(This graphical abstract highlights key aspects of the study design. Male mice fed a high-fat diet for 15 weeks showed increased body weight and body fat, increased anxiety-like behavior, differences in gene expression in the hypothalamus and differences in the composition of gut microbiota compared with lean mice. Credit: Created with Biorender)
장은 의외로 뇌와 밀접한 연관이 있는 장기입니다. 영양 공급 상태에 따라 다르게 행동하고 움직여야 한다는 점을 생각하면 뇌와 장의 연관성은 인간만이 아니라 많은 동물들에서 필수적이라고 할 수 있습니다. 당장 배고플 때와 포만감이 느껴질 때 우리의 행동과 감정은 상당히 달라지게 됩니다.
과학자들은 영양분 공급만이 뇌와 장의 연관성을 설명하는 유일한 인자가 아니라는 사실을 발견했습니다. 그외에도 우리의 행동과 감정을 조절하는 기전이 있는데, 최근 주목을 받고 있는 것이 장내 미생물입니다. 장내 미생물이 만드는 여러 가지 물질이 뇌를 포함한 인체에 여러 장기에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
조지아 주립 대학의 데지레 완더스 교수 (Desiree Wanders, an associate professor at Georgia State University)가 이끄는 연구팀은 이 기전을 연구하기 위해 쥐를 이용한 동물 모델을 사용했습니다.
연구팀은 우선 인간으로 치면 청소년기에서 청년기 초입에 해당하는 생후 6-21주 사이의 수컷 쥐 32마리를 두 그룹으로 나누고 저지방 식이와 고지방 식이를 각각 먹여 15주간 키웠습니다. 이후 두 그룹의 장내 미생물군과 뇌 활성화 상태, 그리고 행동을 분석한 결과 식이 - 장내 미생물 - 행동 패턴 - 뇌 활성화 정도에서 분명한 차이가 나타났습니다.
고지방 식이를 한 쥐들은 인간으로 치면 불안 증상에 해당하는 동작 멈춤 (freeze) 현상이 더 자주 길게 나타났습니다. 고지방 식이를 한 쥐는 저지방 식이를 한 정상 쥐와 장내 미생물군이 서로 달랐으며 불안 감정을 조절하는 시상하부 (hypothalamus)의 mRNA 발현도 서로 다르게 나타났습니다. 인과 관계를 아직 정확히 확인은 못했지만, 식이에 따라 장내 미생물과 뇌의 시상하부 반응이 달라진다는 점을 확인할 수 있는 결과입니다.
다만 연구팀은 불안이나 우울증 같은 정신 증상이 한 가지 원인에 의해서만 좌우되는 것은 아니라고 강조했습니다. 개인의 환경적 요인이나 유전적 요인 등 다양한 요소가 정신 건강에 영향을 미칠 수 있습니다. 그리고 그 가운데 아직 우리가 잘 알지 못하는 장내 미생물의 역할이 있습니다. 그 역할과 기전을 이해하면 정신 질환을 치료하고 더 건강한 삶을 살아가는 데 도움이 될 것입니다.
참고
https://newatlas.com/diet-nutrition/diet-driven-obesity-anxiety/
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