장내 박테리아가 분노와 우울증을 일으키는데 중요한 역할을 한다는 연구 결과가 나왔다.

캐나다 맥매스터대학 연구진은 어린 시절 받은 스트레스로 인한 성장 후의 행동변화에 장내 미생물 균총이 영향을 미친다는 사실을 처음으로 밝혀내 28일자 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications)에 발표했다.

논문의 시니어 저자인 프레미슬 버시크(Premysl Bercik) 맥매스터 의대 교수는 “우리는 분노와 억압을 나타낼 수 있는 실험용 쥐 모델을 통해 박테리아가 비정상적인 행동을 이끌어내는데 결정적인 역할을 한다는 사실을 처음으로 알아냈다”며, “단순히 박테리아 자체에 대한 연구라기보다 신생아기에 스트레스를 받도록 조절된 쥐와, 분노와 우울증을 일으키는 쥐의 장내에 서식하는 미생물군 사이의  쌍방향 통신에 대한 연구”라고 말했다.

버시크 교수는 장내 박테리아가 행동에 영향을 미칠 수 있다는 사실은 이미 알려져 있었으나 이전 연구의 대부분은 건강하고 정상적인 상태의 실험용 쥐를 대상으로 한 것이었다고 설명했다.

쥐 모델에 모성 분리와 장내 미생물군 특성 비교

연구팀은 실험을 위해 어린 쥐를 3일부터 21일까지 어미와 분리시킴으로써 스트레스를 주입하는 과정을 거쳤다. 이들 갓 태어난 쥐들은 매일 3시간 정도 어미와 떨어져 있다 다시 어미 품에 되돌려 보내졌다.

연구팀은 먼저 장내 복합 미생물군을 가지고 있으면서 모성 분리를 경험한 쥐들은 스트레스 호르몬인 코티코스테론 수치가 비정상적으로 높아지며 분노와 억압 같은 행동을 보이는 것을 확인했다. 이 쥐들은 또 주요한 신경전달물질인 아세틸콜린이 분비되자 장 기능에 장애가 나타났다.

연구팀은 이어 실험용 쥐의 장내 미생물군을 제거하고 같은 실험을 반복했다. 그 결과 장내 박테리아가 없는 상태에서도 어미와 떨어진 실험용 쥐들은 여전히 스트레스 호르몬 수치가 변화되고 장 기능 이상을 보였다. 그러나 분노나 억압 같은 행동은 보이지 않고 정상적인 대조군과 똑같이 행동했다.

다음으로 연구팀은 어미와 떨어지고 장내 미생물군을 제거한 쥐들에게 정상적인 대조군의 장내 미생물군을 이식했다. 그러자 수주일 안에 미생물 구성과 대사작용이 바뀌면서 다시 분노와 억압 증상을 나타내는 것을 확인했다.

버시크 교수는 “만약 스트레스를 받은 쥐들의 장내 박테리아를 스트레스를 받지 않고 장내 미생물을 제거한 쥐들에 이식했다면 아무런 이상징후를 관찰하지 못 했을 것”이라며 “이것은 분노나 억압 같은 행동 변화가 나타나기 위해서는 스트레스를 받는 주체와 그 안의 장내 미생물 요인이 모두 필요하다는 것을 시사한다”고 말했다. 그는 “갓 태어난 쥐의 스트레스는 스트레스 반응을 증가시키고 장내의 미생물균총을 바꾸는 장 기능장애를 일으키며 이어 뇌기능을 변화시킨다”고 덧붙였다.

정신질환 영역에로 연구 확장할 예정

버시크 교수는 “이제 생물 주체와 장내 미생물군 사이의 복잡한 상호작용과 역학의 메커니즘을 설명하기 위한 작업에 시동이 걸렸으며, 연구 데이터를 보면 신생아기의 스트레스가 일으키는 비교적 작은 장내 미생물군상이나 대사작용의 변화가 성인이 됐을 때의 행동에 심각한 결과를 초래할 수 있음을 보여준다”고 강조했다.

버시크 교수는 이번 연구가 장내 미생물균총이 어떻게 생물 주체의 행동을 형성해 낼 수 있는가를 이해하기 위한 또 하나의 시도로서, 앞으로 이 연구의 기본 관찰활동을 정신질환 영역에로 확장할 수 있을 것으로 보고 있다.

그는 “연구 결과를 인체에 적용할 수 있는가를 결정하는 것, 예를 들면 분노나 우울증 같은 일차적인 증상을 보이는 정신질환 환자가 비정상적인 장내 미생물 균총을 가지고 있거나 상이한 미생물 대사작용을 나타내는 것을 우리가 밝혀낼 수 있는가를 결정하는 것이 중요한 일로 남아있다”고 말했다.