장 건강과 수면 사이의 흥미로운 양방향적 연관성

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수면부족

한눈에 보는 정보 -

  • 장내 미생물은 면역 조절 경로, 신경 내분비 경로 및 미주 신경 경로를 통해 뇌 기능에 영향을 미치며, 이 세 가지 모두 양방향 흐름을 가지고 있습니다
  • 연구에 따르면, 장내 미생물은 24시간주기 제어 하에 있는 것으로 나타났는데, 이는 수면 장애가 미생물의 구성과 건강에 영향을 미쳐 전반적인 건강에 큰 영향을 줄 수 있음을 의미합니다
  • 장내 미생물도 실제 수면의 질에 영향을 줄 수 있습니다. 총 미생물군 다양성은 수면 효율성 증가 및 총 수면 시간의 양과 상관관계가 있습니다
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머콜라 박사로부터

수면은 면역 기능에 중요한 역할을 하며, 이 연관성의 놀라운 메커니즘 중 하나는 수면이 장내 미생물에 미치는 영향과 관련이 있습니다.

불면증 및 우울증 관련 장내 미생물군의 역할

이전 연구에 따르면 장내 미생물군이 우울증과 불안감에 중요한 역할을 할 수 있으며 장 박테리아 성분을 효과적으로 바꿀 수 있는 식이 요법이 이러한 기분 장애의 위험을 높이거나 낮출 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

정신과 프론티어(Frontiers in Psychiatry) 연구에서 언급된 바와 같이, 장내 미생물군 연구는 장내 미생물군(중추 신경계 및 장 신경계를 연결하는 양방향 통신 "고속도로"로써) 기분뿐만 아니라 수면 주기를 조절하는 데도 도움이 된다고 이야기합니다.

이 논문의 저자에 따르면, 장내 미생물은 세 가지 경로를 통해 뇌 기능에 영향을 미치며, 이 경로는 모두 양방향 흐름을 가지고 있습니다.

1. 면역 조절 경로 — 여기에서 장 박테리아는 사이토카인(cytokines), 사이 토카이네틱(cytokinetic) 반응 인자 및 프로스타글란딘(prostaglandin) E2의 수치를 조절하는 면역 세포와의 상호 작용을 통해 뇌 기능에 영향을 미칩니다.

2. 신경 내분비 경로 — 장에는 20가지가 넘는 장 내분비 세포가 있으며 신체에서 가장 큰 내분비 기관입니다. 저자에 의해 설명된 바와 같이, "장내 미생물군은 코르티솔(cortisol), 트립토판(tryptophan) 및 세로토닌(serotonin, 5-HT)과 같은 신경 전달 물질의 분비를 조절함으로써 시상 하부-뇌하수체-부신(HPA) 축 및 중추 신경계(CNS)에 영향을 미칠 수 있습니다."

3. 미주 신경 통로 — 장의 신경계는 미주 신경 통로에서 중요한 역할을 합니다. 여기에서 장 미생물은 장의 근층간신경총 내에서 감각 뉴런을 통해 영향을 줄 수 있습니다.

이들 장 신경세포는 장 및 내장 운동성의 호르몬 분비 조절을 돕는 장의 운동 신경세포에 시냅스 연결을 합니다. 또한, 장 신경계와 미주 신경 사이에는 시냅스 연결이 존재하는데, 이는 뇌와 장을 연결합니다.

저자들은 다양한 장 미생물에 의해 생성된 신경 독성 대사 물질이 미주 신경을 통해 중추 신경계로 들어갈 수 있으며, 이는 "뇌 기능, 스트레스 반응 및 수면 구조에 영향을 미칩니다."라고 이야기합니다.

언급한 바와 같이, 이 세 가지 경로를 통한 정보 흐름은 양방향이므로 중추 신경계는 이러한 경로를 통해 장내 미생물군의 구성을 조절할 수도 있습니다.

일례로, 소장에서 상피 세포의 기능을 변화시키는 능력을 통해, 부신 축(HPA axis)은 박테리아의 생활 환경에 영향을 줄 수 있으며, 그렇게 함으로써 장내 미생물군의 구성에 영향을 줄 수 있습니다.

24시간주기 유전자는 장내 미생물군에 영향을 미칩니다

2017년 노벨 생리학·의학상(Nobel Prize in Physiology or Medicine)은 신체의 일주기(24시간주기) 리듬을 제어하는 마스터 유전자를 발견한 세 명의 생물학자가 수상했습니다. 신체는 하나의 생물학적 시계뿐만 아니라 신진대사에서 심리적 기능에 이르기까지 모든 것을 조절하는 광범위한 시계를 포함합니다.

두뇌의 마스터 시계는 24시간 명암주기에 맞게 신체 기능을 동기화하지만, 각 장기, 실제로 각 세포에는 고유한 생물학적 시계가 있습니다.

유전자의 절반은 또한 24시간주기 제어 하에 순환 파동 내에서 켜지고 꺼집니다. 예상할 수 있듯이 장 미생물 또한 24시간주기 하에 있습니다. 이는 수면 장애가 미생물군의 구성과 건강에도 영향을 줄 수 있음을 의미합니다. 정신과 프론티어(Frontiers in Psychiatry)는 다음과 같이 보고했습니다.

"증거는 미생물 중 약 60%를 차지하는 클로스트리디알(Clostridiales), 락토바실라균(Lactobacillales), 박테로이드아스(Bacteroidales)가 특정한 시간에 일어나는 분류 구성을 초래하는 상당한 일일 변동을 보인다는 점을 시사합니다.

리앙 외 저자는 포유류 장내 미생물인 박테로이데스(Bacteroides)와 피르미쿠트(Firmicutes) 두 가지 주요 성분은 주야간 음식 섭취와 식이 구조뿐만 아니라 숙주의 생물학적 시계와 성별과도 유관한 많은 주기적인 변화를 보여주었다고 밝혔습니다.

최근의 연구는 순환기 시계의 정렬 오류, 수면 부족, 이동 경험 등이 순환기 시계의 유전자 발현과 미생물 공동체 구조를 바꾼다는 것을 보여주었습니다.

또, 쥐의 수면 패턴을 방해하면 장내 미생물들의 구조와 다양성을 바꿀 수 있습니다. 이러한 발견은 순환 유전자가 장내 미생물군에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다."

따라서 정신과 프론티어(Frontiers in Psychiatry)의 발견을 요약하자면, 장내 미생물군, 수면과 우울증 위험 사이에는 양방향적인 연관성이 있으며, 내분비 호르몬과 시계 유전자는 이러한 과정에서 중요한 역할을 합니다.

장내 미생물군 다양성은 수면의 질과 관련이 있습니다

장 건강과 수면 사이의 특별한 관계를 다룬 두 번째 연구는 2019년 플로스 원(PLOS ONE)에 발표되었습니다. 여기서 연구원들은 내장에 있는 미생물이 어떻게 수면의 질에 영향을 미치는지 조사했는데, 이것은 우리가 이미 알고 있는 바와 같이 인체의 일반적인 건강에 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.

수면 부족은 인지 능력 저하, 신경 기능 장애에서부터 제2형 당뇨병, 심장병, 암 및 알츠하이머병에 대한 위험 증가까지 다양한 질병과 건강 상태와 연관되어 있습니다.

반면에, 고품질의 수면은 건강과 인지력 향상, 창의력 증가와 관련이 있습니다.

연구원들은 첨단 수면 측정 장치를 사용하여 참가자들의 수면의 질을 측정할 수 있었는데, 그 후 그들의 장내 미생물군의 구성과 비교하여 상관관계가 만들어질 수 있는지 확인할 수 있었습니다. 저자들은 다음과 같이 보고했습니다.

"전체 미생물군 다양성이 수면 효율성 증가와 총 수면 시간 증가와 긍정적인 상관관계가 있으며 수면 중 깨어 있는 시간과는 부정적인 상관관계가 있다는 것을 발견했다고 말했습니다.

저희는 이전에 수면에 대한 영향이 알려진 사이토킨인(cytokine), 인터류킨(interleukin)-6과 전체 미생물군 다양성 사이에 선형 관계를 발견했습니다.

미생물 구성을 분석한 결과, 박테로이드와 피르미쿠트의 종 농도는 수면 효율성, 인터루킨-6 농도 및 추상적 사고와 긍정적인 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다.

마지막으로 여러 개의 군(래크노스피래세애(Lachnospiraceae), 코리네박테리움(Corynebacterium), 블라우티아(Blautia))이 수면 측정에서 부정적으로 상관되어 있다는 것을 알아냈습니다.

이러한 발견은 내장의 미생물 구성, 수면 생리, 면역 체계와 인지력 사이의 연관성을 만듭니다. 이는 장내 미생물군의 조작을 통해 수면을 개선시키는 메커니즘으로 이어질 수 있습니다."

사이토카인의 역할

처음에 언급했듯이, 수면은 면역 기능에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 그리고 항원에 반응하여 생성되는 사이토카인은 선천 및 적응 면역 시스템을 조절하는 다기능 화학 메신저입니다.

흥미롭게도, 이 연구에 따르면 사이토카인은 또한 "수면 생리학과 장내 미생물군 구성 사이의 중요한 인터페이스"로서 작용하는 것으로 보입니다. 저자는 아래와 같이 설명합니다.

"급성기 경로 사이토카인 IL-1β 및 IL-6은 특히 수면 생리와 밀접하게 관련되어있습니다. IL-1β는 주요 수면유도 인자입니다. 인간 및 비인간 동물에서의 IL-1β 투여는 자발적인 수면 및 피로를 증가시키고, IL-1β는 지속적인 수면 손실에 따라 증가합니다.

IL-1β와는 달리, IL-6은 직접적인 수면유도 인자는 아니지만 수면 손실은 IL-6 수준을 증가시킵니다. 장에서, IL-6 및 IL-1β 매개 염증은 스트레스 및 질병에 반응하여 변동합니다.

예를 들어, 장 점막염은 쥐의 혈청 및 결장 조직과 소장에서 IL-6 및 -IL-1β의 발현을 증가시킵니다. 인간의 경우 만성 스트레스만으로도 IL-6 및 IL-1β가 증가합니다.

사이토카인 활동, 장내 미생물군 활동 및 수면 사이의 밀접한 관계에도 불구하고, 소수의 연구만이 수면과 장내 미생물군 구성에 대해 조사했습니다. 이전 연구에 따르면 인간의 경우 부분 수면 부족이 48시간 이내라도 장내 미생물군 구성을 변경할 수 있음이 밝혀졌습니다.

보다 최근의 연구에 따르면 높은 수면의 질은 우미균류(Verrucomicrobia)와 렌티스페라문(Lentisphaerae) 족의 박테리아를 다량 포함하는 장내 미생물군과 관련이 있으며, 이는 인지 기능 향상과 관련이 있다고 밝혔습니다."

결론적으로, 이 플로스 원(PLOS ONE) 연구에서 밝혀진 것은 장내 미생물군의 구성, 수면의 질과 양, 면역 기능과 인지력이 모두 연결되어 있다는 것입니다.

수면 시간은 사망률 예후에 중요한 역할을 합니다

저자는 다음과 같이 지적했습니다.

"저희의 새로운 연구 결과는 짧은 수면 시간이 CMRs(심장 대사 위험 인자)를 가진 중년 성인과 CBVD(심혈관 및 뇌혈관 질환)가 이미 진행된 사람들의 사망 위험을 증가시킨다는 것을 보여줍니다.

6시간 미만을 자는 CMR을 가진 중년의 성인은 CBVD로 사망할 위험이 높지만, 6시간 미만을 자는 CBVD를 가진 중년 성인은 암으로 사망할 위험이 높았습니다…

이러한 발견이 객관적인 수면 측정법을 가진 다른 큰 집단에서도 똑같이 나타나는 경우, CMR 또는 CBVD를 가진 중년 성인의 사망 예후 예측에 짧은 수면 시간이 포함되어야 합니다.

현재 연구의 주요 결과는 약 2배의 위험이 모든 원인, CBVD, 및 비 CBVD 사망률이 CMR 기준선에 있고 수면 실험실에서 짧은 수면시간을 보이는 참가자들에게 더 높게 나타났다고 밝혔습니다.

반면에 CMR과 정상적인 수면 시간을 보인 참가자는 사망률에 대한 결과에 대한 위험이 크게 증가하지 않았습니다. 이 발견은 충분한 양의 수면을 얻는 것이 여러 사망률에 대한 결과와 관련한 CMR의 부작용을 최소화할 수 있음을 시사합니다.

결론적으로, 짧은 수면 지속 기간은 CMR 또는 CBVD와 관련된 사망 위험에 대해 영향을 미칠 수 있는 변경 인자입니다. 더 중요한 것은 이 데이터가 짧은 수면이 CBVD와 암 사망률에 대한 다른 메커니즘을 통해 작동할 수 있음을 시사한다는 점입니다."

일반적인 수면 가이드라인

2004년에서 2014년 사이에 발표된 300건이 넘는 연구에 대한 과학적 검토에 따라 전문가들은 다음 권장 사항을 제시했습니다. 몸이 아프거나 다치거나 임신한 경우 평상시보다 조금 더 긴 수면이 필요할 수 있다는 점을 기억하세요.

연령대 건강에 필요한 수면 시간

신생아 (0~3개월)

14~17시간

유아 (4~11개월)

12~15시간

영아 (1~2세)

11~14시간

취학 전 아동 (3~5세)

10~13시간

취학 연령 아동 (6~13세)

9~11시간

십대 (14~17세)

8~10시간

성인 (18~64세)

7~9시간

노인 (65세 이상)

7~8시간

장내 미생물군을 키우는 방법

나무 심기
해야 할 일 피해야 할 일

발효 식품을 많이 섭취하세요 — 건강에 좋은 선택에는 라씨(lassi), 목초 사육한 발효 케피어(kefir), 낫토(대두 발효) 및 발효 야채 등이 있습니다.

항생제는 반드시 필요한 경우에만 섭취하고, 발효된 음식, 고품질의 프로바이오틱스 보충제로 장을 다시 자생시켜야 합니다.

프로바이오틱스 보충제를 섭취하세요 — 비록 필자는 많은 보충제를 섭취하는 것을 지지하지는 않지만 (대부분의 영양소는 음식으로부터 섭취해야 할 필요가 있다고 생각하기 때문에) 발효 식품을 정기적으로 먹지 않는 경우, 프로바이오틱스는 예외로 섭취할 것을 권합니다.

전통 방식으로 사육된 육류와 공장식 사육된 동물성 음식은 일상적으로 저용량 항생제와 많은 박테리아를 죽이는 것으로 널리 알려져 있는 글리포세이트(glyphosate)로 가득 차 있고 유전자 공학으로 생산된 곡물을 먹습니다.

콩나물을 포함한 야채, 견과류 및 씨앗에 중점을 두어 용해성 및 불용성 식이섬유 섭취를 늘리세요.

염소 또는 불소 처리된 물 — 특히 샤워할 때 이러한 물을 사용하는 것은 물을 직접 마시는 것보다 나쁩니다.

정원에서 손을 더럽히세요 — 박테리아와 바이러스에 노출되면 면역 체계를 강화하고 질병에 대한 장기 면역력을 유지할 수 있습니다.

정원에서 손을 더럽히면 식물과 토양에 유익한 미생물이 면역 체계를 재가동시킬 수 있습니다.

가공식품 — 과도한 설탕은 병원성 박테리아를 키웁니다.

폴리소르베이트(polysorbate) 80, 레시틴(lecithin), 카라기난(carrageenan), 폴리글리세롤(polyglycerols) 및 잔탄검(xanthan gum)과 같은 식품 유화제가 장내 세균에 악영향을 미치는 것으로 보입니다.

100% 유기농이 아니라면 글리포세이트와 같은 살충제로 심하게 오염된 GMO를 함유할 수도 있습니다. 인공 감미료 또한 내장 박테리아를 부정적으로 변형시키는 것으로 밝혀졌습니다.

창문을 여세요 — 오늘날 우리는 대부분의 삶을 실내에서 보냅니다. 연구에 따르면 창문을 열고 자연 기류를 증가시키면 가정 내 미생물의 다양성과 건강을 향상시킬 수 있으며 결과적으로 유익합니다.

농업 화학 물질 — 특히 글리포세이트(라운드업)는 잘 알려진 항생제이며, 이것에 오염된 음식을 먹으면 유익한 장내 미생물을 적극적으로 죽입니다.

식기 세척기 대신 손으로 설거지하세요 — 연구에 따르면 식기를 손으로 씻으면 식기 세척기보다 식기에 박테리아가 더 많이 남게되며, 멸균이 되지 않은 식기에 둔 음식을 먹으면 실제로 면역 체계를 자극하여 알레르기 위험을 줄일 수 있습니다.

항균 비누 — 좋은 박테리아와 나쁜 박테리아를 모두 죽이고 항생제 내성 발달에 기여합니다.