세컨드 브레인

세컨드 브레인 - 우리 몸과 마음을 컨트롤하는 제2의 뇌, ‘장(腸)’
에머런 마이어 지음, 서영조 외 옮김 / 레몬한스푼 / 2025년 2월

장에서 행복호르몬이 나오고 정말 중요하다는 얘기는 많이 들었다. 장이 건강하면 암이 안 걸린다고 해서 유산균 영양제를 먹었는데 별로 효과가 없는 것 같아서 요쿠르트를 하루에 2개씩 먹으니까 괜찮은 것 같다. 난 변을 보다가 응급실에 6번 실려 갔다. 그 이유가 화장실을 가고 싶을 때 심장이 너무 뛰고 변이 바로 안 나와서 죽을 것 같아서 응급실에 가거나 손이나 발을 계속 딴다.

병원에 갔는데 변비라고 하고 그 이유를 몰랐다. 나의 장이 약해서 그런 건 아닌가라는 생각을 했다. 병원에서는 모르니까말이다. 이 책은 장이 제2의 뇌라고 하는데 이 책을 읽다보면 나의 상태를 알 수 있는 열쇠가 있지 않을까라는 생각이 들어서 읽었다. 저자인 의학박사 에머런 마이어는 지난 40년간 뇌와 몸의 상호작용을 연구해왔으며, 뇌와 장의 상호작용이 중점 연구 분야다. 오팬하이머 스트레스 및 회복력 연구소 소장이자 캘리포니아대학교 로스앤젤리스 캠퍼스 (ucLA)소화기질환 연구센터의 공동 책임자다.

25년간 미국 국립보건원의 지원을 받아 연구를 진행해왔고, 뇌와 장내 미생물의 상호작용과 만성 내장 통증 분야의 연구를 진행해왔고, 뇌와 장내 미생물의 상호작용과 만성 내장 통증 분야의 선구자이자 세계적 권위자로 평가받고 있다. 미국의 공영 라디오 방송국인 내셔널 퍼블릭 라디오 공영텔레비전 방송국인 다큐멘터리 등에 출연했다. 그의 연구 결과는 《애틀랜틱》 《사이언티픽아메리칸》 《뉴욕타임스》 《가디언》등 여러 매체에 실렸다. 현재 로스엔젤레스에 살고 있다.

우리 몸과 마음을 컨트롤하는 제2의 뇌는 ‘장’ 이다. “장 속에 또 하나의 뇌가 있다.” 이 책은 우리 몸과 마음을 지배하는 장과 장내 미생물의 비밀을 밝힌다. 이 책은 뇌와 장 상호작용 분야의 선구자이자 세계적 권위자 에머런 마이어 박사의 혁명적인 장 건강 지침서이다. 저자는 의과대학 시절부터 질병에 대한 전통적 접근법에 동의하기가 힘들었다. 인체의 기관과 질병 메커니즘에 대해 배울 때, 위궤양, 고혈압, 만성 통증 같은 흔한 질환과 뇌의 연관 가능성에 대한 언급이 전혀 없다는 점이 놀라왔다.

증상의 원인을 밝히려 애를 써도 진단에 실패하는 환자들을 많이 보았다. 그런 증상은 대개 복부, 골반, 가슴 등 여러 부위의 만성 통증과 관련이 있었다. 질병 모델과 의학계에서 통용되는 질병 모델은 특정 급성 질환들에는 잘 들어맞았다. 즉, 감염, 심장마비, 그리고 수술이 필요한 응급상황(충수염처럼) 갑자기 발병하거나 오래 지속되지 않는 질병에는 잘 맞았다. 이런 성공적인 경험을 통해 현대 의학은 자신감을 얻었다.

더욱 강력해진 항생제로 치료할 수 없는 전염병은 거의 없었고, 새로운 수술 기법으로 많은 질병을 치료할 수 있었다. 손상된 부분은 제거하거나 대체할 수 있었다. 인간의 몸을 구성하는 부품의 기능을 유지하는 공학 원리만 알아내면 되었다. 리처드 닉슨 대통령이 1971년 국가암관리법에 서명했을 때, 서양 의학은 군과 전투에 비유되기 시작했다. 암은 국가의 적이, 인간의 몸은 전쟁터가 되었다. 전쟁터 한가운데서 의사는 질병을 초토화하는 전법을 썼다.

독한 화학물질, 치명적인 방사선, 외과 수술을 동원하여 암을 총공격했다. 당시에 의학은 이미 전염병을 상대로 비슷한 전법을 구사해서 성공하고 있었다. 질병을 일으키는 세균을 퇴치하기 위해서 그 외의 많은 세균까지 죽이거나 심각하게 손상할 수 있는 광범위 항생제를 쓰는 전법이었다. 질병을 기계와 전투로 접근하는 모델은 수십 년간 의학 연구의 행동 강령이나 마찬가지였다. 기계의 손상된 부분을 고칠 수 있으면 문제를 해결할 수 있다고 생각했다.

근본 원인을 이해할 필요는없었다. 이런 철학은 고혈압을 치료하기 위해 베타차단제와 칼슘길항제를 투여해서 뇌에서 심장과 혈관으로 보내는 잘못된 신호를 막고, 위궤양과 속쓰림을 치료하기 위해 양성자펌프억제제를 사용해서 위의 과다한 위산 분비를 억누르는 방식으로 이어졌다. 과민대장증후군, 만성, 통증, 우울증 등 많은 만성 질환을 효과적으로 치료하지 못한 것이 전통적인 질병 기반 의학 모델의 유일한 결점은 아니다.

1970년대 이후로 인간의 건강을 위협하는 새로운 질병들이 등장했다. 비만과 이와 관련한 대사장애, 염증성 장질환, 천식, 알레르기 같은 ‘자가면역질환’, 자폐증, 알츠하이머병, 파킨스병처럼 ‘뇌의 발달 및 노화와 관련한 질병’이 급격하게 증가한 것이 그 일부다. 지금까지 우리는 건강을 유지함에 있어서 우리 몸에서 가장 복잡하고 중요한 두 기관의 중요한 역할을 무시해왔다. 바로 장(소화계)과 뇌(신경계)다. 몸과 마음이 연결되어 있다는 것은 신화 속 이야기가 아니라 생물학적 사실이며, 총체적 건강이라는 측면에서 반드시 이해해야 할 필수 연결고리다.

장과 마음의 연결성은 심리학자만이 관심을 가져야 하는 문제가 아니다. 인간의 머릿속에서만 일어나는 일도 아니다. 뇌와 장은 해부학적으로 단단히 연결되어 있는데, 그 연결은 혈류를 따라 운반되는 생물학적 의사소통 신호를 통해 가능해진다. 장의 능력은 다른 모든 장기를 뛰어넘고 뇌에 필적할 정도다. 장은 고유의 신경계를 갖고 있다. 과학 용어로는 이를 장신경계라고 하고, 언론에서는 흔히 ‘제2의뇌’ 라고 부른다.

장내 미생물군의 다양성이 장 건강유지에 중요하다는 점은 손상된 장내 미생물군 다양성을 회복하는 유일한 방법은 건강한 공여자의 대변에 있는 온전한 장내 미생물을 환자의 장에 이식하는 방법뿐이다. 장내 세균 불균형상태가 다른 만성 장질환, 즉 궤양성 대장염이나 크론병, 뇌-장 질환인 과민대장후군 등의 병리생리학에 미치는 정확한 영향과 범위에 대해서 아직 완전히 이해하지 못했고 많은 의문이 남아있다. 대장증후군의 주요 증상, 배변 습관의 변화, 복통, 불편감을 겪고 있다.

새로운 과학은 인간의 뇌와 장, 장내 미생물이 공통의 생물학 언어로 소통한다는 걸 확인해준다. 눈에 보이지도 않는 미생물은 어떻게 우리에게 말을 걸 수 있을까? 미생물은 장 안에만 사는 게 아니다. 장의 내막을 덮고 있는 아주 얇은 점액층과 세포층에도 많은 수의 미생물이 서식한다. 미생물은 그런 신호를 듣기만 하는 게 아니다. 장내 미생물은 장이 뇌로 돌려보내는 신호를 생성하고 조절함으로써 우리의 강점에 영향을 미친다.

따라서 뇌에서 시작된 감정은 장과 장내 미생물이 만들어내는 신호에 영향을 미치고, 이 신호는 다시 뇌로 전달되어 감정을 강화하거나 때로는 감정상태를 더 오래 유지하게 만든다. 장내 미생물군이 적절한 균형을 이루는 것이 정신 건강의 전제 조건일까? 그리고 마음과 장 사이의 연결이 변화할 때, 이 연결성의 변화가 뇌의 만성 질환 발병률을 높일 수 있을까? 이런 질문은 과학자의 관점에서 대단히 흥미롭지만, 과학자뿐만 아니라 인간이라면 누구나 흥미를 느낄 것이다.

많은 뇌 관련 질병이 인간에게 주는 고통과 의료비에 미치는 영향을 생각할 때, 장과 뇌의 연결성을 더 잘 이해하는 일은 시급한 과제다. 사실, 장내 미생물은 인간의 장과 신경계의 접점에 서식하는데, 그곳은 무척 중요한 위치다. 인간이 먹고 마시는 음식과 인간의 신체적, 정신적 건강을 연결하고, 음식물의 처리 과정과 인간의 느낌과 감정을 연결하는 위치이기 때문이다.

장은 섭취한 음식과 환경에 관한 정보를 1000분의 1초 단위로 수집한다. 하루 24시간, 일주일에 7일, 심지어 우리가 잠자는 동안에도 쉬지 않는다. 정보 수집은 많은 부분이 위와 소장입구에서 일어나는데, 여기에는 아주 적은 수의 미생물이 살고 있어서 이들이 장과 뇌와 대화에서 미치는 영향은 적을 것으로 보인다. 대장에서 남은 음식물을 소화해서 무수한 분자를 만들어 이 과정에 새로운 차원을 추가한다.

장내 미생물과 뇌의 통합체계에 대해 밝혀지는 사실들, 그 체계와 우리가 먹는 음식의 긴밀한 관계는 마음, 뇌, 장, 장내, 미생물이 이렇게 상호작용하는지를 보여준다. 이런 상호작용은 점점 늘어나는 건강상태를 유지하도록 도울 수 있다. 그러나 훨씬 더 혁명적인 사실은 우리가 질병과신체적, 정신적 건강에 대해 새롭게 이해하고 있다. 인간의 몸을 생태학적 관점에서 바라보면서 장과 뇌의 수많은 요소의 상호연관성을 강조하고 질병에 대한 저항성과 안정성을 만들어내고 있다.

사람의 몸을 독립적 부품으로 이루어진 기계로 보는 개념은 이제 버려야 한다. 사람의 몸은 다양성을 통해 교란 요소에 대항하여 안정성과 회복력을 창조하는, 긴밀하게 상호 연관된 생태계라는 개념을 받아들여야 한다. 자신의 몸속 생태계와 몸과 마음의 관리자가 되어야 할 때다. 뇌는 얼굴근육에 신호를 보냄과 동시에 특정 신호를 보냄과 동시에 특정 신호를 소화계에도 보낸다. 이런 뇌 회로의 활동은 다른 장기에도 영향을 미치고, 우리가 느끼는 모든 감정에 조직화된 반응을 끌어낸다.

우리 인간의 소화계, 장내 미생물, 뇌는 우리 몸에 좋은 음식을 찾고, 수확하고, 준비하는 본능적 능력을 연마하며 함께 진화해왔다. 동시에 인간은 엄청나게 다양한 음식을 먹고 살 수 있다는 사실을 기억해야 한다. 생애 초기에 음식이 장내 미생물군에 미치는 영향은 우리가 성인이 됐을 때 장내 미생물군의 다양성과 질병에 대한 회복력의 토대를 형성한다. 이 과정에서 오류가 일어나면 비만에서 과민대장증후군까지 광범위한 건강 문제가 생길 위험성을 높일 수 있다.

생후 2살 반〜3살 때 평생 유지될 장내 미생물군이 형성되는 것은 분명해 보인다. 아이의 몸은 각종 장내 세균이 악기를 하나씩 맡아 연주하는 교향악단을 조직하는 것과 같다. 특히 모유가 아기의 장을 건강한 미생물로 채우는 데 도움을 준다는 게 알려져 있다. 그런데 모유의 성분은 엄마가 먹는 음식에 결정적으로 좌우된다. 아이를 양육하는 엄마의 식사가 아기가 성인이된 후 대사질환이나 비만에 걸릴 위험에 큰 영향을 미친다.

이 중 많은 부분은 아기의 장내 미생물군이 초기에 설정될 때 이루어진다. 엄마들은 모유가 아기에게 최고의 음식이라는 걸 예전부터 알았지만, 최근의 장내 미생물 과학은 모유가 그렇게 건강에 이롭다는 뜻밖의 메커니즘을 발견했다. 모유에는 아이의 발달에 필수적인 영양소가 모두 들어 있고, 그 외에 특정장내 미생물 집단들을 먹일 수 있는 화합물인 프리바이오틱스가 들어 있다.

모유올리고당이 흥미로운 점은 인간의 장이 모유올리고당을 소화할 수 없는데도 여성의 몸이 이것을 만든다는 사실이다. 모유 성분 연구의 세계적 전문가 중 한명인 캘리포니아대학교 데이비스캠퍼스의 데이비드 밀스가 지적했듯, 모유올리고당은 철처히 아기의 장내 미생물의 먹이가 되기 위해 진화한 유일한 식품이다. 우리는 글루텐 함유 식품에 대한 집단 히스테리를 목격하고 있는 건지도 모른다. 이 현상을 부채질하는 것은 글루텐프리 식품산업의 수십억 달러 규모 마케팅 캠페인이다.

식용 글루텐의 유해성을 믿는 사람들에는 그들이 질병이라 확신하는 것에 대한 과학적 확인은 필요하지 않다. 우리 식단의 높은 지방 함량, 인공감미료, 식품 유화제, 그 외의 요인들이 신경 말단, 장의 내분비세포와 면역세포에 있는 많은 수용체를 포함하여 장 안의 수많은 감지기의 설정값을 바꿨을 수 있다. 손상된 뇌 영역의 신경세포에는 신경기능을 방해하는 비정상적 단백질 덩어리인 루이소체가 있는 것으로 오래전부터 알려져 있다.

장에서 생긴 변비가 초기 증상이라면, 파킨스병이 장에서 시작되어 점차 뇌로 올라갈 수 있을까?

파킨스병은 장-뇌 질환일 수 있을까?

장내 미생물이 범인 중 하나일 수 있을까?

새롭게 제시된 흥미로운 과학적 증거를 바탕으로 할 때, 이 모든 질문의 답은 ‘그렇다’ 일 수 있다.

미생물과장, 신경계 사이의 복잡한 화학적 대화를 빠르게 해독하면서, 우리는 인간의 건강을 개선하는 데 이 지식을 적용하는 방법에 대한 귀중한 정보도 얻어내고 있다.

스탠퍼드대학교 교수인 미생물학자 데이비드 렐먼이 최근에 그 질문들을 다음과 같이 정리했다.

󰁋출생 후 인간의 미생물군 조성을 결정하는 가장 중요한 과정과 요인은 무엇인가?

󰁋어린 시절 장내 미생물 혼합체는 성인이 된 후의 건강과 질병 위험도를 좌우하는가?

󰁋장내 미생물군의 안정성과 회복력을 결정하는 가장 중요한 요인은 무엇인가?

󰁋장내 미생물군을 어떻게 더 안정적이고 회복력 있게 만들 수 잇으며, 장내 미생물군이 건강하지 않을 때 다시 건강하게 만들 방법은 무엇인가?

이런 질문들에 답하려면 장내 미생물군을 포함해서 상호작용할 수 있는 여러 질병 요인을 평가하는 신중하게 설계한 임상 연구가 필요하다.

장차 한 사람의 장내 미생물군 지형과 시스템에서 생성되는 신호전달분자를 평가할 수 있게 되면, 항생제, 스트레스, 식이요법, 기타 불안정화 요인들에 대한 취약성을 측정할 수 있을 것이다. 의학적 치료를 통해 질병을 예방하거나 장내 미생물군의 건강을 회복시키는 개인 맞춤 치료법을 설계할 수 있게 된다. 최근의 연구 결과를 보면 장내 미생물군 구성을 포함한 개인의 여러 요인을 고려해서 만든 개인 맞춤형 식이 권고안은 식후 혈당 수치를 개선한다. 또한 앞으로 생길 수 있는 질병에 대해 장내 미생물이 보내는 조기 경고를 알아챌 수 있다.

장내 미생물 분석은 효과적인 의료 검사 도구가 될 수 있다. 이 검사는 아직 잘 연구되지 않은 뇌-장질환인 자폐스펙트럼장애, 파킨슨병, 알츠하이머병, 우울증 같은 특정 질병이나 그 질병에 대한 취약성을 알아내는 데 도움이 될 수 있다. 새로운 치료법을 개발할 수 있다. 먼 훗날 나노 기술과 유전자 변형 기술을 이용해 만든 프로바이오틱스로 장내 미생물군을 조작하는 비싼 신치료법이 나타나면 복잡한 생태계 안에서 개별 미생물을 표적으로 삼는 일이 가능할 수 있겠지만, 가까운 미래에는 실현되기 어려울 것이다. 장에 주의를 기울여야 한다.

장은 자연에서 자란 엄청나게 다양한 채소, 과일, 기타 식물성 식품과 그보다 적은 동물성 단백질을 처리하는 정교한 시스템을 진화시켰다.식품산업이 가공식품에 첨가한 지방, 설탕, 각종 첨가물을 처리하기 위해 고군분투하고 있다. 해산물이나 땅콩 알레르기 같은 특성 식품 알레르기가 있거나 셀리악병 같은 심각한 질병을 앓지 않는 한 식품의 자연적 다양성, 주로 식물성 식품을 제한하는 극단적 식이요법은 피해야 한다. 주로 식물성 공급원에서 나오는 다양한 식품을 섭취하는 ‘기본 원칙’ 안에서 자신만의 맞춤 식단을 개발해야 한다. 뇌와 장이 아주 긴밀히 연결되어 있다는 얘기를 심각하게 해주는 것 같다.