등록일2014-08-14
위 우회수술과 장내 미생물의 관계는??
루엔와이 위 우회술(Roux-en gastric bypass)
1952년 비만수술이 처음 등장한 이후 현재의 표준은 루엔와이 위우회술이다. 이 방법은 위장의 맨 위에 작은 주머니를 만들고 떼어낸 위 하부를 소장 하부에 연결하는 수술이다.
위 우회수술이 체중을 줄이고 혈당을 정상화시킨다는 사실이 몇몇 임상을 통해 확인되었다. 이는 위의 크기를 줄임으로서 위 내 음식물이 머물 공간이 줄어들기 때문에 음식물의 섭취와 흡수를 감소시켜 체중이 감소하는 것으로 알려져 있다.
① 루엔와이 위우회술: 위장을 작은 주머니 크기로 줄인 다음, 장(腸)에 직접 연결한다.
② (수직)위소매절제술: 대부분의 위장을 제거하고, 남은 부분을 스테이플러로 이어 붙인다.
③ 위밴드술: 조절 가능한 실리콘밴드를 이용하여 위장의 용량을 제어한다.
그러나 수술의 효과가 위장 크기 감소에 의한 것이라면 수술환자들은 소량의 음식을 여러 번 먹어야 하나 수술받은 환자들은 배고픔을 덜 느끼며 저지방식을 선호하는 경향을 보인다.
최근 이러한 위우회술의 효과가 장내 미생물의 변화와 밀접하게 연관있는 것으로 밝혀지고 있다.
미 메사추세츠 병원의 연구팀은 위 우회술과 장내 미생물 군체와의 관계를 밝히기 위해 비만쥐에게 위 우회술을 실시한 결과를 ScienceTranslation Medicine지에 발표하였다.
위우회술과 체중변화
위 우회술을 실시한 비만쥐는 3주 이내 체중이 약 29% 감소하였고 고지방식이를 섭취하였음에도 시험기간 동안 감소된 체중이 유지되었다.
다음으로 우회술을 받고 체중이 감소된 쥐의 장내 세균을 무균상태의 쥐에게 이식한 결과 우회술을 실시한 쥐의 세균총을 이식받은 무균쥐의 체중이 약 5% 감소하였다.
수술 후 체중의 변화:
RYGB: 우회술 실시군 (Roux-en-Y gastric bypass)
SHAM: Sham 수술 실시군
WMS: 칼로리 제한 Sham 수술 실시군(Weight-matched sham-operated)
세균총 이식 후 무균쥐의 체중 변화
SHAM-R: SHAM군의 세균총을 이식받은 무균 쥐
RYGB-R: 우회술실시 군의 세균총을 이식받은 무균 쥐
수술 후 장내 세균총의 변화
위우회술을 받은 쥐들의 위장관에서 분류학적으로 Bacteroidetes(Alistipes), Verrucomicrobia(Akkermansia), 그리고 proteobacteria(Escherichia) 문(問) 의 미생물 세균총이 수술 후 첫 2주 이내에 증가하였고, 12주까지 지속적으로 증가하였다.
이러한 변화는 위장관 전체에 걸쳐 나타났지만 특히 수술 받은 이하 부위의 복부 말단, 회장, 맹장, 대장에서 두드러지게 나타났다.
각 마우스 군별 대변 샘플 내 풍부한 미생물 균총의 분류 계통
위우회술의 위장간 부위별 작용(위장관 부위별 미생물 균총 변화)
단쇄지방산의 변화
수술 실시군과 세균총을 이식받은 무균쥐 모두에서 Acetated, propionate, butyrate의 상대적 비율은 유지되었다.
|
군 |
SCFAs 비율 (Acetate:propionate:butyrate) |
|
SHAM(Sham 수술 실시군) |
75:12:13 |
|
SHAM-R(SHAM군의 세균총을 이식받은 무균 쥐) |
74:11:15 |
|
RYGB(위 우회술 실시군) |
62:27:11 |
|
RYGB-R(우회술실시 군의 세균총을 이식받은 무균 쥐) |
54:30:16 |
SHAM과 그세균총을 이식 받은 쥐에서는 변 중 propionate의 함량이 낮은 반면 위우회술과 그세균종을 이식받은 쥐는 propionate의 함량이 높게 나타났다.
SCFAs농도
[B]: 위 우회술 실시군, sham 수술 실시군, 칼로리제한 sham 수술 실시군에서의 단쇄 지방산 비율
[D]: 위 우회술실시군과 sham 수술군의 세균총을 이식받은 무균쥐에서의 단쇄지방산 비율
에너지 균형과 대사변화의 수반
위 우회술 이후의 체중감소는 음식 및 칼로리 섭취 제한에 따른 칼로리의 흡수억제로 인한 것으로 생각되었으나 최근 위 우회술이 체내 에너지 균형의 기본적 생리와 물질 대사를 바꿈으로써 체중감소 이전 glucose 항상성의 향상, 위장관 호르몬의 증가 그리고 에너지 소비량의 증가와 같은 생리적 변화가 있음이 확인되었다.
이러한 변화는 수술이 위장관 환경의 변화를 유발하고 이러한 환경의 변화가 장 상피세포와 상호 반응하여 에너지균형에 관여하는 신호체계에 영향을 미치는 것으로 추정하고 있다.
장내 세균총과 관련된 최근 연구
위우회술로 인한 장내 미생물, 담즙산 등의 변화가 체내 대사에 기여함으로서 체중감소 효과를 나타난다는 동물실험은 많다.
올해 3월 미시건 대학교 연구팀은 장내 미생물과 담즙산 및 FXR(Farsenoid-X receptor, 담즙산에 의해 활성화되는 수용체)의 연관성을 평가하였다.
FXR를 제거하고 위소매절제술을 실시한 쥐는 수술 후 체중이 줄어들었으나 체중감량 효과를 유지하지 못하고 원상태로 되돌아갔다.
이는 장내 균총이 활성화되었을 때 담즙산 조성을 변화시키고 이로 인해 FXR(Farsenoid-X receptor, 담즙산에 의해 활성화되는 수용체) 신호가 활성화되어 대사적 개선을 나타낸다.
작년 2013년 Gut 지에 발표된 비만쥐 실험을 보면 (의약뉴스 8월 28일자) 메트포르민 또한 장내 미생물군체에 영향을 준다.
고지방식 쥐의 장내 미생물의 군체 중 Anaerotruncus, lactococcus, akkermansia, parabacteroides, odoribacter, alistipes, lawsonia, blautia 및 lactonifactor 등이 감소된 상태이나
메트포르민 투여시 군체가 정상식이 쥐의 군체 조성상태로 회복되며,
고지방식이 쥐에서 감소되었던 goble cell이 증가한다.
이로 인해 goblet cell에서 분비하는 뮤신을 영양분으로 사용하는 akkermansia 미생물 군체도 증가한다.
장내 균총을 변화시킬 수 있는 약제가 향후 비만치료제로서 활용될 가능성 있으며, 메트포르민의 경우 akkermansia 균총 증가와 미생물 세균총 정상화 작용은 위우회수술과 유사한 효과를 나타내므로 체중감소 약물로 개발 가능성에 무게가 실리고 있다.
[근거]