장내 세균총은 아기의 수면 패턴에 영향 미쳐

장내 세균총은 아기의 수면 패턴에 영향 미쳐: 문광주 기자 / 기사승인 : 2022-01-04 14:51:14

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- 빠르면 생후 3개월부터 장, 뇌 및 유아의 수면 행동 사이에 밀접한 관련
- 장내 세균 군집이 다소 열악한 아기는 특히 낮에 잠을 많이 잔다.
- 종이 풍부한 장내 세균총은 이미 더 성숙한 수면 리듬과 더 강한 야간 수면과 관련

장내 세균총은 아기의 수면 패턴에 영향 미쳐
장내 세균의 다양성과 구성은 유아의 밤낮 수면을 특징짓는다.

장-뇌 연결의 조기 발현:
연구에서 밝혀진 바와 같이 빠르면 생후 3개월부터 장, 뇌 및 유아의 수면 행동 사이에 밀접한 관련이 있다. 이에 따르면 장내 세균 군집이 다소 열악한 아기는 특히 낮에 잠을 많이 잔다. 이미 ‘성숙한’ 유형의 장내 세균총은 또한 아이들이 밤에 더 자주 깨도록 한다. 연구팀은 또한 장내 세균과 수면 중 뇌 활동 사이의 상관관계를 발견했다.

▲ 잠자는 아기의 뇌파 측정. 이러한 측정뿐만 아니라 전극 캡이 없는 수면 관찰은 생후 첫 해 아기의 수면 패턴을 보여준다. © 스위스 국립 과학 재단 Schweizerischer Nationalfonds

장내 박테리아 군집은 소화와 건강에 중요할 뿐만 아니라 감정과 행동에도 미묘하게 영향을 미친다. 메신저 물질, 장의 수용체 및 식물 신경계를 통해 신호를 뇌에 보낸다. 따라서 이 ‘복부 뇌’는 에너지 균형에서 수면에 이르기까지 우리 몸의 많은 기본 과정에서 중요한 역할을 한다.

수면, 뇌 및 장내 세균총 한눈에 보기

취리히 대학의 사라 쇼크(Sarah Schoch)와 그녀의 동료들은 이제 장내 세균총이 유아의 수면 패턴에 어떻게 영향을 미치는지 더 자세히 조사했다. 연구원들은 "아이의 생후 1년에는 24시간 리듬이 발달하고 밤잠이 확립된다"고 설명했다. 동시에, 유아기의 열악하고 방해받는 수면은 노년기에 인지 및 사회 심리적 결함의 위험 요소다.

따라서 Schoch와 그녀의 팀에 따르면 이 중요한 수면 발달 단계에 영향을 미치는 요인을 정확히 아는 것이 훨씬 더 중요하다. 연구를 위해 그들은 모션 센서와 때때로 전극 캡의 도움으로 3, 6, 12개월 된 영아 126명의 수면 행동을 각각 10일 동안 모니터링했다.
부모는 아이들이 언제 자고, 자고, 밤에 일어났는지, 무엇을 먹고 언제 우는지를 기록했다.

연구팀은 대변 샘플을 사용해 모든 어린이의 장내 세균총 상태를 분석했다.
그들은 장내 세균이 얼마나 풍부한지, 두 개의 큰 '엔테로타입(Enterotypen)' 중 어느 종 구성이 일치하는지, 장내 세균총이 연령에 따라 전형적인지 확인했다.

▲ 그림 1. 건강한 유아의 수면, 장내 미생물, 행동 발달의 종단적 상호 관계를 조사하기 위한 실험 설계. 샘플 크기는 해당 도메인의 각 평가에 대해 표시. 액티그래피 및 24시간 일기 데이터 수집을 수반하는 수면 습관, 대변 샘플에서 16S rRNA 유전자 앰플리콘 서열 분석으로 장내 미생물을 특성화하고, 부모가 보고한 연령 및 단계 설문지로 행동 발달을 정량화하고, 신경 생리학을 고해상도 뇌파검사로 정량화했다. (뇌파). Natalia Zelenina의 그래픽 © 123RF.com. (출처: 관련논문 From Alpha Diversity to Zzz: Interactions among sleep, the brain, and gut microbiota in the first year of life / Progress in Neurobiology)

감지된 가능한 연결

평가 결과, 장내 세균총과 유아의 수면 행동 사이에 연관성이 있는 것으로 나타났다.
Schoch와 그녀의 동료들은 "장내 세균의 생물 다양성이 높은 아이들은 낮에 덜 뚜렷한 수면을 보였다."라고 보고한다. 따라서 종의 풍부한 장내 세균총은 이미 더 성숙한 수면 리듬과 더 강한 야간 수면과 관련이 있다.

장내 세균총과의 상관관계는 밤의 수면 패턴에서도 발견됐다.
영아는 밤새 잠을 제대로 못잤고 장내 세균총은 여전히 장유형 B에 해당하므로 Bifidobacterium 속의 박테리아가 우세했다. 과학자들이 보고한 바와 같이 수면 중 EEG로 측정한 뇌 활동도 장유형*에 따라 달랐다. 그들은 또한 6개월령의 장내 세균총 유형과 아기의 후기 운동 발달과의 상관관계를 발견했다.
(*장유형(Enterotype)은 장내 미생물(gut microbiome)을 박테리아 생태계를 기초로 한 살아있는 유기체의 분류방법이다. 장유형은 크게 3가지로 구분한다. 장유형1은 박테로이데스속이 가장 많이 사는 유형이고, 장유형2는 프레보텔라속, 장유형3은 루미노코쿠스속 미생물이 가장 많은 유형이다.)

▲ 그림 4. 수면 신경생리학은 6개월 영아의 장내 미생물총 장유형과 관련이 있다. a) 생후 6개월의 장유형에 따라 생후 6개월의 인공물이 없는 NREM 수면의 처음 30분 동안 느린 파동 활동(SWA, 0.75 – 4.25Hz)의 지형 분포(N = 총 32개, 장유형 AN = 18 , 장유형 BN = 14). 지도는 109개의 EEG 전극을 기반으로 하며 각 장형에 대한 평균. 값은 색상으로 구분되며 최대값(빨간색)과 최소값(파란색)으로 조정된다. 두 장유형의 영아 모두 후두부 최대 SWA를 나타내지만 모든 전극에 걸친 평균 전력은 장유형 B(272.82±84.68μV2)에서 장형 A(206.81±59.86μV2, p = 0.02)보다 훨씬 크다. , 모유 수유 및 기타 장내 미생물 마커). b) 장유형 A의 유아와 장유형 B의 유아를 비교하는 전극식 학생의 짝을 이루지 않은 t-검정으로 인한 두피 전체의 t-값 분포. 중요한 전극은 흰색 점으로 표시. SWA는 전 세계적으로 분포된 51개의 전극 클러스터에서 장유형 B에서 크게 증가했다(통계적 비모수 매핑 클러스터 수정). (출처: 관련논문)

아동 발달에 대한 새로운 통찰력

"우리의 결과는 어린이 발달에 대한 세 가지 새로운 통찰력을 보여준다. 장과 수면 사이에는 상호 작용이 있고, 수면과 뇌와 장 사이에는 연결이 있으며, 이 연결은 행동 발달에도 영향을 미칠 수 있다"고 Schoch와 동료들은 기술했다.
수면, 장내 세균 및 뇌 활동은 아이의 생후 첫해에 동시에 역동적으로 발달한다.

"이 결과는 수면과 장내 세균총이 아기의 행동 발달과 관련이 있음을 보여주기 때문에 매우 흥미롭다"고 공동 저자인 프라이부르크 대학의 Salome Kurth가 말했다. "식이 변화를 통해 부모와 장내 세균에 대한 코칭으로 수면 문제에 영향을 미칠 수 있으므로 발달 문제와 함께 이러한 방식으로 미래에 변화를 일으킬 수 있다.“
(Progress in Neurobiology, 2021; doi: 10.1016/ j.pneurobio.2021.102208)
출처: 스위스 국립과학재단(SNSF)

[더사이언스플러스=문광주 기자]