장뇌 축

장뇌축은 위장관(GI트랙)과 중추신경계(CNS) 사이에 일어나는 양방향 생화학적 신호다.^[2]"굿-브레인 축"이라는 용어는 인터플레이에서 굿 마이크로바이오의 역할을 가리키는 말로도 종종 사용된다.그"microbiota–gut–brain(엠지비 또는 업무의 x축"을 명시적으로 본능적인 미소 생물학의 위장과 그 CNS.[2][3][4]대체로 정의된 사이에 일어나는 생화학적 신호 종목에서 역할을 포함한다, gut–brain 축은 중추 신경계 신경 내분비계,neuroimmune 시스템이hypothalamic–pituitary–adrenal 축(는 HPAa을 포함한다xis), sy자율신경계, 장신경계, 질신경, 장내미생물계의 mpatic 및 부교감 팔.^[2][4]

표시된 첫 번째 뇌-굿 상호작용은 음식의 냄새와 시력과 같은 감각 신호에 반응하여 위와 췌장의 분비물이 방출되는 소화의 두상이었다.이것은 파블로프에 의해 처음 증명되었다.^[5][6]

이 분야에 대한 관심은 무균(GF) 생쥐가 비 GF 실험실 생쥐에 비해 스트레스에 대한 HPA 축 반응이 과장됐다는 2004년 연구에서 촉발됐다.^[2]

2016년 10월 현재, 장뇌 축에서 장뇌 마이크로바이오의 역할에 대해 행해진 대부분의 작업은 동물에서 행해지거나, 장뇌 마이크로바이오가 생산할 수 있는 다양한 신경활성화 화합물을 특징짓는 작업에서 행해졌다.인간과 함께 하는 연구들 - 다양한 정신 질환과 신경 질환을 가지고 있거나 스트레스를 받을 때 장내 미생물 변이를 측정하거나, 다양한 프로바이오틱스(이 맥락에서 "사이코바이오틱스"가 주입된)의 효과를 측정하는 - 일반적으로는 작았고 이제 막 일반화되기 시작하고 있었다.^[7]장내 미세 생물체에 대한 변화가 질병의 결과인지, 질병의 원인인지, 아니면 장-뇌 축의 가능한 피드백 루프의 수에서 둘 다인지는 불분명했다.^[8][2]

장신경계

장내 신경계는 신경계의 주요 분열 중 하나로 위장계의 기능을 관장하는 망사형 신경세포로 구성되어 있으며, 여러 가지 이유로 '제2의 뇌'로 묘사되어 왔다.장신경계는 자율적으로 작동할 수 있다.보통 부교감(예: 질신경을 통해)과 교감(예: 추간신경계를 통해) 신경계를 통해 중추신경계(CNS)와 통신한다.그러나 척추동물 연구는 질신경이 절단되었을 때 장신경계가 계속 기능한다는 것을 보여준다.^[9]

척추동물의 경우 장신경계에는 퇴행성 신경세포, 다른 신경세포, 그리고 내부동맥이 있는데, 이 모든 것은 장신경계가 CNS 입력이 없을 때 반사작용을 할 수 있게 한다.감각 신경세포는 기계와 화학적 상태에 대해 보고한다.장내 근육을 통해 운동 뉴런은 장내 내용물의 변연과 추종을 조절한다.다른 뉴런들은 효소의 분비를 조절한다.장내 신경계는 또한 30개 이상의 신경전달물질을 사용하는데, 대부분은 아세틸콜린, 도파민, 세로토닌과 같은 CNS에서 발견되는 것과 동일하다.세로토닌의 90% 이상이 내장에 있고, 또한 약 50%의 도파민도 있다; 이러한 신경전달물질의 이중 기능은 내장과 뇌 연구의 활발한 부분이다.^[10][11][12]

장뇌와 뇌의 첫 상호작용은 음식의 시력과 냄새, 그리고 두상 또는 소화의 두상 반응으로 알려진 위 분비물의 방출 사이에 있는 것으로 나타났다.^[5][6]

인간의 위장 미생물(microbiota)에 의한 트립토판 대사. v t ) 트립토판 클로스트리디움속 산발성 생물 락토- 바실리 트립토파나제- 표현하기 박테리아 IPA I3A 인도레 간 브레인 IPA I3A 인도레 인디옥실 황산염 AST-120 AHR 장 면역성이 있는 세포들 장 상피 PXR 점막원통증: ↓TNF-α ↑정제단백질- 코딩 mRNA L세포 GLP-1 T J 신경보호제: ∘글리알 세포 및 아스트로사이테의 활성화 ↓4-히드록시-2-비엔날레 수준 ↓DNA손상 –항산화제 –inhibits β-amyloid fibril 형성 점막 반응도 유지: ↑IL-22 생산 혈관 질환과 관련됨: ∘산소응력 ↑ 부드러운 근육 세포확산 〇 벽두께 및 석회화 만성 신장 질환과 관련됨: ↑Renal 기능 장애 –우레믹독소 신장 이 도표는 내장의 박테리아에 의한 트립토판으로부터 생체활성화 화합물(도 및 기타 특정 파생상품)의 생합성을 보여준다.[13]인도일은 트립토파나제를 나타내는 박테리아에 의해 트립토판으로부터 생산된다.[13]클로스트리디움 산포체는 트립토판을 세굴로 대사하고 그 후 히드록실산소를 파내는 강력한 신경보호제인 [14]3-인돌프로피온산(IPA)을 투여한다.[13][15][16]IPA는 장세포의 임신 X 수용체(PXR)에 결합해 점막동맥경화와 장벽 기능을 촉진한다.[13]IPA는 장에서 흡수되어 뇌로 전달된 후 뇌허혈과 알츠하이머병에 대해 신경보호 효과를 부여한다.[13]유산균종은 트립토판을 장내 면역세포에서 아릴 탄화수소 수용체(AhR)에 작용하는 인둘레-3알데히드(I3A)로 대사시켜 인터루킨-22(IL-22) 생성을 증가시킨다.[13]인도글 자체가 장내 L세포에서 글루카곤 유사펩타이드-1(GLP-1) 분비를 유발하고 AhR의 리간드 역할을 한다.[13]또한 인도일은 간에서 인닥실 황산염으로 대사될 수 있는데, 이 화합물은 고농도에서 독성이 있고 혈관질환과 신장기능장애와 관련이 있다.[13]입으로 섭취하는 장내 흡착제 AST-120(활성 활성탄)은 혈장 내 인닥실 황산염 농도를 감소시킨다.[13]

장-뇌 통합

양방향 신경습관 통신시스템인 장뇌축은 동면상태를 유지하는 데 중요하며 중추신경계와 장내신경계, 신경, 내분비, 면역, 대사경로를 통해 조절되며 특히 시상하부-뇌하수체-아드레날린축(HPA축)을 포함한다.^[2]이 용어는 내장 마이크로바이오를 포함한 기능의 연결인 "마이크로바이옴-굿-브레인 축"의 일부로서 내장 마이크로바이오의 역할을 포함하도록 확장되었다.^[2][4][3]

이 분야에 대한 관심은 2004년(스도 노부유키, 치다 요이치) 연구 결과(일반적으로 균질한 실험용 생쥐, 방부제 환경에서 생육한 생쥐)가 GF가 아닌 실험용 생쥐에 비해 스트레스에 대한 HPA 축 반응이 과장됐다는 연구결과에 의해 촉발되었다.^[2]

장내 마이크로바이오타는 내장의 과리스탈스와 감각을 조절하는데 필수적인 아세틸콜린, 카테콜아민, c아미노부티르산, 히스타민, 멜라토닌, 세로토닌과 같은 다양한 신경 활성 분자를 생산할 수 있다.^[17]식이요법, 약물, 질병에 의한 장내 미생물 구성의 변화는 순환하는 사이토카인의 수준 변화와 관련이 있는데, 그 중 일부는 뇌 기능에 영향을 미칠 수 있다.^[17]장내 미생물도 질신경을 직접 활성화시킬 수 있는 분자를 방출하여 장의 상태에 대한 정보를 뇌로 전달한다.^[17]

마찬가지로 만성 또는 급성 스트레스 상황은 시상하부-피하수체-아드레날린 축을 활성화하여 장내 미생물 및 장내 상피에 변화를 일으키고 전신적인 영향을 미칠 수 있다.^[17]또한 질신경을 통해 신호를 보내는 콜린거 항염증 경로는 장 상피와 미생물질에 영향을 미친다.^[17]배고픔과 포만감은 뇌에 통합되며, 내장과 존재하는 음식의 종류에 음식의 유무도 내장의 마이크로바이오의 구성과 활동에 영향을 미친다.^[17]

그렇기는 하지만, 장뇌 축에서 장뇌 미생물 역할을 수행해 온 대부분의 작업은 고도로 인공적인 무균 생쥐를 포함한 동물에서 수행되었다.2016년 현재, 스트레스에 반응하여 장 마이크로바이오타에 대한 변화를 측정하는 인간과 함께 하는 연구 또는 다양한 프로바이오틱스의 측정 효과는 일반적으로 작아서 일반화할 수 없다; 장 마이크로비오타에 대한 변화가 질병의 결과인지, 질병의 원인인지, 장뇌 축의 가능한 피드백 루프 수에서 둘 다에 해당하는지 여부는 여전히 밝혀지지 않고 있다.이상 ^[8]무

다발성 경화증과 같은 자가면역질환에 특별한 관심을 갖는 개념이다.^[18]예를 들어, Th17과 Treg 세포주파수 및 동물 모델에서의 활동과 인간에서의 예비실험을 수정함으로써 영양과 미생물들은 면역체계는 물론 서로에 영향을 미칠 수 있다.^[19][20]

내장과 정신 사이의 관계에 대한 생각의 역사는 19세기부터 시작된다.난독증과 뉴라스테니아 위아의 개념은 내장이 인간의 감정과 생각에 미치는 영향을 언급하였다.^[21][22]

장뇌피부축

위장관 메커니즘을 불안, 우울증, 여드름과 같은 피부 상태에 묶은 통일 이론이 1930년 초에 제안되었다.^[23]1930년 논문에서는 감정 상태가 정상적인 장내 미생물(microbiota)을 변화시켜 장내 투과성을 증가시켜 전신 염증을 유발할 수 있다는 제안이 나왔다.이 이론의 많은 측면들이 그 이후로 검증되었다.굿 마이크로바이오타와 구강 프로바이오틱스는 전신 염증, 산화 스트레스, 당분 조절, 조직 지질함량, 기분에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.^[24]

구트마이크로바이오타

내장 마이크로바이오는 인간과 다른 동물의 소화기관에 사는 미생물의 복잡한 집단이다.장내 메타겐옴은 장내 미생물종의 모든 게놈의 집합체다.^[25]내장은 인간의 미생물들이 서식하는 하나의 틈새물이다.^[26]

인간에게 있어서, 내장 마이크로바이오는 몸의 다른 부위와 비교하여 가장 많은 양의 박테리아와 가장 많은 수의 종을 가지고 있다.^[27]인간에게 있어서 장내식물은 태어난 지 1~2년 후에 확립된다; 그 무렵에 분비되는 장내 상피와 장 점막 장벽은 장내식물에 내성적이고 심지어 병원성 유기체에 장벽을 제공하는 방식으로 공동발달되었다.^[28][29]

굿 마이크로바이오와 인간의 관계는 단순한 평등한 관계(해롭지 않은 공존)가 아니라 상호주의적인 관계다.^[26]인간의 내장 미생물은 소화되지 않은 탄수화물의 발효와 그에 따른 단사슬 지방산(SCFA), 아세테이트, 부티레이트, 프로피온산 등의 흡수로부터 에너지를 모아 숙주에 이익을 준다.^[27][30]장내세균은 또한 비타민 B와 비타민 K를 합성하는 것은 물론 담즙산, 스테롤, 외국균제를 대사시키는 역할을 한다.^[26][30]SCFA와 그들이 생산하는 다른 화합물의 체계적 중요성은 호르몬과 같고 장내 식물 자체는 내분비 기관과 같이 기능하는 것처럼 보인다;^[30] 장내 식물체의 조절의 오류는 염증 및 자가면역 조건의 숙주와 상관관계가 있다.^[27][31]

인간의 내장 마이크로바이오의 구성은 시간이 지남에 따라, 식습관이 바뀔 때, 그리고 전반적인 건강이 변함에 따라 변한다.^[27][31]일반적으로 인간의 장내 미세생물에는 1000종 이상의 박테리아가 있으며, 박테로이데테스와 프러디쿠테스가 우세한 식물이다.가공식품이나 부자연스러운 화학물질을 많이 섭취하면 이러한 종의 비율을 부정적으로 바꿀 수 있는 반면, 전체 식품에 많이 함유된 식단은 그 비율을 긍정적으로 바꿀 수 있다.장내 미생물의 구성을 왜곡할 수 있는 추가적인 건강 요인은 항생제와 프로바이오틱스다.항생제는 장내 미생물에게 심각한 영향을 미치며, 좋은 박테리아와 나쁜 박테리아를 모두 제거한다.적절한 재활치료가 없으면 유해균이 지배적이 되기 쉽다.프로바이오틱스는 내장에 건강한 박테리아를 공급하고 내장의 미생물질의 풍부함과 다양성을 보충함으로써 이것을 완화시키는데 도움을 줄 수 있다.특정 개인의 필요에 따라 투여할 수 있는 프로바이오틱스 종류가 많다.^[32]

참조