우울 행동 완화에 도움 '장내 미생물' 2종 발굴

뇌 신경영양 신호 회복 기전 규명
우울 행동 연관 핵심 장내 미생물 발굴
산화스트레스 억제·신경영양 신호 회복
우울 행동 완화 가능성 제시

장내 미생물이 우울 행동 완화와 손상된 뇌 신경영양 신호 회복에 관여한다는 연구 결과가 나왔다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 호남권센터 정혜종 박사 연구팀이 우울 유사 행동과 연관된 장내 미생물 2종을 발굴, 미생물이 뇌 신경세포의 산화스트레스와 신경영양 신호 전달체계에 영향을 주는 분자 기전을 규명했다고 14일 밝혔다.

(왼쪽부터) KBSI 호남권센터 한의정 박사후연구원(제1저자), 김다혜 연구원(공동저자), 정혜종 책임연구원(교신저자). 한국기초과학지원연구원

스트레스는 신경세포의 생존과 신경 가소성에 영향을 주는 'BDNF(Brain-Derived Neurotrophic Factor)' 신호 전달 체계를 손상시키는 원인이 된다. 스트레스가 쌓이면서 세포 내 산화스트레스도 커지고, 에너지를 생산하는 세포 기관 미토콘드리아(Mitochondria)의 기능이 저하되는 까닭이다. 만성적 스트레스와 장기간의 스트레스 호르몬 노출은 우울증의 주요 원인이 되는 것으로도 알려졌다.

최근에는 장내 미생물이 이러한 뇌 기능과 행동에도 영향을 준다는 연구 결과가 연이어 보고된다. 하지만 어떤 미생물이 실제 스트레스 반응과 우울 유사 행동에 관여하는지 그리고 어떤 생물학적 기전으로 뇌 기능을 조절하는지에 대해선 명확하게 밝혀진 것이 없다.

이와 관련해 연구팀은 인체 분변 미생물 이식(Human Fecal Microbiota Transplantation·hFMT) 기반의 분석으로 우울 유사 행동 정도가 높은 생쥐에서 공통으로 장내 미생물을 탐색, 'Intestinimonas butyriciproducens'와 'Parabacteroides merdae' 미생물 2종을 우울 행동과 연관된 핵심 후보 균주로 발굴했다.

또 세포 및 동물실험으로 이들 균주의 기능을 검증해 두 균주 모두 신경세포 내 활성산소종 생성을 줄이고, 산화스트레스를 완화하는 것을 확인했다.

특히 이들 균주는 미토콘드리아 기능 이상과 세포사멸 신호를 억제하는 동시에 신경세포 성장 및 생존에 중요한 'TrkB?ERK?CREB?BDNF' 신호 전달 체계를 회복하는 효과를 보였다는 게 연구팀의 설명이다.

실제 우울 유사 행동을 유도한 동물모델에 2종의 균주를 경구 투여했을 때 우울 유사 행동은 유의하게 감소하고, 해마(hippocampus) 안에 BDNF 발현 수준도 회복됐다.

이는 단순히 장내 미생물 다양성이 감소하면서 우울 행동의 심각성이 높아지는 게 아니라, 특정 장내 미생물의 존재 여부와 기능적 특성에 영향을 받을 수 있다는 점 그리고 장내 특정 미생물이 산화스트레스와 미토콘드리아 기능과 신경영양 신호를 조절해 스트레스 반응 및 우울 행동에 영향을 미치는 것을 확인케 한다.

정 연구원은 "특정 장내 미생물이 장과 뇌 축을 통해 신경세포 안에서 신호 전달체계를 직접 조절할 수 있다는 것을 규명한 것이 이번 연구의 가장 큰 성과"라며 "이 같은 성과는 향후 우울증 예방과 치료를 위한 정밀의학 기술 개발에도 도움이 될 것"이라고 말했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr