생명과학 자유탐구 보고서20606 김나현1. 탐구일시 : 2020.11.03 ~ 2020.11.052. 탐구주제 : 세균이 사람의 심리에 미치는 영향3. 탐구목적 : 생명과학 교과 내용 중 배우는 세균에 대한 이해를 돕고, 진로와 세균을 연관시켜 공부하기 위해4. 탐구방법 : 강연과 강의, 인터넷 검색, 독서5. 탐구내용- ‘세로토닌’이란 신경계 물질이 (뇌 뿐만 아니라) 장내 세균에서 약 90%가 생성된다.- 세로토닌의 정의모노아민계 신경 전달 물질로서 감정 행동, 기분, 수면 등의 조절에 관여한다. 5-HT (5-hydroxytryptamine)이라고도 불리우며, 아미노산인 트립토판으로부터 합성된다.-> 세로토닌 (검은색:탄소원자, 흰색:수소원자, 빨산색:산소원자, 파란색:질소원자)- 세로토닌의 합성 과정세로토닌의 합성은 두 단계를 거쳐서 일어난다. 먼저 트립토판이 트립토판 가수분해효소(tryptophan hydoxylase)에 의해서 5-HTP (5-hydroxytryptophan)의 중간 산물로 전환된 뒤, 5-HTP 탈탄산효소 (5-HTP decarboxylase)에 의해서 세로토닌(5-HT)이 생성된다. 우리 몸에 존재하는 세로토닌은 대부분 위장관의 장크롬 친화성 세포(enterochromaffin cell)에서 합성되며 일부는 중추신경계의 세로토닌성 신경세포에서 합성된다.-> 세로토닌의 합성- 세로토닌의 기능1) 신경계 : 중추신경계에서 세로토닌을 합성하는 신경세포들은 대부분 뇌간의 중심부를 따라서 산재되 어 있는 솔기핵(raphe nucleus)에 존재한다. 솔기핵의 세로토닌성 신경세포들은 척수와 뇌 전반에 걸쳐서 축삭을 뻗고 있어서, 척수에서는 통증 신호를 조절하며, 뇌에 작용하여 감정, 수면 행동을 조절한다. 세로토닌의 활성 저하는 우울증과 밀접한 연관이 있다.2) 장 : 인체에서 대부분의 세로토닌은 위장관의 장크롬 친화성 세포(enterochromaffin cell)에서 만들 어진다. 세로토닌은 장 내의 음식물에 반응하여 분비되어 위장관의 운동을 촉진하는 역할을 수 행한다.- 세로토닌의 활용세로토닌의 재흡수를 선택적으로 억제하는 약물(선택적 세로토닌 재흡수 억제제, selective serotonin reuptake inhibitor; SSRI)은 세로토닌 수송체(serotonin transporter)의 활성을 억제하여 중추신경계 내의 세로토닌 농도를 높인다(그림 1). 이 약물들은 불안장애 및 우울증을 치료하기 위한 치료제로 사용 된다. 표는 미국 식약청에서 사용 허가된 SSRI들이다.--> 요약 : 장내 세균의 장크롬 친화성 세포에서 합성된 세로토닌은 인간의 감정과 행복, 우울 정도 등을조절하는 역할을 한다.- 장내 세균이 사람들의 성격에도 영향을 미친다.【연구 결과】장내 세균 조성과 사회성ㆍ불안 등의 성향 사이에 연관성이 있다고 밝힌 연구결과가 나왔다.17일 영국 옥스퍼드 대학교 실험심리학과 연구팀이 ‘인체 미생물(Human Microbiome)’ 저널에 발표한 바에 따르면 655명의 성인들의 대변 샘플을 분석한 결과 이와 같이 나타났다.연구팀은 655명의 대변 샘플을 채취했고 16S rRNA 유전자 분석 기술을 이용해 대상자들의 장내세균의 조성비를 조사했다. 대상자들은 평균 42세로 29%가 남성, 71%가 여성이었다.또한 연구팀은 IPIP(International Personality Item Pool)를 이용해 대상자들의 성격 유형을 5-인자 성격모델(five-factor model of personality )에 따라 분석했다.통계적 분성방법인 다중회귀(multiple regression)에 따라 장내세균 조성과 대상자들의 성격 사이의 관계를 분석한 결과, 자폐스펙트럼장애(autism spectrum disorder)와 관련된 것으로 알려진 장내세균들의 비율이 대상자들의 성격 유형과 직접적으로 관련이 있는 것으로 나타났다.또한 장내세균의 조성이 다양한 사람일수록 일상의 대인관계도 더 다양한 경향이 있는 것으로 나타난 반면, 낮은 다양성의 경우 불안이나 스트레스 등과 연관성이 존재했다.추가적인 설문을 통해 대상자들의 식단을 조사한 결과 치즈, 김치, 바나나, 양파 등의 자연적인 프리바이오틱스(prebiotics) 및 프로바이오틱스(probiotics)를 많이 섭취한 사람들의 불안, 스트레스, 정신질환 위험이 낮게 나타났다.연구팀은 "이번 연구는 장내세균과 사회성의 관계에 대한 최초의 연구"라고 강조하며 "대인관계 등의 사회적 상호작용으로 장내세균의 다양성을 증진시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있다"고 강조했다.--> 요약 : 장내 세균의 조성비가 사람의 성격 유형에 직접적인 관련이 있다. 장내세균의 조성이 다양한 사람일수록 일상의 대인관계가 원활하고, 낮은 다양성의 경우 불안, 스트레스 등의 감정을 느낀다는 연관성을 지닌다.6. 탐구결과- 탐구 주제를 찾던 중 생명과학 교과서에 세균에 관한 내용이 한눈에 들어왔다. 처음에는 세균의 종류, 또는 역사 등을 주제로 정해 탐구할 생각이었으나, 진로와 관련하여 탐구하면 좋을 것 같다는 생각이 들어 세균과 심리학을 연결시켜 보기로 하였다. 생각보다 쉽지 않았다. 세균과 심리학은 아예 다른 분야이기 때문이다. 그러나 하나도 연관이 없을 것 같던 그 둘 사이에도 연결고리란 것이 존재했다. 바로 장내 세균과 심리의 연관성이었다. 실제 장내 세균에서 약 90%의 세로토닌이 발생한다고 한다. 즉, 장내세균에서 합성된 물질이 인간의 감정과 느낌에 영향을 미치는 것이다. 정말 놀라웠다. 물론 직접적으로 영향을 미치는 것은 아니지만, 간접적으로 세균이 사람의 심리에 영향을 미치고 있었다니, 신기하고 흥미로웠다. 또한, 장내 세균은 사람의 성격에도 영향을 끼친다고 한다. 장내 세균의 조성비로 인간의 성격 유형이 정해진다는 것은 정말 인간 몸의 신비라고 설명할 수 밖에 없다. 탐구 과정들을 통해 난 그동안 내가 몰랐던 분야의 연관성을 알게 되었고, 세균이 사람의 심리 상태를 좌지우지한다는 사실에 놀라움과 흥미를 느꼈다. 앞으로 세균에 대해 더욱 자세히 알아보고 싶다는 생각이 들었다.
