장뇌축의 핵심은 장내 미생물이 만들어내는 신호예요. 단순히 미생물 수가 많고 적은 문제가 아니라, 어떤 대사산물을 만들고 어떤 면역 반응을 유도하는지가 중요해요.
이번 글에서는 장내 미생물이 뇌 기능에 영향을 주는 주요 분자 기전을 정리해볼게요.
단쇄지방산(SCFA)과 신경 기능
SCFA는 식이섬유 발효를 통해 생성돼요. 이 물질들은 장 상피세포 에너지원이면서 동시에 면역 조절자예요.
부티르산은 히스톤 탈아세틸화효소(HDAC)를 억제해 유전자 발현을 조절할 수 있어요. 이는 염증 반응 조절과 관련돼요.
또한 SCFA는 미세아교세포(microglia)의 성숙과 기능에 영향을 줘요. 미세아교세포는 뇌 면역세포예요. 이 세포의 기능 이상은 신경염증과 직결돼요.
트립토판 대사와 세로토닌 경로
트립토판은 장내 미생물에 의해 다양한 대사 경로로 분해돼요.
세로토닌 경로
키누레닌 경로
인돌 경로
키누레닌 경로의 활성화는 신경독성 물질 축적과 관련될 수 있어요. 반면 세로토닌 생성은 기분 안정과 관련돼요.
따라서 미생물 구성 변화는 트립토판 대사 균형을 바꿔 신경 기능에 영향을 줄 수 있어요.
장 장벽과 뇌 염증
장 상피 장벽이 약해지면 세균 유래 LPS 같은 물질이 혈류로 유입돼요. 이것이 전신 염증을 유도하고, 혈뇌장벽(BBB) 기능에도 영향을 줄 수 있어요.
혈뇌장벽이 손상되면 염증 매개 물질이 뇌로 들어가 신경 염증을 유도할 수 있어요.
이 기전은 우울증, 불안장애, 신경퇴행성 질환과 연관성이 제시되고 있어요.
HPA 축과 스트레스 반응
스트레스는 시상하부-뇌하수체-부신(HPA) 축을 활성화해요. 코르티솔 분비가 증가하면 장 투과성이 증가할 수 있어요.
반대로 장내 미생물은 HPA 축 반응 강도를 조절할 수 있어요. 특정 프로바이오틱 균주는 스트레스 반응을 완화하는 효과를 보이기도 했어요.
즉, 장은 스트레스의 피해자가 아니라 조절자 역할도 할 수 있어요.
3편에서는 장뇌축 연구의 임상적 의미와 치료 전략, 그리고 향후 연구 방향까지 정리해볼게요.
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