쥐를 대상으로 한 연구에서 장내 세균이 뇌 건강에 영향을 미칠 수 있다는 것이 확인되면서 알츠하이머를 비롯한 신경 퇴행성 질환 치료에 있어 새로운 접근법이 제시되었다.

쥐를 대상으로 한 이 연구는 장내 세균이 부분적으로 짧은 사슬 지방산과 같은 화합물을 생산함으로써 뇌 세포를 포함한 신체 전체의 면역 세포의 행동에 영향을 미친다는 것을 발견했다. 1월 Science에 발표된 이 연구결과는 장내 세균총의 관리가 신경변성의 예방 또는 치료 방법으로 이어질 수 있음을 시사했다.

이번 연구의 선임 저자인 신경학 교수 David M. Holtzman은 "어린 쥐들에게 일주일 동안 항생제를 투여했고, 쥐들의 장내 세균총, 면역 반응, 그리고 쥐들이 노화하면서 경험한 타우(tau)라고 하는 단백질과 관련한 신경 변성의 영구적인 변화를 확인했다", "흥미로운 것은 장내 세균총의 조정으로 뇌에 영향을 미칠 수 있는 방법이 될 수 있다는 것이다."라고 말했다.

연구진은 뇌 손상 및 인지 장애 발생이 나타나기 쉬운 쥐에게 장내 세균총의 변화를 주었다. 연구진은 쥐에서 타우(tau)의 돌연변이가 발현하도록 유전자 변이를 일으켰다. 또한 쥐들은 알츠하이머의 주요 유전적 위험 인자인 인간 APOE3 유전자 변이를 보유하고 있었다.

이런 유전자 변형 쥐는 태어날 때부터 무균 상태에서 키워졌을 때 장내 세균총을 획득하지 못했고, 정상적인 쥐의 장내 세균총을 가지고 있는 생쥐의 뇌와 비교해 생후 40주 째 뇌가 훨씬 덜 손상된 것으로 나타났다.

그러한 쥐들이 일반적이고 비멸균적인 조건에서 성장했을 때, 정상적인 장내 세균총이 발달되었다. 그러나 생후 2주째 항생제를 투여하자 세균총이 영구적으로 바뀌었다. 수컷 쥐의 경우 생후 40주에 뇌 손상 수준이 감소했다. 항생제 치료는 암컷 생쥐의 신경변성에 유의미한 영향을 미치지 않았다.

추가 실험에서는 장내 균이 생산하는 대사산물인 세 가지의 특정 짧은 사슬 지방산을 신경 변성과 관련하여 검토하였다. 항생제 치료로 장내 세균총이 변형된 쥐에서는 이 세 가지 지방산 모두 드물었고, 장내 균총이 없는 쥐에서는 검출되지 않았다.

이러한 짧은 사슬 지방산은 혈류에서 면역 세포를 활성화하여 신경 퇴화를 유발하는 것으로 보였고, 이는 다시 뇌의 면역 세포를 활성화시켜 뇌 조직을 손상시키는 것으로 나타났다.

이번 연구 결과는 항생제, 프로바이오틱스, 전문화된 식단 등의 방법을 통해 장내 균총을 변형시킴으로써 신경퇴행성 질환을 예방하고 치료할 수 있는 새로운 접근법을 제시한다는 점에서 의의가 있다.