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당뇨치료제 메트포르민과 장내 세균총

 

2형 당뇨치료제인 메트포르민은 단쇄지방산 생산과 장내 대장균 활성화를 유도함을 확인하였으며, 해당 연구는 덴마크 코펜하겐대 Oluf Pedersen 연구팀이 진행하여, “Nature”지에 게재되었다.

제2형 당뇨병 환자들을 대상으로 한 기존의 2건의 메타지놈 연구를 통해 장내 세균의 불균형과 당뇨병과의 연관성에 대해 다양한 결론을 내릴 수 있었으며, 최근 연구에서 덴마크, 스웨덴, 중국인 2형 당뇨병 환자와 정상인 총 784명을 대상으로 장내 세균총에 대해 분류학적, 기능적 분석을 진행하였다.

메트포르민 비치료군과 정상 대조군의 균총 구성에 대한 분석 결과

정상군과  메트포르민 비치료군과의 균총 구성에 대한 분석 결과, 메트포르민 비치료군은 Roseburia spp., Subdoligranulum spp., Clostridiales spp. 와 같은 부티르산을 생산하는 것으로 알려진 균총이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 기능적 모듈 분석에서는, Catalase, ribose, glycine, tryptopan degradation 이 활성화된 반면, threonine, arginine degradation, pyruvate synthase는 감소함을 확인하였다. 메트포르민 비치료군에서의 장내 균총의 변화는 이상혈당증의 단순한 효과라기 보다는 직,간접적으로 2형 당뇨의 원인이나 진행과 관련되어 균총이 변화되었을 것이라 보고있다.

[그림1] 메트포르민 비치료군과 정상대조군에서의 장내 세균총 구성 및 특징

메트포르민에 대한 장내 세균총의 변화

다른 당뇨병 치료제에서의 종의 분류학적 차이를 보이지 않는 것과는 달리 (그림2),

[그림2] 다른 당뇨병 치료제에 따른 장내 균총의 분석

 메트포르민으로 치료한 경우, Escherichia spp.는 증가하고, Intestinibacter spp. (Intestinibacter는 산화적 스트레스에 저항성을 가지고 있으며, 퓨코스 및 점액 분해, 설파이트 감소와 관련)는 감소함을 확인하였다.(그림3)

[그림3] 단쇄지방산 합성을 포함한 장내 세균총과 메트포르민의 관련성

메트포르민의 치료효과 및 장내 대장균으로 기인한 부작용

메트포르민의 부작용으로써 장내 불편감 및 복부팽창은 LPS합성에 관여하는 대장균으로부터 생기며, 이는 수소의 생산을 활성화하여 황화수소의 생산을 높여 복부팽창을 일으키거나 담즙산의 흡수를 감소시킴으로써 설페이트의 감소를 유도하여 장내 불편감을 유도한다. 또한 글루코오스 조절에 있어 장내 세균은 메트포르민 치료를 통해 부티르산 및 프로피론산을 활성화시킴을 확인하였고(그림 4), 마우스를 이용한 시험에서도 단쇄지방산의 생산은 보완 메커니즘을 통해 장내 글로코오스 신합성을 유도함을 보여주었다.

[그림4] 메트포르민의 효과 및 부작용에 대한 장내 미생물 대사 모식도

해당 약물 뿐 아니라 인간 질병과 관련되어 사용되어지는 의약품과 장내 세균 불균형에 대해 연구가 활발해질 것으로 기대된다.

[근거]

Disenangling type2 diabetes and metformin treatment signatures in the human gut microbiota, Kristoffer Forslund et al., Nature. Published online 2 Dec 2015.