국내 연구진이 만성적인 스트레스 환경에서 우울증을 완화하고, 손상된 뇌 신경영양 신호 회복에 관여하는 장내 미생물을 발굴했다. 특정 장내 미생물이 '장-뇌 축(장 내 미생물과 뇌 간 양방향 조절 시스템)'을 통해 뇌세포 기능에 영향을 미치고 스트레스성 우울 행동을 개선할 수 있음을 제시했다.
한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 직무대행 황금숙)은 정혜종 호남권센터 박사팀이 만성 스트레스 환경에서 우울 유사 행동과 연관된 핵심 장내 미생물 2종을 발굴하고, 이들 미생물이 뇌 신경세포 산화스트레스와 신경영양 신호 전달 체계에 영향을 미치는 분자 기전을 규명했다고 밝혔다.
우울증은 전 세계적으로 가장 흔한 정신질환 중 하나로, 만성적인 스트레스와 장기간 스트레스 호르몬 노출이 주원인으로 알려져 있다. 지속적인 스트레스는 세포 내 산화스트레스를 증가시키고 에너지를 생상하는 세포 기관인 미토콘드리아 기능을 저하시켜, 신경세포 생존과 신경 가소성에 중요한 역할을 하는 'BDNF 신호 전달 체계'를 손상시키는 것으로 알려져 있다.
연구팀은 인체 분변 미생물 이식(hFMT) 기반 분석으로 우울 유사 행동 정도가 높은 생쥐에서 공통적으로 감소하는 장내 미생물을 탐색해 균주 두 종(Intestinimonas butyriciproducens, Parabacteroides merdae)을 우울 행동과 연관된 핵심 후보 균주로 발굴했다.
이들 균주 기능 검증 결과, 두 균주 모두 신경세포 내 활성산소종(ROS) 생성을 감소시키고 산화스트레스를 완화하는 것으로 나타났다. 또 미토콘드리아 기능 이상과 세포사멸 신호를 억제하는 동시에, 신경세포 성장과 생존에 중요한 'TrkB-ERK-CREB-BDNF 신호 전달 체계'를 회복시키는 효과를 확인했다.
특히 만성 스트레스 호르몬인 코르티코스테론을 투여해 우울 유사 행동을 유도한 동물모델에 해당 균주를 경구 투여한 결과, 우울 유사 행동이 유의하게 감소했으며 해마 내 BDNF 발현 수준도 회복되는 것으로 나타났다.
정혜종 책임연구원은 “이번 연구는 특정 장내 미생물이 장-뇌 축을 통해 신경세포 내 신호 전달 체계를 직접 조절할 수 있음을 규명한 것”이라며, “향후 우울증 예방과 치료를 위한 차세대 마이크로바이옴 기반 정밀의학 기술 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구결과는 약리학 분야 최상위 학술지인 'Pharmacol. Res.'에 5월 28일 온라인판으로 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
