과학자들은 뇌와 소통하는 숨겨진 장 '감각'을 발견했습니다.

신경족(neuropods)이라고 불리는 작은 장 세포는 박테리아 단백질을 감지하여 우리가 충분히 먹었을 때 뇌에 신호를 보냅니다. 이러한 실시간 장-뇌 신호는 식욕과 기분 조절에 도움이 될 수 있으며, 식단과 장내 미생물이 행동에 미치는 영향을 설명할 수 있습니다. 출처: Shutterstock

장과 뇌의 소통 방식을 재구성하는 획기적인 발견을 통해 연구자들은 '신경생물학적 감각'이라 불리는 새로운 시스템을 발견했습니다. 이 시스템은 뇌가 장에 사는 미생물의 신호에 실시간으로 반응할 수 있도록 해줍니다.

듀크 대학교 의과대학 신경과학자 디에고 보흐르케스 박사와 M. 마야 캘버러 박사가 주도하고 네이처(Nature) 에 게재된 이 새로운 연구는 결장 상피를 감싸고 있는 작은 감지 세포인 신경족(neuropods)을 중심으로 진행됩니다. 이 세포들은 일반적인 미생물 단백질을 감지하여 뇌로 빠르게 신호를 보내 식욕을 억제합니다.

하지만 이것은 시작에 불과합니다. 연구팀은 이러한 신경생물학적 감각이 장이 미생물을 감지하여 식습관부터 기분까지 모든 것에 영향을 미치는 방식을 이해하는 더 넓은 플랫폼이 될 수 있다고 생각합니다. 심지어 뇌가 미생물군집을 어떻게 형성하는지도 이해할 수 있습니다.

듀크 대학교 의대의 의학 및 신경생물학 교수이자 이 연구의 수석 저자인 보흐로케즈는 "신체가 미생물 패턴을 단지 면역이나 염증 반응뿐만 아니라 실시간으로 행동을 안내하는 신경 반응으로 감지할 수 있는지 궁금했습니다."라고 말했습니다.  

핵심적인 역할을 하는 것은 플라젤린입니다. 플라젤린은 박테리아가 헤엄치는 데 사용하는 꼬리 모양의 구조인 박테리아 편모에서 발견되는 고대 단백질입니다. 우리가 음식을 섭취하면 일부 장내 박테리아가 플라젤린을 분비합니다. 신경족은 TLR5라는 수용체의 도움을 받아 이 플라젤린을 감지하고, 장과 뇌 사이의 주요 소통 경로인 미주신경을 통해 신호를 보냅니다.  

미국 국립보건원의 지원을 받은 이 팀은 대담한 아이디어를 제안했습니다. 즉, 대장에 있는 박테리아 플라젤린이 신경족류가 뇌로 식욕을 억제하는 신호를 보내도록 할 수 있다는 것입니다. 이는 미생물이 행동에 직접적으로 영향을 미치는 것입니다.

연구진은 쥐를 밤새도록 금식시킨 후, 소량의 플라젤린을 대장에 직접 투여하여 실험했습니다. 투여받은 쥐들은 더 적게 먹었습니다.  

연구진이 TLR5 수용체가 없는 생쥐를 대상으로 동일한 실험을 했을 때, 아무런 변화가 없었습니다. 생쥐는 계속 먹었고 체중이 증가했는데, 이는 이 경로가 식욕 조절에 도움이 된다는 단서입니다. 이 결과는 플라젤린이 TLR5를 통해 "이제 그만 먹어"라는 신호를 보내 장이 뇌에 식사를 멈출 때라고 알릴 수 있도록 한다는 것을 시사합니다. 이 수용체가 없으면 이 신호가 제대로 전달되지 않습니다.

이 발견은 주요 연구 저자인 의과학자 양성 프로그램 대학원생인 윈스턴 리우(Winston Liu, MD, PhD), 에밀리 올웨이(Emily Alway), 그리고 박사후 연구원 나아마 라이허(Naama Reicher, PhD)의 지도로 이루어졌습니다. 이들의 실험 결과, 이 경로의 교란이 생쥐의 식습관을 변화시켰으며, 이는 장내 미생물과 행동 사이의 더 깊은 연관성을 시사합니다.

"앞으로 이 연구는 미생물이 우리의 행동에 어떻게 영향을 미치는지 설명하는 데 더 넓은 과학계에 특히 도움이 될 것이라고 생각합니다."라고 보호르케스는 말했습니다. "다음 단계 중 하나는 특정 식단이 장내 미생물 환경을 어떻게 변화시키는지 조사하는 것입니다. 이는 비만이나 정신 질환과 같은 질환의 핵심적인 단서가 될 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250805041623.htm