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리포다당류는 체내의 염증 경로를 전복시키는 생물학적 악당이라고 할 수 있습니다. 이는 지질과 당이 결합한 것으로 특정 세균의 외막의 주요 성분입니다. 리포다당류는 세균의구조에 기여하는 바가 상당할 뿐 아니라 세균이 담낭에서 분비되는 담즙산염에 의해 소화되지 않도록 보호합니다. 리포다당류가 보호하는 그람음성균은 대게 장에 풍부해 내장 세균총의 50~70%를 차지합니다. 리포다당류가 혈류로 들어가면 동물의 체내에서 격렬한 염증반응을 일으킵니다.

리포다당류는 실험실 ᅟᅧᆼㄴ구에서 염증을 끊임없이 발생시키기 위해 이용됩니다, 그는 인체의 염증 단추를 득달같이 누르는 능력이 있기에 주구장창 많은 질환의 실험에 이용됩니다.

보통 장 내벽의 세포 사이에 존재하는 치밀 이음부가 리포다당류를 차단하므로 혈류로 들어가지는 앖습니다만 이러한 연결부위가 손상되어 내벽이 새게되면 리포다당류가 혈류로 들어가서 염증을 일으키고 손상이 일어날 수 있어 혈중 리포다당류 수치로 전반적인 염증 수준뿐 아니라 내장의 누수 정도까지 알 수 있습니다.

텍사스크리스천대학교의 마리엘 수잔칸과 동료들은 실험실 동물의 몸(뇌가아닌)에 리포다당류를 주입했더니 심각한 학습 결핍이 나타났고 해마에 베타아밀로이드 수치가 상승했다고 합니다. 또한 리포다당류는 BDNF의 생산도 줄입니다. 게다가 알츠하이병 환자의 혈장에서는 건강한 대조군에 비해 리포다당류가 3배 많다는 근거가 있습니다. 이는 장-뇌 연관성 그리고 염증과 장 투과성의 영향을 다시 한번 생각하게 하는 강력한 정보입니다. 리포다당류는 많은 장내세균의 주요 성분이므로 모든 사람들의 장속에 리포다당류ᅟᅡᆨ 있다는 것은 기정사실이지만 혈류 안에 유입되는 일은 매우 해롭습니다. 루게릭병 환자ᅟᅳᆫ 혈장 리포다당류 수치가 더 높고 이 수치는 병세와 직접적으로 연관됩니다. 일부 저문가들은 루게릭의 원인이 뇌와 척수가 아닌 내장이 아닐까 의구심을 갖게 되었죠. 파킨슨병 환자 역시 리포다당류와 장 투과성의 연구결과 직접적인 연관성이 입증되었고 높은 리포다당류 수치를 보입니다.

우리는 장내세균이 성장하고 영양소를 흡수하는 방식에 주목해야하고 장 내벽을 온전하게 유지해야 합니다. 체내 염증의 일차적인 원인 즉 설탕과 글루텐 같은 식재료, 건강한 지방이나 운동 숙면과 같은 해독제의 결핍이 있습니다. 하지만 문제는 탈이난 미생물군과 혈규 안에서 말썽을 일으키는 리포다당류 같은 분자의 치명적인 악영향에서 시작됩니다.

항생제와 기타 약품, 염소 처리된 물, 특정 식품 과 스트레스는 장내세균의 다양성과 균형 그리고 염증의 설정점을 결정하는 데 관여합니다. 장내미생물은 체내 환경에 영향을 미치고 뇌와 신경계 전체의 건강에 영향을 주는 특정한 화학물질을 생산함으로써 체내 환경에 기여합니다. 뿐만 아니라 장내미생물은 장벽의 강도와 견고성을 결정합니다. 장내미생물은 비타민 B12를 포함해 뇌건강에 필수적인 다양한 비타민을 생산하기도 합니다. 체내비타민 B12합성은 기본적으로 장내세균이 코발트(미네랄의 일종)와 다른 영양소를 이용해 비타민 B12를 만들어내는 소장에서 이루어집니다.

뱃속 미생물이 뇌질환을 줄이는 3가지 방식

미생물은 염증을 통제하는데 도움을 줍니다. 장내세균이 균형이 맞고 다양하면 몸에 발생하는 염증의 양이 조절됩니다. 적절한 수준에서 장내세균의 종류가 다양하면 염증을 일으키는 화학물질이 몸과 뇌에서 덜 생산됩니다. 당뇨, 암, 관상동맥질환, 알츠하이머 등 퇴행성 질환은 염증을 기초로 발생합니다.

미생물은 장벽을 더욱 튼실하게 하고 장 누수를 막습니다. 장내세균이 불균형해 장 누수가 발생하면 장에서 흔히 발견되는 다양한 단백질이 장벽을 통해 빠져나가 면역계를 공격하고 이 경우 면역 반응이 일어나 염증으로 이어집니다. 특정 약품, 병원균, 스트레스 환경 독소 높은 혈당과 같은 성분등이 장의 투과성을 높입니다.

미생물은 BDNF, 비타민B12같은 다양한 비타민 뿐만 아니라 글루타민산염, 가바와 같은 신경전달물질을 포함한 뇌 건강에 중요한 화학물질을 생산합니다. 또한 섭취한 폴리페놀(요즘 핫하죠^^)을 뽑아내 사용하는 인체의 능력은 대체로 내장세균에 의해 좌우됩니다. 폴리페놀같은 특정 성분을 더 미세한 항염증성 물질로 발효시킴으로써 혈류로 흡수되어 뇌를 보호할 수 있게 합니다.

염증, 장 그리고 미토콘드리아의 연결고리

염증을 이해하기 위해 미토콘드리아가 기여하는 방식을 들여다볼까요. 미토콘드리아는 적혈구를 제외한 모든 세포에서 발견되는 극미한 세포 기관으로 ATP형태로 화학적 에너지를 발생시킵니다. 고유의 DNA를 지닌 미토콘드리아는 세균에서 생겨난 것으로 봅니다. 원래 자유롭게 사는 세균이었던 미토콘드리아가 우리의 세포 안에 자리를 잡고 세포에게 에너지 생산이라는 혜택을 제공한다는 것이 현재의 생각입니다. 그의 DNA는 세포핵 안에서 발견되는 유전물질과는 사뭇 다르게 세균의 움처럼 원형으로 배열됩니다. 이 세포 내 세포 기관은 단순히 에너지를 만드는 일을 넘어 훨씬 더 많은 작용을 하는 것으로 인정됩니다. 핵 DNA에 대한 미토콘드리아의 통제력은 상당합니다. 미토콘드리아는 세균에서 유래하며 고유의 DNA를 지닌다는 점에서 인간 미생물군의 일부로 간주되어야 합니다. 미토콘드리아가 건강하면 건강에 이로운데 예를들어 알츠하이머 파킨슨 암 등의 퇴행성 질한에 핵심적이 ㄴ역할을 합니다

세포 기관은 단백질을 연료삼아 대부분의 세포 기능에 동력을 제공하는 에너지로 전환할 수 있습니다. 이과정에서 불이 탈때처럼 산소가 다 소모되므로 이러한 반응으로 만들어진 에너지를 산화적 대사라 부르지만 미토콘드리아의 호흡은 불과는 다릅니다. 미토콘드리아가 만드는 에너지는 무절제한 반응으로 에너지를 방출하는 대신 ATP라는 독특한 분자 형태로 저장된후 에너지가 풍부한 ATP는 세포 전체에 운송되어 특정한 효소가 있을 시 요구에 따라 에너지를 방출할 수 있습니다. 뇌세포와 골격근 심장 신장 간은 각기 수천 개의 미토콘드리아를 보유할 수 있어 일부 세포에서는 미토콘드리아가 최대 40%를 차지합니다. 인간은 각자 1경 이상의 미토콘드리아를 보유하며 이는 체중의 10%에 해당합니다.

세포는 산소가 없을 때 ATP를 생산하는 다른 화학적 경로를 활용할 능력이 있지만 이는 산화적 대사에 비해 효율성이 고작 1/18에 불과합니다. 에너지를 생산하는 과정에서 산소를 사용하면 효율성이 높지만 여기에는 활성산소라는 부산물이 생깁니다. 활성산소는 세포의 자기파괴 과정은 세포자멸을 조절하는데 참여합니다. 세포자멸이 왜 매우 중요하고 필요할까요?

세포자멸이 없었다면 우리에게 손꾸락이 없었겠죠. 손/발가락은 발달 초기에 팔다리싹에서 형태를 이루는데 벙어리장갑 같은 처음의 형태에서 ts의 모양이 생기는 것은 세포자멸 과정에 의해서입니다. 세포자멸 과정에서 체내에서 순간적으로 발현되는 수많은 암세포가 사라집니다. 매일 100억개 세포가 죽고 건강한 새 세포가 생겨나고 에너지가 생산되는 과정에서 미토콘드리아가 만드는 활성산소가 핵심적인 역할을 담당합니다. 하지만 미토콘드리아의 기능이 손상되었을때에는 정상적이고 건강한 세포에서 세포자멸이 발생합니다. 이는 여러 가지 신경 퇴행성 질환에서 뉴런이 파괴되는 결과를 낳습니다.

최근까지 과학자들은 세포자멸을 포함한 세포의 모든 기능을 세포핵이 지휘한다는 이론을 지지했지만 핵이 없는 세포 역시 자살할 수 있습니다. 미토콘드리아가 염증, 특히 장내미생물군의 균형이 무너져서 발생하는 염증에 아주 쉽게 손상된다는 사실에 그리 놀랄필요는 없습니다. 장내세균과 면역계의 복잡한 상호작용을 고려하면 결국 장이 염증의 기원입니다. 미토콘드이라는 염증물질이 만들어져 혈류를 떠돌다 세포와 조직에 다다르는 염증 과정 중에 공격을 당하고 장내세균군의불균형으로 생긴 부산물이 미토콘드리아에 직접적으로 손상을 가해 염증이 더 생길수도 있습니다.. 중요한 것은 생활 습관 교정(탄수화물보다 지방에서 열량얻기 ‘탄수화물 줄이기는 곰팡이 섭취줄이는 것:다음책에서 소개할 예정)으로 미토콘드리아 성장을 늘려 미생물군의 중요한 부분을 개선할수잇다는 점입니다.

미토콘드리아 DNA특성이 하나 더 있는데 모계로만 유전됩니다. 이사실 때문에 과학자들은 모든 인간에게 미토콘드리아 DNA를 제공한 인류의 첫 번째 어머니로 ’미토콘드리아 이브‘를 생각해냈습니다. 세균이 지구 최초의 생물인점을 고려할 때 인류가 발생할 시기에는 다세포 생물이 이미 오랫동안 많은 세균과 공생관계를 구축해왔을 것입니다.

우울증은 염증성질환입니다. 스트레스는 장을 괴롭히죠. HPA축은 스트레스 상태에서 부신을 자극해 코르티솔이라는 화학물질을 만들어내는 기관입니다. 이 수치가 높으면 장내세균의 조합이 바귑니다. 세포에서 화학물질이 나와 장 내벽의 투과성이 높아집니다. 다수의 연구에서 종양괴사인자-알파를 포함한 화학물질이 장 내벽을 직접 공격한다고 밝혀졌습니다. 코르티솔은 세포에서 나오는 염증성 화학물질의 생산을 늘립니는데 염증성 시토카인은 장의 염증을 늘려 장누수를 유도할 뿐 아니라 뇌를 직접적이고 부정적으로 자극합니다. 하지만 프로바이오틱스인 비피도박테리움 인판티스만 주입해도 충분히 회복됩니다. 뇌가 아닌 장내세균이 스트레스 반응을 통제합니다.

스트레스 호르몬은 코르티솔은 독특하게도 인체의 24시간 주기 리듬에 따릅니다. 불면증은 기분 장애의 흔한 증상입니다. 새로운 연구에서 특정한 인터류킨과 종양괴사이자- 알파와 같은 다수의 시토카인이 수면, 특히 몸을 가장 많이 회복시키는 깊은 비렘수면을 유도하는데 중요하다고 밝혀졌습니다. 코르티솔과 더불어 이러한화학물질의 생산을 자극하는 것이 장내세균입니다. 코르티솔 수치는 밤에 가장 낮고 새벽녘에 상승하기 시작합니다. 시토카인은 기본적으로장내세균이 주도하는 24시간 주기 리듬을 따라갑니다. 아침에 코르티솔 수치가 상승하면 장내세균이 시토카인 생산을 억제합니다. 이러한 변화에 따라 비렘수면에서 렘수면으로 바뀝니다. 장내세균의 상태가 좋지 않으면 수면과 24시간 주기 리금에 상당한 악영향을 줄 수 있습니다.

비만도 염증성 화학물질 혹은 시토카인이 많이 생산되면서 발생하는데 이러한 물질은 대체로 호르몬과 염증물질을 쏟아내는 기관처럼 작용하는 지방조직 자체에서 나옵니다. 지방세포가 단순히 남은 열량을 저장하는 일을 넘어 인체 생리에 생각보다 훨씬 더 많이 관여해서 놀라셨나요? 지방은 독특하게 염증 경로를 자극할수도 있고 신호물질을 활성화시켜 인체의 정상적인 호르몬 작용을 방해할수도 있습니다. 그에 그치지 않고 지방 자체에 염증이 발생하게 하는데 이러한 종류의 지방에는 염증성 백혈구가 아주 많습니다. 또한 내장지방에서 호르몬과 염증성 물질이 만ㄴ들어지면 이 물질이 바로 간으로 버려짐으로써 염증을 유발하는 반응물, 호르몬 교란물질과 같은 또 다른 위험물질로 반응합니다. 내장 지방은 그 냥 보고만 있는게 아니라 위험하게 무장한 적군입니다. 2005년 뇌구조와 허리 치수 사이에 연관관계 조사는 허리둘레가 클수록 뇌의 기억중추인 해마가 작았다는 결과였죠. 해마가 줄어들수록 기억력도 줄고 엉덩이 대비 허리비율이 높을수록 열공성 뇌졸중의 위험이 커져 뇌 기능이 약화된다는 점입니다. 치솟는 혈당과 제2형당뇨는 주구장창 얘기해서 지겨우실거같아 생략하도록 하겠습니다. 당뇨병과 뇌질환은 체중과 상관없이 혈당 불균형에서 시작되고 연속적인 과정을 겪는동안 인체에 다양한 염증이 발생합니다. 단백동화호르몬인 인슐린은 세포를 성장시키고 지방의 형성 및 유지를 촉진시키며 염증을 자극합니다. 인슐린 수치가 높으면 다른 호르몬이 증가하거나 감소해 인체의 전반적인 호르몬체계가 불균형에 빠지고 생물학적 위기가 시작됩니다.

혈당이 치솟으면 뇌에도 직접적으로 영향이 미쳐 염증이 증가합니다. 혈당 증가는 세로토닌 에피네프린 노르에피네프린 가바 도파민을 포함한 신경전달물질의 결핍으로 이어지고 신경전달물질을 만드는데 필요한 비타민B복합체와 같은 물질 또한 고갈됩니다. 혈당이 높으면 마그네슘 수치가 낮아져 신경계와 간이 손상됩니다. 무엇보다 혈당이 높으면 당화 반응이 촉발됩니다. 당화 반응이 발생하면 설탕 분자가 단백질, 특정한 지방과 결합해 다른 어떠한 요인보다도 뇌와 뇌 기능을 퇴행시키는 최종당화산물이라는 새롭고 치명적인 물질이 만들어지고 이 과정에서 필수적인 뇌조직이 오그라듭니다. 과학자들은 인슐린저항증이 알츠하이머병 환자에게 발견되는 악명 높은 플라크 형성을 가속화한다는 사실을 이미 알고있습니다.

2014년 하버드대학교의 미생물군 심포지엄에서 배설물이식을 이용해 250여명의 제2형 당뇨병 환자의 심각한 혈당 불균형을 성공적으로 개선시켰다는 내용이 발표됬습니다. 다시말해 비만의 문제가 병들고 고장 난 내장세균 때문이라고요.

장내미생물군의 관점에서 가장 음흉한 악당 중 하나는 가공된 과당입니다. 유독 과당이 나쁜 이유는 무엇일까요? 과당은 병원성 장내세균을 키워 건강한 미생물 균형을 깨뜨리는 동시에 포도당과는 달리 인슐린 생산을 자극하지 않고 곧바로 간이 처리하는데 이는 또 gsk의 중요한 호르몬이자 식욕을 억제하는 렙틴의 생산이 줄어든다는 의미입니다. 과거에는 사카린, 슈크라로스, 아스파탐과 같은 설탕 대체품이 인슐린을 높이지 않기에 대사에 악영향을 주지 않을 것이라 생각했지만 실은 대사에 엄청나 혼란과 피해를 줌으로써 대사장애를 유발한다고 발혀졌습니다. 이러한 물질은 미생물군을 변화시켜 미생물군과 혈당의 불균형을 유도합니다

소화ᅟᅪᆫ의 구조를 바꾸는 위우회술 같은 수술 역시 2014년 네이처지에 실린 연구에서 소화관수술의 성공은 미생물군이 결정한다는 견해가 제시되었습니다. 해부학적인 변화만이아닌 수술환자가 식단 수정에 반응해 다른 세균을 성장시키는 과정에서 발생한다는 것이죠. 이는 당뇨병환자도 마찬가지입니다.

염증을 비롯한 대부분의 뇌질환은 미토콘드리아라는 커다란 공통분모를 공유합니다. 자폐아동은 미토콘드리아의 활동성이 낮고 대조군의 미토콘드리아보다 산소를 훨씬 적게 소모합니다. 즉 자폐 아동의 미토콘드리아는 세포의 에너지 요구량을 따라갈 수 없습니다. 뇌는 심장 다음으로 인체 에너지를 많이 사용합니다. 뇌의 뉴런에 연료를 공급하는 능력이 결핍되면 인지력 감퇴로 이어질 수 있습니다. 미토콘드리아가 고유의 유전 정보를 지니며 에너지 생산의 제1원천입니다. 자폐아동은 미토콘드리아의 과산화수소 수치가 높게 측정괴므로 산화 스트레스 수치가 월등히 높습니다. 게다가 대조군 아동에게는 나타나지 않는 현상으로 2명의 자폐 아동에게 미토콘드리아의 DNA유전자가 없었습니다. 연구자들은 자폐 dked에게서 발견되는 이러한 미토콘드리아 이상은 필수 소기관의 산화스트레스가 자폐증 발병에 영향을 미치며 병세를 결정하는 요인일수있다고 결론지었습니다. 장이 약하면 뇌도 약합니다. 자폐스펙트럼장애 아동이 위장 기능 장애를 겪는 것은 흔한일이고 다수의 자폐증 환자에게서 장누수라는 또 다른 공통점이 발견되이ᅟᅥᆻ습니다. 장누수는 과도한 면역 반응과 뇌에까지 이르는 염증을 일으킬 수 있습니다. 자폐증 환자의 장내 생태가 분명 다르다는 사실이 밝혀지고 있습니다. 특히 다른 장내세균의 균형 효과를 몰아내는 크로스틀디아균의 수치가 더 높은 경향이 있습니다. 많은 수의 자폐 아동이 탄수화물, 특히 이균을 키우는 정제당을 갈망해 더욱 증식하는 악순환이 생깁니다. 클로스트리디아균 중에서 가장 유명한 균은 클로스트리듐디피실리균입니다. 이균이 과하게 증식하면 치명적일수있는데 플루오로퀴놀론 및 황 함유 항생제와 함게 특정한 세파로스포린(항생물질)은 이 증식을 유도합니다. 그리고 장내세균의 전반적인 균형을 깨뜨려버립니다. 모순되게도 클로스트리듐 디피시리균에 감염되면 이를 치료하기 위해 장내세균의 균형을 변화시키는 또 다른 항생제인 반코마이신을 사용해서 균을 죽이는데 이 약은 장에서 흡수되지 않습니다.

높은 수치의 클로스트리디아균과 자폐증의 연관성을 이해하기 위해서는 짧은 사슬지방산이 장에서 하는 역할을 이해할 필요가 있습니다. 짧은 사슬지방산은 장내세균이 장에 들어온 식이섬유를 처리할 때 생산하는 대사 생성물입니다. 장내세균이 생산하는 3대 지방산이 아세트산, 프로피온산, 부트르산은 대장에서 배설되거나 흡수되며인체 세포에 의해 에너지원으로 사용됩니다. 대체로 부티르산은 대장의 내벽세포에 가장 중요한 연료입니다. 이 자방산은 대장세포의 기본적인 에너지원이며 항염/ 항암물질이 들었습니다. 이 지방산의 비율은 식단과 함게 장내세균의 다양성에 좌우됩니다. 즉 여러종류의 세균이 여러종류의 짧은 사슬지방산을 만듭니다. 클로스트리디아균은 프로피온산을 다량 생산하는데 이분은 뇌에 유독하며 그 영향은 클로스트리디아균이 득실거리는 장에서 시작됩니다. 프로피온산은 장벽세포의 치밀도를 떨어뜨려 장 누수를 증가시킵니다. 장내미생물군의 균형이 깨져 장벽이 온전하게 유지되지 않으면 프로피온산이 장벽을 통과한 후 혈류로 진입해 염증을 일으키고 면역계를 자극합니다. 프로피온산은 세포 간 신호 전달에도 영향을 미쳐 기본적으로 세포가 이웃세포와 소통하는 길을 막습니다. 프로피온산은 직접적으로 미토콘드리아의 기능을 저하시켜 뇌의 에너지 사용능력을 바꿔놓고 산화 스트레스를 높여 결과적으로 단백질 , 세포막, 필수지방 뿐 아니라 DNA까지 손상시킵니다. 그리고 뇌가 적절하게 기능하는데 필요한 항산화물질, 신경전달물질, 오메가-3지방산과 같은 다양한 물질을 뇌에서 고갈시킵니다. 자폐증증상도 유발하고요.

피보피온산 효과로 인한 손상은 건강한 뇌 기능에 필수적인 L-카르니틴 아미노산과 오메가-ㄷ지방산, 클루타치온의 생산을 촉진하는 N- 아세틸 시스테인이 포함됩니다. 자폐증환자에게 일반적으로 산화손상과 염증을 통제하는 뇌의 핵심 항산화물질인 글루타치온이 부족하다는 증거는 많습니다.

스크롤의 압박이 너무 심해서 미생물균형을 위한 식단수정과 프로바이오틱스치료는 낼로 또 미룰게요 낼 만나요~