2023/06/28

Sejin Pak - [건강과 행복의 과학] 내장과 행복이 무슨 상관? <배가 말해주는 직관> --- 이전의 글에서... | Facebook

[건강과 행복의 과학] 내장과 행복이 무슨 상관? <배가 말해주는 직관> --- 이전의 글에서... | Facebook

[건강과 행복의 과학] 내장과 행복이 무슨 상관? <배가 말해주는 직관>
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이전의 글에서 계속
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<건강과 행복의 과학>이라는 온라인 강좌의 제6강에서 <내장과 행복>의 관계에 대하여 말하는데, 그 이야기는 우선 <내장과 뇌>의 관계에서 시작한다. 일본에서는 1990년에 와서 내장에 있는 균이 <좋은 균>도 있고, <나쁜 균>도 있다는 인식이 시작되어 <좋은 균 상품> 마저 개발되고 책도 나오고 했지만, <내장의 균>이라는 인식은 <장내 미생물군 microbiota>라는 인식에는 아직 못 미치고 있었다.
- <장내 미생물군 microbiota>이라는 것은 인간의 몸안에 특히 내장안에 균이 살아있는데 좋은 균도 있다는 이야기가 아니고, 수많은 여러 종류의 <미생물군>이 함께 마치 하나의 살아있는 생물조직체와 같은 존재로 있다는 이해이다. 이 조직체는 일종의 지능을 가지고 있어서 인간의 뇌와도 소통을 한다는 것이다. 인간의 몸 안에 들어있지만, 인간의 의지와는 직접적인 관계가 없이 움직이는데, 인간이 머리로 생각하지 못하는 것 까지 알고 있다고 한다. 인간의 언어에도 <배로 안다>는 표현이 있는데, 과학적이지는 아니나 이제야 점점 밝혀지고 있는 것에 대해 어렴풋이 알고 있었다고 말할 수도 있다. <배로 안다>는 것은 머리보다 빨리 직관적으로 뭔가를 안다는 이야기이다.
- 그런데 인간의 몸에서는 뇌와 내장 <장내미생물군>사이에 소통이 있다는 것이다. 그것을 Gut-Microbiota axis (일어로는 脳腸相関 뇌장 상관)이라고 부르는데 내장의 이런 기능에 대해 알게된 것은 지난 몇년 사이에 미국에서 시작했고, 그 후에 일본에도 알려젔으나, 물론 미국 만큼은 아니다.
- <내장과 행복>이라는 말은 <내장이 편해야 행복하다>는 내장을 지능이 없는 신체 부분으로 생각하고 그 부분의 상태가 좋으면 (배속이 편하면) 나도 편하다는 정도의 이해가 아니고, <내장의 기분>을 이해하고, 그 기분에 마추어 주여야 <나>도 행복하다는 식으로 이해하여자 될 것 같다. 여기서 <나>는 <뇌>와 뇌화학이 가저오는 ,느낌>이라고 말할 수 있을 것 같다. 여기서는 <나>라는 것은 <두뇌의 나> 만이 아니라 <내장의 나>라는 것이 있으니 이 둘의 관계를 좋게 하는 것이 중요하다는 이야기 같으다. 그런데 아직까지 ,마음의 나>에 대해서는 나온지 않는다.
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밑에 나오는 글과 비데오가 <뇌장상관>에 대하여 짧게 잘 설명을 하는데, 영문글로도 있어서 한국어로 구글 번역해보았다.
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직감을 믿으세요: 뇌-장 연결이 직관적으로 결정하는 데 어떻게 도움이 됩니까?
2021년 10월 1일 게시됨 출처 BrainFacts/SfN
뇌와 장 사이의 양방향 통신은 식사를 소화하는 데 도움이 되는 것 이상을 수행합니다. 직관적인 의사 결정과 같은 더 높은 인지 기능도 지원합니다. 그리고 이러한 "직감적인 결정"은 옵션을 신중하게 고려할 시간이 없을 때 최선의 선택이 될 수 있습니다.
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2021 뇌인지 영상 공모전 영상입니다 .
Aline Ivy Salillas가 제작했습니다.
BrainFacts/SFN에서 제공하는 콘텐츠
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직감을 믿으려고 노력한 적이 있습니까? 직감을 찾는 것은 위험할 수 있지만 뇌와 장 사이의 양방향 통신 덕분에 직관적인 의사 결정에 도움이 될 수 있습니다.
중추 및 말초 신경계 외에도 우리 몸에는 식도에서 직장까지 약 1억 개의 뉴런을 포함하는 장 신경계가 있습니다. 장의 뉴런은 장 감각을 생성하는 경로를 제공하며 감각 신호를 뇌와 척수로 전송하여 이러한 감각에 작용합니다. 소화관 내벽에는 신경족 세포라고 하는 구심성 뉴런과 연결되는 장내분비 세포가 있으며, 이 세포는 감각 정보를 처리하고 복부에서 뇌로 이어지는 미주 신경을 통해 소화관에서 뇌간으로 보내는 역할을 합니다. 그 결과 뇌 장축(brain gut axis)이라고 하는 뇌와 장 사이의 양방향 통신이 이루어집니다.
뇌 장 축 (The brain gut axis)은 우리의 소화를 유지할 뿐만 아니라 우리의 동기 부여와 직관적인 의사 결정과 같은 더 높은 인지 기능을 도울 수 있습니다. 이제 왜 그렇습니까?
그것은 내수용성 (interoception), 즉 신체의 내부 상태를 감지하는 능력 때문입니다. 어린 시절에 우리는 전두엽 피질에 많은 정보를 수집하고 저장합니다. 이러한 내수용 신호는 우리 환경에서 무엇이 좋은지 나쁜지 판단하는 데 도움이 됩니다. 불행하게도, 뇌 돌출 네트워크의 중앙 허브인 섬 피질 (the insular cortex, the central hub of the brain salience network )에 의해 이러한 신호의 단편만이 우리의 의식으로 전달됩니다. 돌출 네트워크의 임무는 이러한 내부 수용 신호를 필터링하고 처리하여 의식적인 인식에 전달하는 것입니다. 이러한 신호는 불편함과 고통을 수반하는 우리의 직감을 생성합니다.
이제 우리는 누군가를 피하고 싶은 직감을 경험했거나 시간이 부족하기 때문에 즉시 많은 옵션 중 하나만 선택해야 할 수도 있습니다. 우리가 진화한 이후로 우리의 직감은 이미 생존 본능의 일부가 되었습니다. 이러한 직감은 우리의 조상이 포식자나 천연 독에 접근하는 것을 피하기 위해 경계하는 방법과 같은 생존 유형 시나리오에서 빠른 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.
우리의 선택을 평가할 시간이 충분하지 않을 때 우리의 직감을 신뢰하는 것이 최선의 방법일 수 있습니다. 한 연구에서는 감정 기반 의사 결정의 이점을 조사하여 참가자에게 각각 고유한 기능 세트가 있는 4대의 가상 자동차를 제시했습니다. 그들의 임무는 자신의 감정이나 각 옵션에 대해 언급된 기능에 따라 최고의 자동차를 선택하는 것입니다. 결과를 바탕으로 기능보다는 감정에 따라 결정을 내리는 것이 복잡한 결정에 대한 선택의 질을 높였습니다.
우리의 직감은 또한 금융 거래와 같은 위험한 작업 환경에서 우리의 성과를 향상시킬 수 있습니다. 또 다른 연구에서는 금융 거래자와 비거래자의 내수용 능력을 비교했습니다. 결과는 직감이 강한 트레이더가 의사 결정에서 더 나은 성과를 나타내고 결과적으로 이러한 트레이더가 거래 분야에서 더 성공적임을 시사합니다.
직감에 따라 결정을 내리는 것은 복잡할 수 있지만 결정을 지나치게 생각하면 위험한 시간 제약 환경에서 더 나은 선택을 찾는 데 도움이 되지 않습니다. 두뇌-장 연결은 우리의 직관과 의사 결정을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 어떤 음식을 먹을지, 어떤 차를 고를지 결정할 때 수많은 복잡한 결정을 내릴 때 항상 우리의 직감을 신뢰할 수 있습니다.
그러나 논리를 직관으로 대체하는 것은 위험하다는 점에 유의할 가치가 있습니다. 우리는 여전히 모든 결정의 합리적인 세부 사항을 고려해야 하지만 최선의 선택을 하기 위해 이러한 세부 사항을 과도하게 분석해서는 안 됩니다. 우리의 직감을 위해 가는 것은 위험하지만, 우리의 직감을 맡기는 것은 위험을 감수할 가치가 있는 기회가 있을 것입니다.
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이찬수 종교신학강연 20230624

 이찬수 종교신학강연 20230624

종교신학의 배경

다원주의적 인식론의 출현

  • 종교신학의 등장
  • 배타주의, 포용주의, 다원주의
  • 종교다원주의
    • Karl Rahner 진실한 타종교인을 익명의 그리스도인으로 보다.
      그리스도의 은총론을 신론 수준으로 확대하면서
      신학적 정체성과 타종교 포용성을 동시에 추구
  • 종교신학의 한계
    • 신학은 그리스 철학의 영향으로 진리나 실천이나 수행보다,
    • 명제적 진술을 통해 포착하고 표현하려고 시도
    • -> 교리와 신조 중심으로 발전
    • 교리와 신조에 동의하는 행위를 신앙으로 간주
    • 동의하는가 하지 않는가를 기준으로 진리와 비진리를 나누는 경향
    • 종교신학은 이런 배경의 연장 분위기
    • 동양, 한국에는 도그마 중심의 전통 거의 없어
    • 종교불학? 종교유학 종교도학? 거의 불가능한 구조
    • 종교신학은 기독교 교리/신조와 다른 종교의 교리/신조와의 비교를 전제
    • 배타주의는 물론 포용주의/다원주의도 다른 종교의 교리, 언어에 대한 이해를 기본으로 한다는 점에서 엇비슷


  • 종교신학의 근본문제

  • 모두 객체
    • 모든 객체는 그저 무수한 객체들과 함께 실존하여 행위
    • 세계는 주체중심이 아닌 객체지향적일 때, 그 존재성을 확보
    • 사물도 인간에 인해 이닉되기에 존재하는 것이 아니다. 사물은 그냥 거기에 있다.
    • 인간도 그 객체들과 함께 있음으로 존재한는 하나의 객체
    • 지구도 하나이 객체, 미생물도 객체, 신학도 객체, 불교도 객체, 세계는 객체들의 상호 연결


  • 모두가 객체이다.
    • 종교는 객체이고 신학은 주체인가?
    • 종교는 정적이고, 신한은 동적인가?
    • 그렇게 보아온 것이 지금까지 종교신학의 주류
    • 그러나 종교 (가령 불교학)를 주체로 보면 신학은 객체
    • 서로가 주체로만 보면 갈등
    • 모두가 서로에게 객체라는 인식이 필요
    • eg 객체지향 존재론 object oriented ontology의 통찰 수용 필요

  • 객체지향론 존재론
    • Graham Harman
    • 객체는 인간에 의해 다 파악되지 않으며, 그것을 구성하는 요소나 그것이 다른 사물들에 행하는 효과들로 완전히 환원될 수 없는 어떤 것
  • Timothy Morten 이러한 객체를 초객체(hyperobject)라고 명명
  • 모든 객체는 다른 객체와 연결되며 지구 전체로 이어있는 매우 거대한 사물 시야에 다 안들어와.
  • cf 불교의 연기론, 별업, 공업
    • 외파적 전체론 explosive holism
    • 내파적 전체론 implosive holism
비교신학
  • 종교신학의 미래
  • 객체지향적 존재론



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Karl Rahner 진실한 타종교인을 익명의 그리스도인으로 보다.
그리스도의 은총론을 신론 수준으로 확대하면서
신학적 정체성과 타종교 포용성을 동시에 추구




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What Is Your Gut Telling You? Exploring the Role of the Microbiome in Gut–Brain Signaling | Environmental Health Perspectives | Vol. 126, No. 6

What Is Your Gut Telling You? Exploring the Role of the Microbiome in Gut–Brain Signaling | Environmental Health Perspectives | Vol. 126, No. 6


Vol. 126, No. 6FocusOpen Access
What Is Your Gut Telling You? Exploring the Role of the Microbiome in Gut–Brain Signaling
Lindsey Konkel
Published:6 June 2018CID: 062001https://doi.org/10.1289/EHP3127Cited by:1
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On 6 June 1822, French Canadian fur trade voyageur Alexis St. Martin was shot accidentally in the stomach at an American Fur Company store on Michigan’s Mackinac Island.1 The blast left a gaping wound in St. Martin’s abdomen. St. Martin eventually recovered from the gruesome accident, but the wound never closed completely, leaving a small permanent opening in his stomach wall.1

His surgeon, William Beaumont, began monitoring gastric secretions through this opening in St. Martin’s body. Beaumont, who would later become known as the father of gastric physiology, would attach various types of food to a string and suspend them through the hole. Later he would pull out the string to see what portion of the food had been digested. During these experiments, Beaumont noticed that St. Martin’s mood seemed to affect how quickly he digested food. When St. Martin was irritable, for instance, food broke down more slowly.2

These early observations provided the first clues of crosstalk between the brain and the gut. Researchers later called this bidirectional communication system the gut–brain axis. Over the years, studies have revealed that the brain influences the gastrointestinal (GI) tract through several mechanisms that involve the nervous and immune systems.2

From the moment of birth—and possibly even earlier—our microbiomes begin to develop. There is evidence that a healthy gut microbiome is important for brain development, but as toxicologist Matt Rand explains, “the complexity of the microbiome, with many thousands of microbial species existing as a community, predicts that individual ‘superbugs’ are not likely to be found that single-handedly mediate a gut–brain benefit or detriment.” Image: © Andesign101/iStockphoto.

Only recently have scientists recognized the importance of a third component to the gut–brain axis: the trillions of bacteria, viruses, archaea, and eukaryotes that make up the gut microbiome. In little more than a decade, researchers have uncovered intriguing associations between gut bacteria and a host of neurological disorders and psychiatric conditions. These include depression, anxiety, autism spectrum disorders (ASDs), and Parkinson’s disease.2

Most of the early research on the microbiome–gut–brain axis has been conducted in rodents.3 Germ-free mice—which are born in sterile conditions and free of all microorganisms—are popular for gut flora research because scientists can inoculate the mice with specific microbes and watch what happens.

Now, additional researchers are beginning to probe the connection in humans. Outside neuroscience, gut microbiome research in laboratory animals and humans is changing the way some environmental health scientists view the effects of environmental exposures on neurodevelopment and brain chemistry.

Developmental Links

Microbes colonize the infant gut shortly after birth. Starting with delivery2—and possibly even earlier in the womb4,5—infants are inoculated with microorganisms from their mother’s body. These pioneering microbes play a critical role in shaping the development of the GI tract and immune system.2 They also set the basis for the adult microbiome. By the end of the first 3–5 years of life, a child’s gut flora closely resemble those of an adult.2 “The architecture of the gut microbiome, once established in the first few years, remains more or less stable for life,” says Emeran Mayer, a gastroenterologist and neuroscientist at the University of California, Los Angeles.

This critical window for microbes to colonize the infant gut coincides with a period of rapid brain development. A study published in 2004 provided the first experimental evidence that the two domains could be related.6 A group of scientists led by Nobuyuki Sudo of Kyushu University in Japan showed that germ-free laboratory mice inoculated early in life with a probiotic (i.e., beneficial) gut bacterial strain were less likely than conventionally reared mice to exhibit anxiety-like behaviors in stressful environments, such as mazes, brightly lit boxes, and open spaces.7,8,9

Beyond the critical early life window, some studies have shown that germ-free mice colonized with probiotics during adulthood also are less likely to engage in some anxiety- and depression-like behaviors.10 In one study, germ-free mice did not join in normal social behaviors and engaged in more repetitive behaviors than their conventionally colonized counterparts.11 However, in another study using a rodent model of autism, researchers showed it was possible to reverse deficits in social interactions by colonizing the initially germ-free animals with the beneficial bacterium Bacteroides fragilis.12

Some of the microbiome’s influence on neurodevelopment might be sex-specific. In a 2013 study, researchers showed that manipulating the microbiome resulted in altered levels of the neurotransmitter serotonin in male germ-free mice but not in females.9

Overall, accumulating evidence from rodent studies suggests links among gut flora, brain biochemistry, and behavior.10 Many of the findings remain untested in humans, however, and although the germ-free mouse is a powerful tool for testing hypotheses about commensal bacteria, it is not always environmentally relevant,10 because humans are bathed in microbes from birth. “In humans, you are looking for subtle variations in what bugs are present and what they are doing,” says Rebecca Knickmeyer, a neuroscientist at the University of North Carolina at Chapel Hill.

Researchers have suspected a relationship between microbial colonization after birth and brain development, but until recently, no empirical evidence in humans has been found that demonstrates the link.13 That’s starting to change as researchers take what they have learned in early studies of germ-free mice and begin testing hypotheses in people. “Ultimately, the goal would be to manipulate the microbiome to improve cognitive functioning and reduce the risk for developmental and later-life disorders,” says Knickmeyer.

Germ-free mice are well suited for microbiome research because they can be selectively inoculated with microbes of interest. Experiments with germ-free mice have yielded intriguing clues about the possible influence of the gut microbiome on behavior and neurodevelopment. However, it is still unclear whether these findings are relevant to humans. Image: © muratsenel/iStockphoto.

Recently Knickmeyer et al. took the first steps toward translating animal data to the clinic by linking the composition of an infant’s intestinal flora to its cognitive development.13 The researchers collected fecal samples from 89 typically developing 1-year-olds. They compared the microbial composition of the stool—a technique used to identify gut bacteria—to cognitive outcomes on an early learning test and magnetic resonance imaging scans of the brain at ages 1 and 2 years.

Knickmeyer’s group found that children with the highest levels of gut microbial diversity scored lower on tests of expressive language (how a person communicates their needs and wants) and visual perceptual processing (how the brain makes sense of what the eyes see), in comparison with children who had a less diverse gut microbiome.

The findings, says Knickmeyer, were a bit unexpected, because having a diverse microbiome is typically seen as a benefit. The thinking is that having many different kinds of bacteria in the gut can help buffer against environmental perturbations that could shift gut microbial composition away from its equilibrium, she explains.

The researchers are not sure why having a more diverse microbiome, with a more adultlike profile of constituent microorganisms, was associated with worse cognitive outcomes. One possibility is that children with more microbial diversity could be harboring harmful bacterial strains, says Knickmeyer.

The researchers also do not know whether the microbiome itself actually caused the differences in cognitive scores. Instead, it could be acting as a proxy for some other environmental or genetic factor that’s driving the association, or there could be some other explanation altogether. It will be important to confirm these findings in other populations.

Erika Claud is using animal research to test associations seen in her work as a neonatologist at the University of Chicago Medical Center. Her research focuses on necrotizing enterocolitis (NEC), an inflammatory bowel disorder that affects premature infants. In babies with NEC, disease-causing bacteria invade the intestinal wall, causing perforations that can result in a life-threatening infection.14

Earlier comparisons of preterm babies with and without NEC found that babies with the condition were more likely to have poorer neurodevelopmental outcomes.15,16,17 Claud wondered whether the same microbes that caused intestinal inflammation could also be linked to abnormal brain development. She collected fecal samples from preterm infants and transplanted them into pregnant germ-free mice. Her initial study used growth as an indicator of overall health of the dams’ pups. When the pregnant mice received gut bacteria from infants who were struggling to gain weight, their pups grew more slowly than pups whose dams had received microbes from babies who were gaining weight normally.14 In a follow-up study, she showed that the poorly growing mice had more neuroinflammation and slower neuron development than the faster-growing mice.18

The research, Claud says, could begin to help researchers understand what differentiates a healthy microbiome in the preterm infant from an unhealthy one—and what role a child’s microbial makeup may play in driving developmental delays. “Once we understand the difference, we can try to manipulate the microbiome to move toward a more healthy state,” she says.

The Elusive Promise of Interventions

Over the past decade, researchers have used a number of experimental approaches to study gut–brain interactions in experimental animals. They have tinkered with gut microbes using treatments with antibiotics, probiotics, and fecal microbial transplants in hopes of identifying potential therapies for illnesses that may be mediated by the microbiome.

GI symptoms ranging from chronic constipation to inflammatory bowel disease are common in people with ASDs.19 The causes of these problems are unclear, but there is some evidence that altered intestinal flora may be involved. For example, in January 2017, a small trial in children diagnosed with ASDs provided preliminary evidence that changes to the gut flora may affect autism symptoms.20 The study compared 18 children with ASD diagnoses and severe gastrointestinal GI problems with a control group of 20 children who had neither ASD diagnoses nor GI problems. At baseline, the neurotypical children had much more diverse gut microbiomes than the children with ASDs.

The study team, led by researchers at Arizona State and the University of Arizona, showed that the children with ASDs scored better on assessments of both GI and autism symptoms after they received infusions of gut bacteria from healthy donors. These children’s microbiomes also became more diverse, comparable to the controls. Assessments of age-appropriate behavior at baseline and after treatment showed that the developmental age of the children increased, on average, by 1.4 years, although they still scored below their chronological ages. However, although the new study suggests the microbiome could be a therapeutic target for ASD research and treatment, the findings must first be replicated in randomized controlled trials.

Irritable bowel syndrome (IBS) is another condition with an apparent gut–brain connection. People with IBS often suffer from anxiety and depression along with GI symptoms such as abdominal pain, bloating, diarrhea, or constipation.21 Studies on the beneficial effects of manipulating the gut flora in patients with IBS have proved largely inconclusive, though some analyses suggest that certain probiotics may help some patients.22 It is also still unclear whether provocative findings in germ-free mice might eventually translate into clinical therapies. “We’re still very much in the early days of all of this,” says John Cryan, a neuroscientist and microbiome researcher at University College Cork in Ireland.

Studies in germ-free mice suggest that microbial interventions during the early postnatal period—while the microbiome is still developing—may have positive lifelong impacts on gut flora and neurological health.8,9 However, potential benefits of intervention in adulthood remain less clear.10 Once the architecture of the core microbiome is established, there may be some opportunities to manipulate the microbiome, Mayer says, but only “within a certain bandwidth of what was set up early in life.”

In a small 2013 trial of 36 healthy women, Mayer and colleagues showed that those who took a yogurt-based probiotic over four weeks had a diminished response to anxiety-producing stimuli, in comparison with women who took a placebo.23 Other small studies of probiotic interventions have shown modest associations with improved mood and variable results with respect to cognition.24

More recently, Mayer and the research team at the University of California, Los Angeles, studied fecal samples collected from 40 women. They found that women whose gut microbiomes were dominated by one set of bacteria behaved differently and had slight structural differences in a part of the brain involved in memory, in comparison with those study participants whose microbiomes were dominated by a different set of bacteria.25 However, it is unknown whether brain and behavior differences might be a cause or a result of differences in the gut microbiome—or, indeed, whether the observed associations are simply coincidental.

Many microbiome researchers now are beginning to do studies to see if animal findings are relevant to humans. Yet, some researchers caution that translational studies may be getting ahead of the basic research.26 “We know we see differences and changes in behavior and differences in brain function, but how that happens, we do not know,” says Paul Forsythe, a neuroimmunologist at McMaster University in Ontario, Canada.

A deeper understanding of how the nervous and immune systems transmit signals from the gut to the brain may help researchers parse which types of interventions are worth pursuing, says Forsythe. Clues to potential relevant pathways and mechanisms are emerging. One proposed pathway is facilitation of signaling through the vagus nerve, which extends from the abdomen to the brainstem.27 Microbes also have been shown to be the primary producer of serotonin,28 a neurotransmitter that plays a key role in neurodevelopment, transmits impulses between nerve cells, and helps maintain mood balance.29

Environmental Health through the Microbial Lens

Animal studies have shown that environmental chemicals, including triclosan,30 polychlorinated biphenyls,31 arsenic,32 and diazinon,33 can cause changes in the composition and functional capacity of the gut microbiome. These chemicals are also known or suspected neurotoxicants.34,35,36,37 “There are definitely threads suggesting a link between the microbiome and some [neurological] disorders. Environmental health researchers now are starting to tie those threads together,” says Lisa Chadwick, a program administrator in the NIEHS Division of Extramural Research and Training.

Kun Lu, a toxicologist at the University of North Carolina at Chapel Hill, looks at chemical exposures through a microbial lens. He studies what changes in gut bacteria function mean for the neurotoxicity of certain environmental chemicals.

Researchers had previously observed that organophosphates—a class of compounds that include potent nerve agents and pesticides—cause more apparent neurotoxicity in male rodents than in female rodents.38,39,40 Lu also knew there were significant differences in the structure and function of gut microbiome between males and females.41 He wondered whether changes in the microbiome played a role in the sex-specific neurotoxicity of organophosphate pesticides.

Laboratory research has shown that several environmental chemicals can change the composition and functional capacity of the gut microbiome. For example, studies in mice showed that diazinon, an organophosphate pesticide, altered the animals’ microbiomes in sex-specific ways, with males affected more negatively than females. The implications for humans are unknown. Image: © pailoolom/iStockphoto.

At sufficient doses, organophosphate pesticides, such as diazinon, curb the activity of acetylcholinesterase, an enzyme that breaks down the neurotransmitter acetylcholine.33 By inhibiting acetylcholinesterase, diazinon can send the nervous system into overdrive. During his earlier tenure at the University of Georgia, Lu et al. analyzed the effects of low-level diazinon exposures on the mouse microbiome.33 They hypothesized that, at the very low levels used in the study, the effects of the chemical on the microbiome could modulate the neurotoxicity of diazinon in a sex-specific manner.

The researchers found that exposure to diazinon did, in fact, alter the microbiomes of both male and female mice in sex-specific ways. For example, after diazinon exposure, several harmful bacteria strains were detected in the male gut, but not in the female gut. Metagenomic and metabolomic sequencing showed that differences in how diazinon altered the metabolic function of the animals’ gut bacteria—including the activity of bacterial genes involved in the synthesis and regulation of neurotransmitters—were highly sex-specific. Lu says the gut microbiome may be a player in the neurotoxic effects of other environmental chemicals, too. He has also found that chemicals such as nicotine42 and arsenic43,44 can alter the function of the microbiome in a sex-specific manner.

Matt Rand, a toxicologist at the University of Rochester Medical Center, says gut microbes also may play a role in how quickly the body eliminates methylmercury.45,46 That’s important, says Rand, because “slower or faster elimination can drastically influence how much mercury accumulates in your body if you eat a lot of fish.”

Certain microbes in the gut are thought to convert methylmercury to a less toxic form that is more readily excreted. A 2012 study showed that mice treated with antibiotics to suppress their native gut flora excreted less mercury than untreated mice. If findings like these are replicated in humans, it could have important implications for people who eat a lot of fish. Image: © nobtis/iStockphoto.

Rand’s interest was piqued when he read about a decades-old experiment showing that mice fed methylmercury and antibiotics retained higher levels of the toxic chemical in their body than mice that were fed methylmercury without antibiotics.47 He wondered whether changes in gut bacteria could impact the retention of methylmercury in the human body, too.

Some gut microbes are thought to demethylate mercury, converting it to a less toxic form that is more readily excreted.48 Rand et al. showed that people with more demethylated mercury in the stool also eliminated mercury faster from the body.49 The study suggests a role for gut bacteria in mercury metabolism but does not prove a direct link between the microbiome and how quickly mercury is cleared from the body.

A small follow-up study in a group of 37 adults backed the earlier findings in mice. Rand found that two participants who were taking antibiotics eliminated methylmercury more slowly than the rest of the small cohort.49,50 Next, he plans to investigate how the gut microbiome affects methylmercury metabolism in young children and pregnant women.

“We need to continue to expand our understanding of what influence the microbiome has on infant neurodevelopment and how that works,” says Jeannie Rodriguez, project lead for the Microbiome, Environment, and Neurodevelopmental Delay study at Emory University. Rodriguez et al. are now recruiting 500 pregnant African-American women for the study, which will focus on environmental factors related to poor developmental outcomes among black babies born preterm.51 The researchers will investigate residential exposures to toxicants such as phthalates, flame retardants, and combustion by-products including polycyclic aromatic hydrocarbons. “We’re interested in how these chemicals interact with the microbiome,” says Rodriguez. “Perhaps in the future we could manipulate the microbiome in ways that would minimize toxicant exposure.”

Chadwick calls the microbiome–gut–brain axis “an exciting new area of research in environmental health.” As environmental health scientists, she says, “I think it is important for us to look back at a lot of what we think we know about environmental health through the lens of the microbiome. It may help us clear up confusion over mode of action of certain chemicals or solve other longstanding questions in environmental health.”

Figures
References
Related
Details
Cited by
Huang JZhang CWang JGuo Q and Zou W (2019) Oral Lactobacillus reuteri LR06 or Bifidobacterium BL5b supplement do not produce analgesic effects on neuropathic and inflammatory pain in rats , Brain and Behavior, 10.1002/brb3.1260, (e01260)
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【번역】 창자는 무엇을 말하고 있습니까? 장 - 뇌간 정보 전달에서 마이크로 바이옴의 역할 탐구 - 시민 과학 실험실

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【번역】 창자는 무엇을 말하고 있습니까? 장 - 뇌간 정보 전달에서 마이크로 바이옴의 역할 탐구
투고자: csij | 2018년 9월 21일0개의 코멘트
【역자 코멘트】
장내 마이크로바이옴(또는 장내 플로라)의 중요성은 이전부터 알려져 있습니다. 이 논문에서는 장-뇌축을 통한 정보 전달에 장내 마이크로바이옴이 관여하고, 자폐증 등의 신경장애에 긍정적인 영향을 주는 것 등을 과거의 논문을 포함하여 소개하고 있습니다. 또한 장내 마이크로바이옴을 인위적으로 조작함으로써 임상 응용 연구도 진행되고 있습니다. 마이크로바이옴을 개선하는 프로바이오틱스(요구르트, 유산균 등)의 효용에 대해서도 기재되어 있습니다. 현재의 사회에서는, 정신 질환이 증가하는 경향에 있어, 장내 마이크로바이옴의 조작을 임상에 응용해, 정신 질환이 개선되는 시대가 올 것으로 기대하고 싶습니다.

환경 건강 관점. 2018년 6월 6일;126(6):062001. 도이: 10.1289/EHP3127

What Is Your Gut Telling You? Exploring the Role of the Microbiome in Gut–Brain Signaling 

장은 무엇을 말하고 있는가? 장 - 뇌간 정보 전달에서 마이크로 바이옴의 역할 탐구
Lindsey Konkel
뉴저지 주를 본거지로 하는 저널리스트에서 과학, 건강 및 환경에 대해 쓰고 있다

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역자:고토 료스케, 고토 아야코, 우에다 마사후미

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1822년 6월 6일, 프랑스계 캐나다인에서 모피 무역상인 Alexis St. Martin은 미시간 주, 맥키낙 섬의 미국 모피 회사 상점에서 실수로 위장을 쏘았다. 1 그 피탄으로 그의 복부에 크게 깨진 상처가 남았습니다. 그는 끔찍한 사고에서 곧 회복되었지만, 그 상처는 위장에 작은 개구부를 영원히 남겨두고 완전히 닫히지 않았습니다. 1

그의 외과 의사인 William Beaumont는 세인트 마틴의 이 개구부를 통해 위 분비액을 관찰하기 시작했다. 나중에 "위의 생리학의 아버지"로 알려진 Beaumont는 다양한 유형의 음식을 끈으로 묶고 개구부에서 매달았습니다. 나중에 그는 음식의 어느 부분이 소화되는지 알아보기 위해 끈을 끌어 올렸습니다. 이 실험에서 그는 St. Martin의 기분이 음식을 소화하는 속도에 영향을 미치지 않을 것이라고 깨달았습니다. 예를 들어, 세인트 마틴이 화가 났을 때 음식은 더 천천히 소화되었습니다. 2

이러한 초기 관찰은 뇌와 장이 서로 상호 작용하는 것(크로스토크)의 첫 단서를 얻었다. 연구자들은 나중에 이 뇌와 장의 양방향 정보 전달 시스템을 “장-뇌축”이라고 불렀습니다. 세월이 지나면서 연구가 진행되어 신경계와 면역계를 끌어들이는 몇 가지 메카니즘을 통해 뇌가 위장관(GI)관에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 2

최근에 드디어 과학자들은 장-뇌축에 대한 제3 구성 성분의 중요성을 인식하게 되었습니다. 즉, 장내 마이크로바이옴을 구성하는 것은 수조의 박테리아, 바이러스, 고세균(주3), 그리고 진핵세포(주4)라고 했다. 약 10년 이상 전에 이미 연구자들은 장내 박테리아와 많은 정신 질환과 정신 상태 사이의 관심을 끌 수 있는 관계를 발견했습니다. 여기에는 우울증, 불안증, 자폐증 스펙트럼 장애 (ASDs) (주 5) 및 파킨슨 병이 포함됩니다. 2

마이크로 바이옴 장 - 뇌축에 대한 대부분의 초기 연구는 설치류를 사용하여 수행되었습니다. 3 무균 마우스(무균 조건으로 태어나 일절 미생물을 숙지하지 않은 상태의 마우스)는 과학자가 특별한 미생물을 그 마우스에 접종할 수 있어 무슨 일이 일어나고 있는지를 볼 수 있기 때문에 장내 플로라(주 6) 연구에 널리 보급되어 있습니다.

현재, 연구자들은 또한 인간과의 관계를 정밀하게 조사하기 시작했습니다. 신경과학을 넘어 실험동물과 사람에 있어서의 장내 마이크로바이옴 연구에 의해, 환경으로부터의 노출이 신경발육과 뇌내의 화학에 어떻게 영향을 미치는지를 조사하는 방법을 바꾸는 환경위생 과학자도 나오고 있습니다.

【계속은 상기 PDF로 읽어 주세요】
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