장내 미생물이 수면에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다.

일본의 츠쿠바 대학교 연구진은 장내 미생물이 세로토닌(serotonin), 도파민(Dopamine)과 같이 중요한 뇌의 화학 전달 물질을 만들어 정상 수면 패턴에 영향을 미친다는 새로운 연구 결과를 사이언티픽 리포트에 실었다.

이러한 발견은 불면증, 만성피로와 같은 수면과 관련한 건강문제를 갖고 있거나 잠에 들기 어려운 사람들에게 새로운 희망이 될 것이다.

연구의 대표 저자인 마사히 야나기사와 박사는 “우리는 장내 미생물의 부족이 장내 세로토닌을 제거한다는 사실을 발견했으며, 뇌에서의 세로토닌 농도가 활동일 주기에 영향을 미친다는 것을 이미 알고 있다”고 말했다.

또한 그는 “그러므로 식이 조절을 통해 장내 미생물을 변화시킨다면 수면 문제가 있는 사람들을 도울 수 있을 것이다”라고 덧붙였다.

이번 새로운 연구는 인지 능력과 뇌 발달의 요소는 장내 미생물 건강과 대사에 큰 연관이 있다는 과거의 연구 결과를 바탕으로 진행됐다.

일주율(circadian rhythm)과 식단은 수면에 유의미한 영향을 미친다.

일주율은 신체의 내인적인 시계를 바탕으로 24시간을 따르는 필수적인 생물학적 과정이며 이중 가장 중요한 것은 활동일 주기이다. 활동일 주기를 변동시키거나 방해하는 요소는 수면 장애의 원인이 될 수 있다.

장내 대사와 뇌 기능은 순환계와 미주신경으로 밀접하게 연결돼 있으며 이를 뇌-장 축 (brain-gut axis)이라고 부른다.

기존 연구는 장내 미생물이 인지 기능, 뇌 발달, 기억 기능, 일주율, 정신 건강에 영향을 미친다는 것을 보였으며 또한 사람들이 언제 무엇을 먹는 지 여부는 장내 미생물의 구성, 크기, 일주기에 영향을 미친다는 것을 보였다.

장내 미생물의 변화는 소화 과정에서 미생물들이 수많은 장 대사물을 생성하기 때문에 장내 대사를 변화시킨다. 그러므로 식단을 바꾸는 것은 잠재적으로 수면의 질을 향상시키거나 수면 장애를 감소시킬 것이다.

연구자들은 유전적으로 동일한 생후 8주의 25마리 쥐를 두 군으로 나눴다. 그들은 실험군 쥐들의 장내 미생물을 고갈시키기 위해 4가지 광범위 항생제가 포함된 물을 공급했으며 대조군은 항생제가 포함되지 않은 물을 공급했다.

4주 후, 연구자들은 항생제가 포함된 물을 마신 실험군 쥐들이 대조군 쥐들보다 매우 적은 장내 대사물이 남아있었다는 것을 발견했다.

야가시와사 교수는 “우리는 두 군간의 200 종류 이상의 장내 대사물의 차이가 있으며, 60개 정상 대사물들이 실험군 쥐에서 없어졌다는 사실을 발견했다”고 말했다.

연구팀은 항생제가 가장 큰 영향을 미친 생물학적 경로는 바로 신경 전달 물질의 생성에 역할을 하는 경로였다고 밝혔다.

연구 결과에 따르면 항생제 치료는 트립토판(tryptophan)-세로토닌 경로를 완전히 차단했으며 장내 미생물이 고갈된 쥐에서는 대조군에 비해 높은 트립토판 농도와 매우 낮은 세로토닌 농도를 확인할 수 있었다.

이를 통해 장내 미생물이 음식에 있는 트립토판에서 세로토닌을 생성하는 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 또한 장내 미생물이 고갈된 쥐에서는 세로토닌과 도파민의 생성을 촉진하는 비타민 B6 대사물이 고갈되어 있었다.

다음으로 연구자들은 뇌파 검사 및 근전도 검사를 통해 쥐의 뇌 활성도를 확인했다. 그 결과, 대조군과 비교했을 때 장내 미생물이 고갈된 쥐들은 그들이 활동적이어야 할 시간인 밤에 렘(REM) 수면과 논렘(non-REM) 수면 모두 증가했다.

장내 미생물이 고갈된 쥐들은 또한 그들이 자야 할 시간인 낮에 논렘 수면이 감소했다.

마지막으로 장내 미생물이 고갈된 쥐들은 대조군 쥐들에 비해 낮과 밤 모두에서 렘 수면 삽화 수가 증가했으며 낮에는 더 많은 논렘 수면 삽화를 경험했다.

이러한 결과는 장내 미생물이 고갈된 쥐들은 대조군에 비해 더 빈번하게 수면과 기상을 반복한다는 것을 말해준다.

연구자들은 이러한 수면 장애는 낮은 세로토닌 농도와 관련이 있다고 판단했다.