알츠하이머병에서 장내 세균 대사산물과 뇌의 연관성, 인공지능으로 밝혀져

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▲ 알츠하이머병에서 장내 세균의 대사산물이 뇌에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. (사진=DB)

[메디컬투데이=이승재 기자] 알츠하이머병에서 장내 세균의 대사산물이 뇌에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다.

인공지능을 활용해 알츠하이머병에서 장내 세균의 대사산물과 뇌 수용체의 반응을 조사한 연구 결과가 '셀 리포트(Cell Reports)'에 실렸다.

장-뇌 축(gut-brain axis)은 최근 장내 세균총(gut microbiome)과의 연관성이 밝혀지며 여러 질환의 발생 원리나 치료에 실마리를 주고 있다. 장내 세균은 특정 대사산물(metabolite)을 만들어내는데, 이러한 대사산물을 분석해 장-뇌 축과 관련된 여러 생화학적 경로를 밝혀낼 수 있다.

이전 연구에 따르면 알츠하이머병은 장내 세균총의 변화와 관련이 있으며, 이는 장이 수행하는 면역 기능이 뇌에 영향을 미치기 때문이다. 따라서 장내 세균의 대사산물이 뇌의 특정 수용체에 결합하는 것을 막을 수 있다면, 알츠하이머병의 위험을 줄일 수 있다. 이러한 대사산물과 뇌 수용체의 대응 관계를 밝히고 예측하는 데 기계 학습(Machine learning)이 사용된 바 있다.

연구진은 인공지능(AI)을 활용해 장내 세균 대사산물과 뇌의 408개의 수용체가 알츠하이머병과 어떠한 연관성이 있는지 조사했다. 

그들은 뇌 수용체의 유전자 정보를 인공지능을 활용해 분석해 수용체의 단백질 모양을 구조화했다. 이후 특정 장내 대사산물이 수용체에 어떻게 결합할지 예측했다. 대사산물은 대부분 지질이거나 지질과 유사한 형태의 물질이었다.

알츠하이머병 환자에서 많이 발견되는 장내 대사산물은 '아그마틴(agmatine)'과 '페네틸아민(phenethylamine)'이었다.

연구 결과 아그마틴과 페네틸아민은 뇌 수용체에 결합해 '타우(tau)' 단백질의 양을 감소시켰다. 타우 단백질은 엉키고 꼬여(tangle) 알츠하이머병의 병리에 관여하는 것으로 알려져 있다.

연구진은 이러한 결과를 바탕으로 알츠하이머병 환자에서 장내 세균이 만들어내는 대사산물이 뇌로 전달돼 영향을 준다고 결론지었다.