장-뇌 축, 뇌와 장의 연결 : 작동 원리와 영양

장과 뇌

오늘은 우리 몸의 장 건강에 매우 중요한 장-뇌 축을 알아보고 뇌와 장이 어떻게 연결이 되어 있는지 알아보겠습니다. 우리는 종종 장의 느낌이나 속이 메스꺼운 것을 느끼곤 합니다. 배에서 나오는 이러한 감각은 뇌와 장이 연결되어 있음을 시사합니다. 게다가 최근 연구에 따르면 뇌가 장 건강에 영향을 미치고 장이 뇌 건강에도 영향을 미칠 수 있다고 합니다. 장과 뇌 사이의 통신 시스템을 장-뇌 축(gut-brain axis)이라고 합니다.

 

 

장과 뇌는 어떻게 연결?

장-뇌 축은 장과 뇌를 연결하는 통신망의 용어입니다. 이 두 기관은 물리적으로나 생화학적으로 다양한 방식으로 연결되어 있습니다.

 

미주 신경과 신경계

뉴런(neurons)은 뇌와 중추신경계에서 발견되는 세포로 신체가 어떻게 행동해야 하는지 알려줍니다. 인간의 뇌에는 약 1,000억 개의 뉴런이 있습니다. 흥미롭게도 장에는 5억 개의 뉴런이 있으며, 이 뉴런은 신경계의 신경을 통해 뇌와 연결되어 있습니다.

미주신경(vagus nerve)은 장과 뇌를 연결하는 가장 큰 신경 중 하나입니다. 양방향으로 신호를 보냅니다. 예를 들어, 동물 연구에서 스트레스는 미주 신경을 통해 전달되는 신호를 억제하고 위장 문제를 유발합니다. 이와 유사하게 인간을 대상으로 한 한 연구에서는 과민성대장증후군(IBS)이나 크론병이 있는 분들이 미주신경의 기능 저하를 나타내는 미주신경 긴장도가 줄어든 것으로 나타났습니다.

생쥐를 대상으로 한 흥미로운 연구에 따르면 프로바이오틱스를 먹이면 혈액 내 스트레스 호르몬 양이 감소하는 것으로 나타났습니다. 그러나 미주신경이 절단되었을 때 프로바이오틱스는 효과가 없었습니다. 이것은 미주신경이 장-뇌 축과 스트레스에서 중요한 역할을 함을 시사합니다.

 

신경전달물질, Neurotransmitters

장과 뇌는 또한 신경전달물질이라는 화학 물질을 통해 연결되어 있습니다. 뇌에서 생성된 신경전달물질은 감정과 감정을 조절합니다. 예를 들어, 신경전달물질 세로토닌(serotonin)은 행복감을 느끼게 하고 생체 시계(body clock)를 조절하는 데에도 도움이 됩니다.

흥미롭게도, 이러한 신경전달물질의 대부분은 장 세포와 거기에 살고 있는 수조 개의 미생물에 의해 생성됩니다. 세로토닌의 많은 부분이 장에서 생성됩니다. 장내 미생물은 또한 감마-아미노부티르산(GABA, gamma-aminobutyric acid)이라는 신경전달물질을 생성하여 두려움과 불안을 조절하는데 도움이 됩니다.

실험용 쥐를 대상으로한 연구에 따르면 특정 프로바이오틱스는 감마-아미노부티르산(GABA) 생성을 증가시키고 불안과 우울증과 유사한 행동을 감소시킬 수 있습니다.

 

 

장내 미생물은 뇌에 영향을 미치는 다른 화학 물질을 만듭니다

장에 살고 있는 수조 개의 미생물은 또한 뇌가 작동하는 방식에 영향을 미치는 다른 화학물질을 만듭니다. 우리의 장내 미생물은 부티르산(butyrate), 프로피온산(propionate), 아세트산(acetate)과 같은 단쇄지방산(SCFA, short-chain fatty acids)을 많이 생산합니다.

장내 미생물은 섬유질을 소화하여 단쇄지방산(SCFA)을 만듭니다. 단쇄지방산(SCFA)은 식욕 감소와 같은 다양한 방식으로 뇌 기능에 영향을 미칩니다. 한 연구에 따르면 프로피오네이트(propionate)를 섭취하면 음식 섭취를 줄이고 고에너지 음식으로 인한 보상과 관련된 뇌 활동을 줄일 수 있습니다.

또 다른 단쇄지방산(SCFA)인 부티레이트(butyrate) 및 이를 생성하는 미생물도 뇌와 혈액 사이의 장벽을 형성하는데 중요하며, 이를 *혈액-뇌 장벽(blood-brain barrier)이라고 합니다. 장내 미생물은 또한 담즙산과 아미노산을 대사하여 뇌에 영향을 미치는 다른 화학물질을 생성합니다.

*혈액-뇌장벽 (BBB, blood-brain barrier)
혈액속의 물질 중 선택된 일부 물질만이 뇌 속으로 이동할 수 있도록 하는 중추신경계통의 미세혈관 구조의 특성. 혈관과 조직이 매우 촘촘하게 그물을 형성하여 해로운 물질이 뇌로 도달하는 것을 막는다. 예를 들면 물, 산소, 이산화탄소, 전신마취제 등이 뇌로 들어올 수 있게 하지만, 세균이나 대다수의 항암제 같은 물질들이 뇌로 이동하는 것은 차단한다. [출처 : 네이버 지식백과]

담즙산은 일반적으로 식이 지방을 흡수하는데 관여하는 간에서 생성되는 화학 물질입니다. 그러나 뇌에도 영향을 미칠 수 있습니다. 쥐를 대상으로 한 두 연구에서 스트레스와 사회적 장애는 장내 세균에 의한 담즙산 생산을 감소시키고, 담즙산 생산에 관여하는 유전자를 변화시키는 것으로 나타났습니다.

 

장내 미생물은 염증에 영향을 미칩니다

장-뇌 축(gut-brain axis)도 면역 체계를 통해 연결됩니다. 장과 장내 미생물은 체내로 전달되는 것과 배설되는 것을 조절함으로써 면역 체계와 염증에 중요한 역할을 합니다. 면역 체계가 너무 오랫동안 작동하고 있으면 염증을 유발할 수 있으며, 이는 우울증 및 알츠하이머병과 같은 여러 뇌 장애와 관련이 있습니다.

지질다당류(LPS, Lipopolysaccharide)는 특정 박테리아에 의해 생성되는 염증성 독소입니다. 너무 많은 양이 장에서 혈액으로 전달되면 염증을 유발할 수 있습니다. 이것은 장 장벽이 누출되어 박테리아와 지질다당류(LPS)가 혈액으로 넘어갈 수 있는 경우에 발생할 수 있습니다. 혈액 내 염증 및 높은 지질다당류(LPS)는 심각한 우울증, 치매 및 정신분열증을 비롯한 여러 뇌 장애와 관련이 있습니다.

✔ 내장과 뇌는 수백만 개의 신경, 가장 중요한 미주 신경을 통해 물리적으로 연결되어 있습니다. 장과 그 미생물은 또한 염증을 조절하고 뇌 건강에 영향을 줄 수 있는 다양한 화합물을 만듭니다.

 

프로바이오틱스, 프리바이오틱스 및 장-뇌 축

장내 세균은 뇌 건강에 영향을 미치므로 장내 세균을 바꾸면 뇌 건강이 향상될 수 있습니다. 프로바이오틱스(probiotics)는 섭취하면 건강상의 이점을 주는 살아있는 박테리아입니다. 그러나 모든 프로바이오틱스가 같은 것은 아닙니다. 뇌에 영향을 미치는 프로바이오틱스는 흔히 ‘사이코바이오틱스(psychobiotics)’라고 합니다. 일부 프로바이오틱스는 스트레스, 불안 및 우울증의 증상을 개선하는 것으로 나타났습니다.

과민성 대장 증후군과 경증에서 중등도의 불안 또는 우울증이 있는 사람들을 대상으로 한 소규모 연구에서 Bifidobacterium longum NCC3001 이라는 프로바이오틱스를 6주 동안 복용하면 증상이 유의하게 개선되는 것으로 나타났습니다.

일반적으로 장내 세균에 의해 발효되는 섬유질인 프리바이오틱스(prebiotics)도 뇌 건강에 영향을 줄 수 있습니다. 한 연구에 따르면 갈락토올리고당(galactooligosaccharide)이라고 하는 프리바이오틱을 3주 동안 복용하면 몸의 스트레스 호르몬이라고 불리는 코티솔(cortisol) 양은 상당히 감소했습니다.

✔ 뇌에 영향을 미치는 프로바이오틱스를 사이코바이오틱스라고도 합니다. 프로바이오틱스와 프리바이오틱스 모두 불안, 스트레스 및 우울증 수준을 감소시키는 것으로 나타났습니다.

 

장-뇌 축에 도움이 되는 음식

몇 가지 식품군은 특히 장-뇌 축에 유익합니다. 다음은 가장 중요한 몇 가지입니다.

 

오메가-3 지방

이 지방은 기름진 생선에서 발견되며 인간의 뇌에서도 다량으로 발견됩니다. 인간과 동물을 대상으로 한 연구에 따르면 오메가-3 는 장내 유익한 박테리아를 증가시키고 뇌 질환의 위험을 감소시킬 수 있습니다.

 

발효 식품

요구르트, 케피어, 소금에 절인 양배추, 치즈는 모두 유산균과 같은 건강한 미생물을 함유하고 있습니다. 발효 식품은 뇌 활동을 변화시키는 것으로 나타났습니다.

 

고섬유질 식품

통 곡물, 견과류, 씨앗, 과일 및 채소에는 모두 장내 세균에 좋은 프리바이오틱 섬유질이 포함되어 있습니다. 프리바이오틱스는 인간의 스트레스 호르몬을 감소시킬 수 있습니다.

 

폴리페놀이 풍부한 식품

코코아, 녹차, 올리브 오일 및 커피에는 모두 폴리페놀(polyphenol)이 함유되어 있는데, 이는 장내 세균에 의해 소화되는 식물성 화학 물질입니다. 폴리페놀은 건강한 장내 세균을 증가시키고 인지 능력을 향상시킬 수 있습니다.

 

트립토판이 풍부한 식품

트립토판(tryptophan)은 신경전달물질인 세로토닌(neurotransmitter serotonin)으로 전환되는 아미노산입니다. 트립토판 함량이 높은 식품에는 칠면조, 계란, 치즈가 있습니다.

✔ 기름진 생선, 발효 식품 및 고섬유질 식품과 같은 많은 식품은 장내 유익한 박테리아를 증가시키고 뇌 건강을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

 

맺음말

장-뇌 축은 장과 뇌 사이의 물리적, 화학적 연결을 나타냅니다. 수백만 개의 신경과 뉴런이 장과 뇌 사이를 운행합니다. 장에서 생성되는 신경 전달 물질 및 기타 화학 물질도 뇌에 영향을 미칩니다.장내 박테리아 유형을 변경함으로써 뇌 건강을 개선할 수 있습니다. 오메가-3 지방산, 발효 식품, 프로바이오틱스 및 기타 폴리페놀이 풍부한 식품은 장 건강을 개선하여 장-뇌 축에 도움이 될 수 있습니다.

 

[Mov] The gut-brain axis: Grow your gut, Expand your mind