장내 미생물과 신경 질환의 관점 1부
Jun 12, 2024
모든 건강한 인간의 위장관은 박테리아, 바이러스, 고세균, 원생동물 및 곰팡이를 포함하여 100조 개가 넘는 다양하고 복잡한 미생물 군집을 집합적으로 품고 있는 고유한 장내 미생물군으로 구성됩니다.
Archaea는 지리적 역사에서 수십억 년 동안 존재해 온 원핵생물의 한 종류입니다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 고세균에 대해 더 깊이 연구하고 그 마법을 발견해 왔습니다. 그 중에서 가장 놀라운 것은 고세균과 기억의 관계이다.
우리 모두 알고 있듯이 기억은 인간의 뇌 기능에 필수적입니다. 기억을 잃으면 매우 어려워질 것입니다. 하지만 알고 계셨나요? Archaea는 인간의 기억을 촉진할 수 있습니다.
연구에 따르면 고세균은 뇌 뉴런의 활동을 자극하고 인간의 기억을 촉진할 수 있는 "리세르그산"이라는 물질을 생성할 수 있는 것으로 나타났습니다. 리세르그산은 또한 뇌파의 빈도에 영향을 미치고 뇌의 리듬을 변화시켜 기억력과 학습 능력을 향상시킬 수 있습니다.
게다가, Archaea는 우리의 기분과 수면의 질을 향상시킬 수도 있습니다. 건강한 신체와 감정 상태는 기억을 유지하는 데 중요한 전제 조건입니다.
그러므로 건강한 뇌와 강한 기억력을 유지하려면 고세균이 풍부한 음식을 섭취하여 예방하고 치료할 수 있습니다. 요구르트나 발효 콩 제품과 같은 식품에는 고세균이 풍부합니다. 또한 때로는 건강 제품에서도 고세균 성분을 발견할 수 있습니다.
요약하자면, 고고학과 기억은 밀접한 관계가 있습니다. Archaea가 풍부한 음식을 적절하게 섭취함으로써 우리는 건강한 두뇌와 강한 기억력을 유지하고 삶을 더 좋게 만들 수 있습니다. 우리는 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있는데, 시스탄체는 기억력 향상이라는 독특한 효능이 많은 중국의 전통 약재이기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 시스탄체의 효능은 탄닌산, 다당류, 플라보노이드 글리코사이드 등 포함된 다양한 활성 성분에서 비롯됩니다. 이러한 성분은 여러 가지 방법으로 뇌 건강을 증진할 수 있습니다.
장내미생물은 우리 몸과 공생관계에 있습니다. 미생물총의 구성은 생애 초기에 장 성숙에 의해 형성되며, 이는 여러 요인의 영향을 받습니다.
장내 세균은 면역 및 대사 항상성을 유지하고 병원균으로부터 보호하는 데 중요합니다. 장내 미생물총의 불균형은 장 질환뿐만 아니라 대사 및 신경 질환과 같은 장외 질환과도 관련이 있습니다.
본 리뷰에서 저자들은 장내 미생물과 관련된 신경 장애 발생에 대한 가능한 가설과 연관성을 밝혀낸 다양한 연구를 조사합니다.
첫 번째 초안 제출일: 2020년 11월 30일; 출판 승인: 2021년 5월 20일; 온라인 게시: 2021년 7월 14일.
키워드: 알츠하이머병 • 불안 • 자폐 스펙트럼 장애 • 장-뇌 축 • 장내 미생물 • 미생물군집 • 다발성 경화증 • 신경 질환 • 파킨슨병 • 정신분열증.
인간의 위장관(GI)에 존재하는 장내 미생물은 인체 내 숙주, 환경 요인 및 항원 사이의 가장 큰 인터페이스 역할을 하기 때문에 인간 발달의 필수적인 부분입니다.
우리 장내 장내 미생물의 수는 1014개가 넘으며, 모두 신체와 상호 유익한 관계(공생)를 형성하는 데 전념합니다. 위장관에 서식하는 박테리아, 고세균 및 진핵생물은 장 완전성 강화 또는 장 상피 형성, 숙주 면역 조절, 병원체로부터 보호, 에너지 수확 및 비타민과 같은 영양소 제공과 같은 다양한 생리적 기능을 통해 여러 가지 방법으로 인간에게 이익을 줍니다. .
이러한 공생 관계는 출생 시 태아와 질 미생물군 사이의 접촉 중에 시작되는 여러 환경 요인의 결과입니다[2]. 장내 미생물은 인체 내에서 중요한 역할을 하며 적절한 성장과 발달을 돕습니다.
역사적으로 장내 미생물은 이러한 건강상의 유익한 효과로 인해 인간에게 축복으로 여겨졌습니다.
그러나 놀랍게도 최근 연구에 따르면 장내 미생물군집과 장내 미생물총-장-뇌 축으로 알려진 CNS 사이의 양방향 통신으로 인해 장내 미생물이 중추신경계 질환에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 뇌의 전반적인 발달과 기능.
신경 발달, 신경 퇴행성 및 정신 질환은 장내 세균총 양의 변화와 관련이 있습니다. 결과적으로, 다양한 장내 미생물과 가장 널리 퍼진 형태의 신경 질환(예: 알츠하이머병[AD], 다발성 경화증[MS], 정신분열증) 사이의 연관성이 최근 확인되었습니다.
이러한 질병의 발병에 있어 장내 미생물의 메커니즘과 역할은 제대로 이해되지 않았지만, 최근 몇몇 연구에서는 장내 미생물이 질병 발병에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 설명하는 다양한 가설을 제안했습니다[3,4].
이 리뷰는 신경 질환의 미생물 병인에 대한 업데이트된 가설을 포함하여 장내 미생물과 이들의 발달, 인체 내 역할 및 신경 질환 관련에 대한 포괄적인 조사를 제공합니다.
장내미생물의 구성 및 다양성
장내 미생물군은 박테리아, 효모, 바이러스 등 여러 종의 미생물로 구성됩니다.
장내 미생물의 구성은 해부학적, 식이 및 영양 상태 변화(예: 날씬함, 비만, 거식증)뿐만 아니라 병리적(전신 및 위장 감염), 환경(예: 기후, 직장, 생활 방식, 가족 구성)에 따라 우리 삶 전반에 걸쳐 진화합니다. 및 약리학적(예: 항생제, 프로바이오틱스, 완하제, 운동 촉진제 사용) 요인[5].
인간 미생물군에는 고세균, 바이러스, 균류, 효모 및 기타 진핵생물(예: 포배낭, 아메보조아)과 같은 성분이 포함되어 있으며, 이는 연구에서 무시되어 왔으며 공생 균류, 고세균 및 원생동물에 대한 정보도 부족합니다[5,6] .
분류학에 따르면, 박테리아는 문(생물학에서 문(복수문)은 분류 수준 또는 분류학적 등급 이하의 클래스 및 클래스 이상), 강, 목, 과, 속 및 종으로 분류될 수 있습니다[7].
주요 장내 미생물 문은 Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria 및 Verrucomicrobia로 구성되며, 장내 미생물의 90%는 Firmicutes 및 Bacteroidetes 문으로 구성됩니다.
Thephylum Firmicutes는 Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus 및 Ruminococcus를 포함하여 200개 이상의 다양한 속으로 구성되며 문의 95%는 Clostridium 속으로 구성됩니다.
박테로이데테스(Bacteroidetes)를 구성하는 주요 속에는 박테로이데스(Bacteroides)와 프레보텔라(Prevotella)가 포함되는 반면, 악티노박테리아 문(Actinobacteria phylum)은 비율적으로 덜 풍부하며 주로 비피도박테리움(Bifidobacterium) 속으로 대표됩니다.
장내 미생물군은 장형(enterotype)이라 불리는 박테리아 군집을 특징으로 하며, 세 가지 장형은 세 가지 우성 박테리아 군집, 즉 Bacteroides(장형 I), Prevotella(장형 II) 및 Ruminococcus(장형 III)로 특징지어집니다.
EnterotypeI은 주로 해당과정과 5탄당 인산 경로를 사용하여 탄수화물로부터 에너지를 얻는 반면, Enterotypes II와 III은 장 점막층의 점액 당단백질을 분해할 수 있습니다[8,9].
위장관의 각 부분에서 인간 장내 미생물군은 분류학적으로나 기능적으로 다양하며 동일한 개인이라도 유아의 전환, 연령, 항생제 사용과 같은 환경 요인에 따라 다릅니다. 장내 박테리오파지가 장 바이러스체의 주요 구성 요소인 것으로 밝혀졌습니다. – 성분의 약 90%를 차지하며 유아의 박테리아 미생물군 성장을 모방하고 성인이 되어도 안정적으로 유지되는 것으로 생각됩니다[10].
장내 바이러스 진화 동안 보존된 유전자 중 일부는 탄수화물 수송 및 분해와 같은 활동을 위해 에너지를 수확합니다[11-13].
이러한 특성은 단백질 합성, 탄수화물 합성 및 분해를 포함하여 인간 박테리아 미생물군 또는 숙주 대사를 제어하는 능력을 보유한 식물의 식이 유래 바이러스에서 흔히 나타납니다[14].
흥미롭게도, 새로운 메타게놈 방법을 통해 우리는 장 바이롬의 구성을 확인할 수 있었고 장에 다양한 병원균이 서식한다는 사실을 알 수 있었습니다. 노워크(Norwalk), 로타바이러스(Rotavirus), 엔테로바이러스(Enterovirus)와 같은 병원체는 장세포를 직접적으로 손상시키거나 결장의 이온 및 수분 분비를 변화시켜 위장염을 유발합니다.
또한, 감지할 수 없는 거대 바이러스(원생동물 및 기생충으로 인해 발생)와 식물 유래 바이러스 및 박테리오파지의 목록도 많이 발견되었습니다[15,16].
장내 미생물 군집은 주로 박테리아가 지배하고 있으며, 그 결과 장내 미생물 구성에 대한 연구는 전통적으로 박테리아에 집중되어 왔습니다. 그러나 최근 새로운 연구에서는 숙주의 건강 증진과 질병 유발 모두에 큰 영향을 미칠 수 있는 다른 미생물의 존재가 밝혀졌습니다.
따라서 신경 및 기타 질병의 병원성 역할에 대해 자세히 알아보기 위해 소외된 미생물에 대한 연구를 수행하는 것도 중요합니다.
인체 내 장내 미생물의 역할
장내 미생물은 신체의 성장과 발달에 필요한 다양한 기능을 수행함으로써 건강에 매우 중요한 역할을 합니다. 반대로, 이러한 미생물의 불균형은 많은 건강 관련 질병이나 장애를 유발할 수 있습니다.
미생물 및 그 대사산물
장내에는 수백만 마리의 박테리아가 숙주의 항상성에 영향을 미칩니다. 미생물군은 숙주와 공생적이고 상호적인 관계를 형성하는데, 이는 숙주와 박테리아가 모두 생존을 위해 서로 의존한다는 것을 의미합니다.
미생물군집은 필수 영양소 공급을 담당합니다. 비타민, 효소, 아미노산 합성; 생체이물질 및 약물 대사; 셀룰로오스 소화; 혈관신생을 수행하고; 장신경 기능 강화(표 1) [17-20]; 및 부티레이트, 프로피오네이트 및 아세테이트와 같은 대사산물을 포함하는 단쇄지방산(SCFA)을 합성하는 것입니다[21].
Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium 및 Enterobacteriaceae와 같은 대장 유기체는 탄수화물과 난소화성 올리고당의 발효에 관여하여 SCFA를 합성하여 장 건강을 개선합니다 [22,23].
Bacteroides 속에 속하는 Bacteroides thetaiotaomicron도 탄수화물 발효에 관여합니다. B 테타이오타오마이크론은 지질 소화를 위해 췌장 리파제에 필요한 효소인 콜리파제의 더 큰 발현을 나타내는 것으로 나타났습니다[25].
박테로이데테스와 퍼미쿠테스는 소화되지 않은 음식물의 신진대사를 돕습니다. Lactobacillus plantarum은 장 장벽 무결성을 유지하고 장내 세균, 세균 독소, 부분적으로 소화된 지방 및 단백질이 혈류로 유입되는 것을 방지하여 장 누수의 특징적인 증상이 나타나는 것을 방지합니다[26].
장이 새거나 장 내벽이 손상되면 소화되지 않은 음식 입자, 독성 폐기물 및 박테리아가 장을 통해 누출되어 혈류로 유입되어 면역 반응을 유도하고 전신 염증을 일으키며 개인이 다양한 건강에 취약해질 수 있습니다. 장애.
쥐를 대상으로 한 최근 연구에 따르면 SCFA(특히 부티레이트)가 장 장벽 무결성을 향상시키는 것으로 나타났습니다[21]. 미생물군은 병원균의 확립과 성장을 방지하여 숙주를 보호합니다.
보호 효과는 다양한 메커니즘을 통해 구현됩니다. 예를 들어, 장내 세균은 장 상피 세포의 브러시 경계에 결합하기 위해 경쟁하여 병균이 상피 세포에 부착 및 유입되는 것을 방지합니다[31].
더욱이, 장내 미생물은 숙주가 제공하는 영양분을 놓고 경쟁하여 병원성 경쟁자의 성장을 억제합니다. 또한, 장내 미생물군에 의해 생성된 박테리오신은 병원성 박테리아의 성장을 억제합니다[32,33].
미생물총은 또한 신경전달물질과 신경조절물질의 생성을 통해 CNS 발달에 영향을 미치며, 미생물총의 부재는 CNS 발달과 관련된 많은 문제와 관련이 있습니다[34].
락토바실러스(Lactobacillus)와 비피도박테리움(Bifidobacterium) 속의 구성원은 감마-아미노부티르산(GABA)을 합성합니다. Escherichia, Bacillus 및 Saccharomyces는 노르에피네프린을 합성합니다. 칸디다균, 연쇄구균, 대장균 및 장구균은 세로토닌을 합성합니다. Bacillus와 Serratia는 도파민을 합성합니다. Lactobacillus는 아세틸콜린을 합성합니다 [27].
박테로이데스(Bacteroides) 속의 구성원은 항당뇨병, 항동맥경화증, 항비만증, 고지혈증 및 면역조절 특성을 갖는 공액 리놀레산을 합성합니다[28,29].
여러 식이단백질의 대사는 각각 각각의 대사 기능을 수행하는 숙주와 장내 미생물군 사이의 상호작용에 기인합니다. 예를 들어, 박테리아 효소인 히스타민 탈탄산효소는 L-히스티딘을 히스타민으로 전환합니다[35]. 박테리아는 또한 숙주가 사용할 아미노산을 합성할 수 있습니다. 그러나 이 기능은 미생물총의 아미노산 활용 역할에 크게 좌우됩니다.
또한 장내 미생물군은 섭취 시 비활성 상태로 유지되는 식이 폴리페놀(예: 플라바놀, 플라바논, 플라바{0}}올)의 분해에도 참여합니다. 박테로이데스 디스타소니스(Bacteroides distasonis), 박테로이데스 균일니스(Bacteroides 균일성), 엔테로코커스 카셀리플라부스(Enterococcus casseliflavus) 및 유박테리움 라물루스(Eubacterium ramulus) 소화 플라바놀; 부티리비브리오 종.
탄닌, 특히 크랜베리와 라즈베리폴리페놀을 소화합니다. Clostridium orbiscindens 및 Enterococcus avium 소화 플라본; 및 L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus 및 Bifidobacterium longum 다이제스트 안토시아니딘 [30].
여러 가지 이점과 함께 단백질 발효에는 숙주에 여러 가지 생리학적 결함을 일으킬 수 있는 특정 대사산물의 생성이 포함된다는 점에도 유의해야 합니다. 장내 미생물군은 생체이물질 대사에도 기여합니다.
생체이물질(Xenobiotics)은 숙주 자체에서 생성되지 않는 이물질로 의약품, 환경 독성물질, 독소 등으로 불립니다. 장내 미생물은 식이요법 및 생활 방식 요인에 따라 직접 및 간접적인 두 가지 메커니즘을 통해 이물질 대사를 지시합니다[36].
장내 미생물은 생체이물 대사산물의 불활성화, 생체이물 전구체의 생체활성화, 숙주가 해독한 생체이물 대사의 재활성화 또는 숙주 장 투과성의 발현 변화를 통해 생체이물 대사를 유도합니다.
장-뇌 축
장과 뇌 사이의 상호 작용은 인지 및 변연계 기능의 유지뿐만 아니라 위장 항상성의 확립을 보장하는 이들 사이의 생리학적 연결을 드러냅니다.
CNS, 자율신경계(ANS), 장신경계(ENS) 및 신체의 시상하부-뇌하수체-부신(HPA) 축 사이의 협력 관계를 '장-뇌 축'이라고 합니다.
상호작용에는 뇌의 인지 및 감정 센터와 말초 장 기능 사이의 직접 및 간접 경로가 포함됩니다.
장뇌축은 ANS의 교감신경과 부교감신경 팔의 조합으로, 각각 구심성 및 원심성 신경 신호에 전력을 공급하여 장뇌 축을 연결합니다.
실험적 증거에 따르면 장내 미생물총은 장-뇌 축에 중요한 영향을 미치며 장내 미생물군집의 조절 장애는 면역학적, 신경학적 및 정신 질환의 발병으로 이어질 수 있음을 나타냅니다[37-40].
장내 미생물 구성의 불균형도 위장 장애와 관련이 있습니다.
For more information:1950477648nn@gmail.com
