일본 유제품 생산업계 선두주자 모리나가유업(Morinaga Milk Industry Co., Ltd.)이 새롭게 발견된 프로바이오틱스 균종 ‘비피도박테리움 브레브 A1(Bifidobacterium breve A1, 또는 B. 브레브 A1)’이 알츠하이머병을 예방하는 특성을 연구한 결과를 발표했다. 

연구진은 B. 브레브 A1이 인지 결함 증세가 있는 쥐의 공간지각 능력을 향상시키고 학습능력 및 기억력도 좋게 만드는 것으로 밝혀져 사람의 경우에도 알츠하이머병 발병을 예방하는데 중요한 역할을 한다는 것을 입증했다.

전세계에 걸쳐 치매환자 수는 급증하는 추세에 있다. 한 추산에 따르면 2015년 현재 전세계에 걸쳐 4680만명에 달하는 치매환자가 있으며 이 수치는 2050년이 되면 1억3150만명으로 늘어날 것으로 추정된다.[2] 알츠하이머병은 치매의 가장 중요한 원인으로 지목되고 있다. 다른 만성병과 유사하게 알츠하이머병 또한 뇌 기능 저하가 질병 초기부터 진행됨에도 심각한 증상을 나타낼 때까지 수십 년이 걸린다. 일단 알츠하이머병에 걸리면 치료를 하거나 질병 악화를 막을 방도는 없으며 따라서 예방에 초점을 맞추는 것이 의료 연구진에 있어 가장 중요한 과제가 되고 있다. 

오늘날 뇌와 내장 미생물군집 간의 기능적 연계를 의미하는 ‘내장-뇌 축(gut‒brain axis)’은 전세계 의학계 초미의 관심사가 되고 있다. 프로바이오틱스가 내장 미생물군집에 매우 중요한 효과를 내고 있는 것은 이미 잘 알려진 사실로서 이는 뇌 건강에도 긍정적 효과를 낼 수 있을 것으로 기대되고 있다. 실제로 비피도박테리아와 락토바실러스 유산균은 불안증세와 우울증에 높은 치료효과를 갖는 것으로 나타났다. 

이러한 연구 결과를 토대로 모리나가유업은 도쿄대학교 및 가나카와 현립산업기술종합연구소(KISTEC) 소속 아베 게이코(Keiko Abe) 교수와 협업 하에 연구를 진행했다. 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 최근호에 게재된 이 연구 결과는 B. 브레브 A1이 알츠하이머병 발병을 예방할 수 있는 가능성에 초점을 맞추고 있다. 

연구 방법론 

연구진은 알츠하이머병 모델에 인지 장애를 일으키기 위해 알츠하이머병의 원인 물질로 추정되는 물질인 아밀로이드 베타(amyloid β)를 실험용 쥐에 주입했다. 그런 다음 치료대상 그룹에 속하는 쥐들에게는 B. 브레브 A1(하루 1 × 10(9승) 만큼의 분량)을 10일 간 구강 투입했다(B. 브레브 A1 그룹). 한편 컨트롤 그룹에 속하는 쥐들에게는 식염수(살린 그룹)나 치매환자를 위한 처방약제인 콜린에스테라제 억제제(cholinesterase inhibitor)를 투여했다. 그런 다음 쥐들의 인지 능력을 시험하기 위해 Y자형 미로 실험과 수동회피 실험을 통해 평가가 이루어졌다. 

Y자형 행동 실험, 공간지각 능력 향상을 입증 

‘즉흥적 행동변화(spontaneous alternation)’란 정상적인 쥐가 미로를 통과할 때 바로 전에 선택했던 통로와는 다른 길을 선택하는 행동양식을 가리키며 이는 쥐가 전에 선택한 통로를 기억하고 있음을 의미한다. 이 연구에서 아밀로이드 베타를 주입하고 식염수를 투여한 쥐들은 Y자형 미로 실험에서 정상적인 쥐들에 비해 즉흥적 행동변화 비율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 그런 한편 B. 브레브 A1 그룹은 식염수를 투여한 그룹에 비해 즉흥적 행동변화 비율이 크게 향상되어 나타났다. 이 결과는 B. 브레브 A1이 공간지각 능력을 향상시킨다는 사실을 보여준다. 

수동회피 행동 실험, 학습능력 및 기억력 향상 효과를 입증 

수동회피 실험 중에 쥐들은 유쾌하지 못한 자극을 피하기 위해 특정 지역에 가지 않는 것을 학습해야 했다. 이들이 그런 학습을 성공적으로 했을 경우 이는 그런 불쾌한 경험을 기억하고 있음을 의미하는 것이다. Y자형 미로 행동 실험에서처럼 B. 브레브 A1 그룹에 속한 쥐들은 식염수를 투여한 그룹에 비해 유쾌하지 못한 자극을 더 오랜 시간에 걸쳐 피하는 것으로 나타났다. 이는 B. 브레브 A1이 학습능력과 기억력을 향상시킨다는 사실을 입증하는 것이다. 

B. 브레브 A1, 일반적인 알츠하이머병 치료약 만큼이나 효과적임을 입증 

Y자형 미로 실험과 수동회피 실험에서 나타난 능력 향상 효과는 알츠하이머병 환자들에게 가장 많이 처방되는 약인 콜린에스테라제 억제제를 투여한 컨트롤 그룹에서 나타나는 것과 거의 맞먹었다. 이는 B. 브레브 A1이 아밀로이드 베타 주입을 통한 인지 장애를 치료하는데 기존의 약제와 거의 비슷한 약효를 나타낸다는 사실을 입증한다. 

해마체 유전자 발현이 치료 메커니즘의 핵심 

모리나가 유업은 쥐의 해마체(hippocampus)에 대한 종합적인 유전자 발현 분석을 실행함으로써 기억력과 학습능력과 관련되어 있는 뇌의 일부인 해마체에 연구를 집중했다. 연구진은 유전자 발현 부분이 상당히 변화됐음을 발견했고 특히 면역반응 및 염증과 관련된 유전자 그룹이 많이 변화됐고 식염수를 섭취한 기능 장애 쥐들에게 면역학적 이상 반응과 과도한 염증을 초래하는 것으로 나타났다. 한편 이와는 대조적으로 B. 브레브 A1을 섭취한 기능 장애 쥐들의 경우 유전자 발현의 대부분이 정상 상태를 유지하는 것으로 나타났다. 

이 같은 연구 결과에 따라 모리나가 유업의 차세대과학연구소 총괄 샤오진종(Jin-zhong Xiao) 박사는 “B. 브레브 A1 섭취는 쥐의 뇌에서 과도한 면역학적 이상 반응과 염증을 억제하고 인지 기능을 향상시키는 것으로 나타났다”며 “뇌의 만성적 염증이야 말로 알츠하이머병의 가장 중요한 특징이다”고 말했다. 이어 “B. 브레브 A1이 해마체에서 염증을 억제하는 기능이 이 질병의 진행을 예방하는 핵심 기제"라고 밝혔다. 회사는 B. 브레브 A1의 알츠하이머병 발병 예방을 위한 치료 효과에 대해 더 깊이 있는 연구를 위해 인체에 대한 효과에 대해서도 연구를 진행할 예정이다.