장내 미생물이 기억력을 증가시킨다?

과학자들은 쥐 모델에서 유전학, 장 미생물, 기억력 사이의 분자학적 연관성을 추적한 결과, 락테이트가 기억력을 향상시키는 분자구조의 전달자임을 확인했다.



연구의 저자는 미생물이 기억력에 관련된 유전자에 영향을 미칠 수도 있다고 말한다. 



과학자들은 이미 건강에 도움이 되는 프로바이오틱스를 먹인 쥐들은 여러 긍정적인 영향을 받는다는 사실과, 미생물들이 생성한 분자가 혈액을 통해 이동해서 뇌를 포함해 몸에 영향을 미치는 화학 전달물질로 작용한다는 것을 알고 있다. 그러나, 어떤 특정 미생물과 분자수준의 전달물질이 기억력에 영향을 미치는지는 알지 못했다.

쥐의 독특한 유전자 구조와 환경 조건도 기억력과 미생물에 영향을 줄 수 있기 때문에, 미생물 분자가 기억력에 영향을 미쳤는지를 알기 위해서는 유전학과 미생물 사이에 상호작용을 이해하는 것이 선행되어야 한다. 미생물이 기억력에 미치는 영향에 대한 연구는 지금 매우 활발하게 연구되고 있는 분야이며, 지난 5년간 100편 이상의 논문이 유전학과 기억의 연관성에 관한 것이었다.

연구원들이 기억력을 향상시킬 수 있는 분자를 찾기 시작하기 전에, 유전학이 어떻게 기억에 영향을 미치는지를 알 필요가 있었다. 인간의 유전적, 신체적 다양성을 모방하기 위해 29종의 쥐를 길렀다. 서로 다른 크기와 털색, 성향을 가진 쥐가 포함되었으며, 과학자들은 종별 유전자 서열을 조사하고, 각 품종에 대한 기억력 테스트를 실시했다. 그리고 나서, 유전자 변이를 일으켜 기억력 변화를 관찰했다. 이를 통해 기억력과 관련된 두 셋트의 유전자가 발견되었다. 하나는 인지에 영향을 미치는 새로운 후보물질이었고, 다른 하나는 이미 알려진 것이었다.

다음으로, 연구원들은 각 종의 장내 미생물을 분석해서 먼저 연결시킨 유전학과 기억 사의의 연관성과 다시 관련 지어 보았다. 이를 통해 기억력을 향상시키는 것과 관련된 4종의 미생물 군을 확인했다. 가장 많이 관찰된 종은 락토바실러스 루테리 종이었다. 연구원들은 장내 미생물이 없는 무균상태의 쥐를 만들어 락토바실러스 루테리균을 먹이고 쥐들의 기억력을 테스트했는데, 미생물을 먹이지 않은 무균 상태의 균과 비교해서 상당한 기억력 향상을 보였다. 마찬가지로, 다른 두 종류의 락토바실러스 종을 무균 쥐들에게 먹였을 때에도 기억력이 상당히 좋아졌다. 락토바실러스와 기억력 사이의 연관성은 이전에도 보고된바 있으나, 이번 실험에서 편견 없는 유전자 검증을 통해 다시 한번 확인되었다.

식습관과 생균제는 기억력을 높여준다

연구원들은 미생물과 관련된 분자가 기억력 향상에 관련이 있는지를 확인하고자 무균상태의 쥐들에게 락토바실러스균을 먹인 후 대변, 혈액, 뇌 조직을 분석했다. ‘락테이트’는 락토바실러스 균종이 생산하는 분자로 가장 흔한 대사성 산물중 하나다. 기억력이 좋지 못한 것으로 확인된 그룹의 쥐에게 락테이트를 먹이고 기억력의 변화를 관찰했다. 락테이트나 락토바실러스 균을 먹인 쥐들은 뇌에서 기억 형성과 관련된 물질인 GABA gamma-aminobutyric acid의 레벨이 증가했다. 

사람에게도 동일한 매커니즘이 적용되는지를 보기 위해서, 연구진들은 미생물이 인간의 장내 조직과 상호 작용할 수 있게 개발한 칩을 사용하여 락토 바실러스 루테리균을 실험했다. 균이 만들어낸 락테이트가 사람의 장조직을 통해 이동하는 것이 관찰되었는데, 이것은 혈액으로 들어가 뇌로도 이동할 수 있음을 강력하게 말해주는 것이다.

이번 연구가 음식, 유전학, 기억과 같은 행동이 연결되어 있음을 말해주고 있지만, 락토바실러스가 사람의 기억력을 향상시킬 수 있는지 확신하기 위해서는 좀 더 많은 연구가 필요해보인다., 언젠가 학습장애와 신경퇴행성 장애를 가진 특정 집단에게 기억력을 향상시키기 위해 유산균을 사용하는 것이 가능해 보인다. 



Microbiome, 2020; 8 (1) DOI: 10.1186/s40168-020-00817-w

DOE/Pacific Northwest National Laboratory. "Scientists explore links between genetics, gut microbiome and memory: A molecule commonly produced by gut microbes appears to improve memory in mice." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 April 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200429105832.htm>.