면역 반응, 대사 활동 등 여러 신체적, 정신적 과정에 관여하며, 특히 뇌 건강 및 인지 기능에도 중요한 영향을 미칩니다.

최근 연구들에 따르면 장내미생물군총이 신경전달물질의 생합성과 염증성 분자의 발현을 조절함으로써 뇌에 영향을 미친다고 합니다. 예를 들어, 세로토닌의 90% 이상이 장에서 생성되며, 이는 장내 세균의 구성에 따라 크게 좌우됩니다. 이러한 기전은 우울증, 불안장애, 심지어 알츠하이머 병과 같은 퇴행성 신경 질환에도 중요한 역할을 한다고 보고되고 있습니다.

장내미생물군총의 변화와 인지 기능

장내미생물군총의 균형은 다양한 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 식습관, 스트레스, 항생제 복용은 장내미생물의 다양성을 감소시키거나 특정 병원성 세균의 증식을 초래할 수 있습니다. 이러한 변화는 뇌로 전달되는 신호에도 영향을 미쳐 인지 기능의 저하를 유발할 수 있습니다.

장내미생물군총의 변화가 인지 능력에 미치는 영향을 확인한 연구는 다양합니다. 특정 세균의 증가는 염증성 사이토카인의 분비를 촉진하여 혈액뇌장벽(blood-brain barrier)을 약화시키며, 이는 신경 염증을 유발할 수 있습니다.

반면, 유익균(probiotics)의 증가는 뇌에서 항염증성 신호를 활성화하여 신경 퇴행을 방지하고, 신경 발생(neurogenesis)을 촉진한다는 점에서 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

유산균(Probiotics)이 뇌와 인지 기능에 미치는 영향

유산균(probiotics)은 장내 유익균의 균형을 복구하거나 유지하는 데 도움을 줍니다. 특히, 유산균은 항염증 작용, 장 점막 보호 및 신경전달물질 생성에 관여하며, 이는 뇌 건강에 중요한 영향을 미칩니다. 주요 기전으로는 아래 세 가지가 있습니다.

이와 관련된 연구 중 하나는 프로바이오틱스가 기억력과 인지 능력을 향상시킬 수 있다는 사실을 보여주었으며, 이는 특히 알츠하이머 환자들에게도 긍정적인 영향을 미친다는 점이 강조되었습니다.

L. rhamnosus GG 단일 균주의 인지 능력 개선 효과

L. rhamnosus GG (Lacticaseibacillus rhamnosus GG)는 프로바이오틱스 중에서도 가장 연구가 활발히 이루어진 균주 중 하나로, 장내 건강과 면역 조절에 탁월한 효과를 나타냅니다. 특히, L. rhamnosus GG는 뇌와 인지 능력에 대한 긍정적인 영향을 보여주었습니다.

L. rhamnosus GG와 인지능 개선과 관련한 논문을 살펴보면 다음과 같습니다.

2023년 발표된 논문입니다. 본 논문에서는 지속적인 소음에 노출되어 유발되는 인지능 저하를 L. rhamnosus GG가 얼마나 회복시키는가를 평가한 논문입니다.

뇌-장축에 의해 인지능에 문제가 되는 과정을 살펴보면 먼저 장내 미생물군총이 깨집니다. 장내 미생물군총의 균형이 깨지면 장내 염증반응이 강화되고 장내 밀착연접을 약화시킵니다. 장내 밀착연접이 약화되면 소위 장누수가 생기는데 장누수가 생기면 장내 유해균 및 독소들의 체내로 무차별적으로 유입되어 체내에 염증반응을 유발합니다.

이렇게 유발된 염증반응은 혈관뇌장벽을 약화시켜 염증이 뇌내로 유입되게 합니다. 신경염증이 유발하고 인지능 저하 또는 불안, 우울증 또는 퇴행성 신경장애 (알츠하이머 병 등)의 원인이 됩니다.

L. rhamnosus GG는 장내 미생물군총의 균형을 잡아주어 정상화하며 또한 장내 밀착연접을 강화합니다. 결과적으로 염증의 신체내로의 유입을 막아주어 신경염증으로 발전하는 것을 차단하며 뇌내 항상성을 유지하는데 도움을 줍니다. 이러한 이유로 인지능 개선 효능을 나타나는 것으로 평가할 수 있습니다.

또한 2024년 발표된 논문에서도 패혈증 동물모델에서 유도된 인지능 저하를 L. rhamnosus GG 투여가 개선한다는 보고입니다. 이처럼 L. rhamnosus GG의 투여는 장내 환경을 개선하여 추가로 체내로 염증의 유입을 차단하여 직간접적으로 뇌를 안정화하여 인지능을 개선합니다.

또한 본 논문에서는 극단적인 신체내 염증반응인 패혈증 상태에서 인지능이 개선됨을 확인했기 때문에 염증과 관련된 원인을 차단하는 동시에 장에서 뇌로 공급되는 신경전달물질 대사를 개선한 부분도 일조했다고 평가할 수 있습니다.

마지막으로 2022년 발표된 임상논문입니다. 정상인 또는 경도인지장애를 겪는 환자들을 대상으로 L. rhamnosus GG 1일 200억 CFU (100억 CFU 2캡슐)을 3달간 복용하여 효능을 평가하였습니다.

결과 먼저 분변검사에서 특정 미생물들이 인지능 저하와 관련이 되어있다는 것을 확인하였고, L. rhamnosus GG의 투여가 이러한 부분을 조절하여 인지능 저하를 지연시키거나 예방할 수 있다는 결과를 얻었습니다.

물론 의약품이 아니기 때문에 효능이 직접적이거나 강력하지는 않지만, 의약품과는 달리 부작용이 거의 없는 유산균이 두뇌항상성에 영향을 끼칠 수 있다는 것은 의미있는 결과로 평가될 수 있습니다.

이와 같이 L. rhamnosus GG의 복용과 인지능과의 상관관계는 여러 논문에서 입증되고 있습니다. 또한 이는 뇌와 장의 밀접한 관련성에 대해 반증하는 것으로 생각됩니다.

결론적으로 뇌장축은 신경학적 건강 및 인지 기능을 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 장내미생물군총의 변화가 뇌 건강에 직접적인 영향을 미칩니다.

유산균, 특히 L. rhamnosus GG와 같은 단일 균주의 섭취는 장내 균형을 회복하고, 염증을 줄이며, 신경전달물질 및 신경 발생을 촉진함으로써 뇌 기능을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.

앞으로의 연구는 L. rhamnosus GG의 효과를 더욱 명확히 규명하고, 이를 바탕으로 인지 능력 향상을 위한 맞춤형 프로바이오틱스 치료법 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.