대장 세포가 세균 편모 단백질 감지해 뇌에 '그만 먹어' 신호…생쥐 연구
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장은 영양소를 감지해 뇌로 신호를 보내는 감각 기관이기도 하다. 미국 듀크대 장-뇌 신경생물학 연구실(Laboratory of Gut Brain Neurobiology) 연구진은 장이 영양소뿐 아니라 장내 미생물에서 나온 분자도 실시간으로 감지해 행동을 조절한다는 생쥐 실험 결과를 Nature에 발표했다. 뇌-장 축(gut-brain axis)의 새로운 경로다.
편모 단백질 → 뉴로포드 세포 → 미주신경
연구진이 주목한 것은 여러 세균이 공통으로 가진 운동 기관의 구성 단백질 플라젤린(flagellin)이다. 생쥐 대장에서 플라젤린은 펩타이드 YY(PYY)를 분비하는 장 상피의 감각세포, 즉 뉴로포드 세포(neuropod cell)의 톨유사수용체5(TLR5)를 자극했다. 그러면 이 세포가 PYY를 내보내 NPY2R 수용체를 가진 미주신경 결절신경절 뉴런에 전달하고, 그 결과 섭식이 줄었다.
이 세포에서 TLR5를 없앤 생쥐는 대조군보다 더 많이 먹고 체중도 더 늘었다. 플라젤린은 신경을 직접 자극하지 않았고, 면역 반응이나 대사 변화, 장내 미생물 유무와 상관없이 섭식을 줄였다. 연구진은 이 감각을 '뉴로바이오틱 감각(neurobiotic sense)'이라 이름 붙였다.
한계
생쥐에서 확인된 기초 연구로, 사람의 장에서도 같은 회로가 같은 방식으로 작동하는지는 밝혀지지 않았다. 식욕이나 체중 조절에 응용할 수 있을지는 별도 연구가 필요하다.
- 생쥐 대장 뉴로포드 세포의 TLR5가 세균 편모 단백질 플라젤린을 감지
- PYY 분비 → NPY2R 미주신경 뉴런 경로로 섭식 감소
- TLR5 결손 생쥐는 더 먹고 체중 증가, 면역·미생물 유무와 무관한 '뉴로바이오틱 감각'
한계 생쥐 대상 기초 연구로 사람에서의 작동 여부와 비만·식욕 조절 응용 가능성은 확인되지 않았다.
Original Research:
- Liu WW, et al. · Duke University. A gut sense for a microbial pattern regulates feeding. Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-09301-7
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