자폐 범주성 장애
자폐 범주성 장애는 사회적 상호작용에서의 질적 결함, 의사소통의 질적 결함, 제한적이고 반복적인 상동적 특징을 보이는 행동 중 최소한 한 가지 이상의 영역에서 발달 지체나 비정상적인 기능이 3세 이전에 나타나는데 인구 10,000명 중 2~5명 정도 발생하는 것으로 알려져 왔으나 최근 연구 결과에 따르면 인구 1,000명 중 3.4명 정도 발생하는 것으로 보고되고 있다. 2050년이면 미국의 모든 가정에 자폐 스펙트럼을 갖는 아이들이 있을 것이라고 예상하는 연구도 있다(1).
일부 퇴행성 자폐의 경우 비정상적 장내 균총으로이 원인이 될 수 있는데, 퇴행성 자폐 아동의 분변을 정상아동과 비교한 결과 포자 형성균인 클로스트리디움 속 미생물의 수가 높았다. 자폐 아동은 대조군에서는 발견되지 않는 9종의 클로스트리디움 속 미생물이 발견된 반면 정상아동에서는 자폐 아동에서 발견되지 않는 3종의 클로스트리디움 속 미생물만 나타났다. 또한 정상 아동의 위와 십이지장 조직에서는 포자를 형성하지 않는 혐기성균과 미세호기성균이 전혀 발견되지 않았는데 자폐아의 경우 많은 수가 발견되었다. 이러한 결과로부터 퇴행성 자폐아의 전 소화기관에서의 미생물 변화가 병발을 일으키는 것으로 추정되었다(2). 또한 Clostridium bolteae(3)와 Clostridium histolyticum(4)도 자폐 아동의 장내에서 발견되어 식이 조절을 통한 장내 균총 프로파일 개선을 통해 자폐 증상을 개설할 수 있을 것으로 보고 된 바 있다. 그리고 최근 클로스트리디움 속 미생물 이외에 디설퍼비브리오 속 미생물이 퇴행성 자폐 발생에 매우 중요한 원인임이 밝혀진 바 있다(5, 6). 특이할 만한 최근 연구는 페니실린, 세파로스포린, 클린다마이신 등의 항생제가 병원균인 클로스트리디움 디피실과 퇴행성 자폐와 관계된 디설퍼비브리오 속 미생물을 과증식 시키는 것으로 나타났다(7).
자폐의 원인을 장내 대사적 측면에서도 분석된 바 있는데 자폐 아동의 장내 Bateroidetes 미생물이 감소하고 Firmicutes/Bacteroidetes 비율이 증가되는 것이 발견되었고 이로 인해 탄수화물 분해와 전송 손상 및 점막 기능이상으로 인한 소화장애가 발생되는 것이 발견된 바 있다(8). 이러한 장내 세균이상과 황(sulfur) 대사 결손, 산화스트레스, 세균 독소, 글루텐 같은 식품 알레르기 유발 항원 등에 의한 대장의 투과성 증가가 신경 염증을 일으켜 자폐의 원인으로 작용한다는 가설도 보고되었다(9).
자폐 아동의 상당수(9~70%)는 소화기계 증상을 갖는데 소화기계 증상의 심한 정도와 자폐와의 관계를 58명의 아동을 대상으로 조사한 결과 장내 균총 이상과 밀접한 관계가 있음이 밝혀졌다. 특히 화냄, 성질 부림, 공격적 행동, 수면장애를 보이는 자폐 아동의 소화기계 증상은 미국인의 10~20%가 겪고 있는 과민성 대장 증후군(IBS)과 매우 유사하였으며 자폐 아동의 분변에서 클로스트리디움 속 미생물이 정상 아동보다 10배 이상 높았다. 이러한 데이터를 바탕으로 단기 항생제를 처방하여 장내 미생물을 조절한 결과 일시적으로 일부 자폐 아동의 행동 증상이 호전되어, 프로바이오틱스 투여로 장내 균총이 정상화되어 염증이 줄고, 장점막이 회복되면 자폐 아동의 행동 증상이 크게 개선될 가능성도 제시되었다(10).

주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)
ADHD는 아동에 있어서 가장 흔한 행동 장애로 주의력 결핍, 충동 성향, 과잉행동이 특징이며 아동기에 시작해서 종종 성인에 이르기까지 지속된다. 우리 몸의 세라토닌 신경전달물질의 95%가 위장관에서 생성되는데, 최근 연구에 의하면 ADHD를 갖는 아이들은 장내 균총이상을 보이는데 이 균총이상은 항생제, 음식, 스트레스 등 많은 요인에 의해 발생된다. 따라서 가공식품과 정크 푸드 등에 노출된 미국 등 산업화 국가에서 ADHD 발생률이 높은 것이 놀라운 일이 아닌 것으로 분석되고 있다. 또한 정확한 원인은 알 수 없지만 식품첨가물, 식품 불내성, 환경화합물질에 대한 민감성, 중금속과 할로겐 화합물 같은 신경독에 노출 등이 원인일 수 있다고 알려져 있다. 실례로 살리실레이트, 인공 식품 색소(AFC), 식품 보존제나 첨가향을 제거한 식품을 먹게 한 결과 ADHD 아동들의 과잉행동이 감소된 보고도 있다(11). 또한 ADHD 환자의 65%에서 장내 기생충이 발견된 바 있다. ADHD는 공통적으로 영양결핍이 있는데 미네랄, 비타민 B군, 오메가-3, 오메가-6 등 필수 지방산, 플라보노이드 등이 ADHD를 증상을 개선할 수 있는데 해독 치료 및 식사 개선과 더불어 장내 미생물 균총 이상을 정상화하는 것이 ADHD를 정상화 하는 방법으로 제안되고 있다(12).

만성피로 증후군
만성피로 증후군 환자는 미국의 경우 4백만이나 되며 이중 80%가 여성인 것으로 알려져 있다(13). 만성피로 증후군 환자는 장내 미생물 변화가 뚜렷한데 특히 비피도박테리아의 레벨이 낮고 소장내 세균 과증식(SIBO) 현상도 보였으며 산화스트레스가 증가되는 것으로 나타난다(14). 그리고 그람 음성 장내 세균의 내독소(endotoxin)가 장 점막을 투과하여 체내로 인입되어 혈청 내 내독소에 대한 IgM 및 IgA 항체가 증가되는 증상이 수반된 것도 보고되었는데 13세 소녀 환자의 장 누수 현상을 치료하여 그람 음성 세균 LPS가 체내 전이되는 것을 정상화시키자 만성피로 증후군 증상이 완전히 호전된 결과를 보인바 있다(15, 16). 만성피로 증후군은 우울증에서와 같이 산화스트레스의 징후를 보이며 항산화 상태가 저하되는 공통점이 발견되고 장 누수에 의한 혈청 내 IgM 항체 증가도 동일한 경향을 보이는 것으로 보고되고 있다(17). 지속적으로 모든 만성피로 증후군 환자에게서 발견되지는 않지만 파보바이러스 B19(parvovirus B19)도 만성피로 증후군의 원인이 될 수 있다는 보고도 있다(18). 만성피로 증후군 환자의 증상은 D-락테이트 과산성 환자와 비슷한 증상을 보이는데 환자의 분변에서 그람 양성 통성 혐기성균이 크게 증가한 것으로 밝혀졌다(19). 그리고 많은 만성피로 증후군 환자들은 장 기능 장애를 호소하는데 과민성 대장증상과 관련된 증상으로 진단 받을 가능성이 높으며 장 점막 염증과 장애가 미생물 전이를 일으키고 장관 면역에 영향을 주는 것이 관찰되고 있다(13).

불안
불안은 가장 널리 퍼진 정신 질환이며 많은 육체적 질병에서도 증상이 나타난다. 이와 더불어 장내 미생물이 기분이나 행동 반응과 관련된 대사적 기능 조절에 관여하는 것으로 알려져 있다(20). 불안 증상과 육체적 질환과 연관성 연구는 과민성대장증상(IBS)에서 이루어졌는데, IBS가 불안 등정신의학적 상태와 연관 될 수 있으므로 프로바이오틱스를 사용한 장내 미생물 균총 조절을 통해 IBS 뿐만 아니라 불안과 우울증을 치료하는 보조 요법이 될 수 있다고 제안된 바 있다(21). 또한 IBS 환자의 장 점막에 키뉴렌산이 낮아지는데 안정감과 만족감을 주는 세라토닌 분비와 정신 상태와 관련이 있는 것으로 나타났다(22). 또한 소화관내 공생미생물, 프로바이오틱스, 병원성 미생물 등이 뉴론과 중앙신경시스템을 활성화 시킬 수 있으므로 장내 미생물 조절을 통해 불안 등 정신질환 치료 및 예방에 새로운 돌파구를 제공할 수 있을 것으로 보고 있다(23).

우울증
우울증이 염증반응 시스템의 활성을 수반하므로 염증 사이토카인과 리포다당(LPS)이 우울증 증상을 유도할 가능성을 보이는 것으로 알려져 있다. 프로바이오틱스가 염증 사이토카인을 낮추고, 산화스트레스를 감소시키고 영양상태를 증진시켜 궁극적으로 뇌에서 유도되는 신경 친화성 인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)를 증가시키게 되며, 증가된 BDNF는 기존의 신경 세포의 생존을 지지해주고 새로운 신경세포 및 시냅스의 분화 및 성장을 촉진하여 우울증 치료 보조제가 될 수 있다는 연구가 발표된 바 있다(24). 또한 장 투과성과 그람 음성균의 LPS의 체내 전이가 우울증의 병리생리학적 역할을 조사한 연구에서 장내 세균 LPS에 대한 IgA와 IgM이 우울증 환자의 혈청에서 정상인보다 매우 높게 나타났다. 장 점막 기능 이상에 의한 장 누수가 우울증의 병리생리학적 원인으로 보이며 우울증 진단은 IgA와 IgM를 이용하고 우울증 치료는 장 누수 정상화에 기초를 두어야 할 것으로 보고되고 있다(25).

​정신분열
유아의 세균 감염과 정신 분열증의 위험 사이의 연관성을 밝히기 위해 어린 시절 감염과 호주 남성 집단에서 정신 분열증의 위험 사이의 연관성을 조사한 연구가 있다. 서 호주에서 1980년과 1984년 사이에 태어난 남성이 2009년 12월 31일 또는 사망 할 때까지 출생 기록과 추적조사를 통해 확인 하였다. 정신 분열증 위험과 0~3 년 동안 발생하는 입원 감염 사이의 연관성을 분석하였고 특히 창자 감염(위장염)과 호흡기 감염의 영향을 심도 있게 분석하였다. 분석결과 3세이전에 두 번 이상 입원을 한 남성의 경우 정신분열증 위험이 80%나 높았는데 장 감염과 급성 호흡기 감염이 있을 때 나타났다. 이러한 연구 결과는 초기 어린 시절 감염이 나중에 인생에서 정신 분열증의 발병으로 이어질 수 있다는 가설을 뒷받침 하는 결과였다(26). 면역 요인들도 정상적인 두뇌 발달과 뇌 질환의 병인에 관여하고 있는데, 특히 위장 장 장벽을 통과한 병원균 감염과 식품 항원의 침투 같은 환경적 요인이 면역 관련 신경 발달에 영향을 미칠 수 있게 하는 것으로 나타났다(27). 최근에는 장내 마이크로비옴 프로젝트를 통하여 마이크로비옴 조성과 특정 질병과의 연관성을 분석하고 있으며 두뇌 발달과 장내 미생물 사이에 중요한 연관관계가 있다는 연구에 중점을 두고 이로부터 정신분열증을 포함한 다양한 신경 행동 문제를 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것으로도 예측되고 있다(28). 또한 태아의 바이러스 및 세균 감염이 뇌 질환과의 특정 메커니즘은 불분명하지만 최근 연구결과에서 임산부 염증 반응이 태아의 뇌 손상과 연관될 수 있는 것으로 나타나 정신분열이 바이러스 감염과 관계가 있는 연구도 발표된 바 있다(29).

파킨슨병
파킨슨병은 노화로 나타나는 두 번째로 가장 흔한 만성 퇴행성 질환이다. 뇌의 흑질에 분포하는 도파민의 신경세포가 점차 소실되어 발생하며 떨림, 경직, 운동완만(운동느림) 및 자세 불안정성이 특징인데 60세 이상에서 인구의 약 1% 정도로 추정된다. 파킨슨병의 비이상적인 장내 투과성이 파킨슨병에서 공통적으로 축적되는 알파시누클레인 단백질, 그람 음성균, 조직의 산화스트레스 등과 연관되어 있다는 것이 밝혀져 미생물 체내 전이, nitotyrosine(산화스트레스), 알파시누클레인 단백질 등으로 파킨슨병을 조기 진단하고 장 투과성이 치료 타겟이 될 수 있을 것으로 밝혀진 바 있다(30). 또한 소장세균과다증식증(SIBO)도 파킨슨병의 원인으로 밝혀지고 있다(31, 32). 심한 변비도 파킨슨병 환자에 영향을 주는데 뇌와 장내 미생물간의 상호 신호전달에 영향을 주어 장내 신경화학적 가소성에 영향을 주는 것으로 나타났다(33).

섬유근육통
섬유근육통을 앓는 사람의 중추신경계에서 세로토닌의 대사가 감소되어 있고, 체내의 성장호르몬의 분비도 감소되어 있으며, 스트레스에 대한 부신피질 호르몬의 분비 반응 감소, 뇌척수액에서 통증 유발물질의 증가, 자율신경계의 기능 부전 등이 이상이 있는 것으로 밝혀졌다. 우울증, 불안, 건강 염려증 등이 동반되어 나타나는데, 섬유근육통 환자의 약 30%가 정신과적인 질환 증상을 보인다.
섬유근육통 환자는 자주 위장 증상을 보이는데 섬유근육통 환자의 30~70%가 과민성대장증상(IBS)을 보이며 소장세균과다증식증(SIBO)도 섬유근육통 환자에서 공통적으로 나타나는 것으로 보고되고 있다(34, 35). 또한 섬유근육통은 그람 음성 장내 미생물에 의해 IgM과 IgA가 증가되면서 수반되는 증상이며 우울증과 만성 피로와도 관계된 것으로도 알려졌다 (16).

참고문헌

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