등록일2013-06-04
장내세균총을 조절하고 감염균을 죽이는 바이러스
비만과 장내 세균총과 밀접한 관계가 있다는 연구들이 지속적으로 발표되는데 이어 최근 Nature에는 당뇨병을 지닌 사람과 정상인의 장내 세균총에도 차이가 있다는 연구 결과가 발표되었다.
장내 세균총은 장벽 세포에 필요한 영양분을 공급하여 장관 유지에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 사람이 소화할 수 없는 섬유질을 소화하여 단쇄지방산을 만들어주며 이는 사람의 대사를 조절하게 된다.
반대로 사람은 세균에게 적절한 생존 장소와 지속적인 영양분을 공급함으로써 공생관계를 맺고 살아가는 것이다.
서로 돕는 유전자
사람의 몸에는 인체 세포에 10배에 해당하는 세균이 살고 있다고 한다.
그 세균들에는 사람에게 없는 유전자들이 존재하며 -사람에게도 마찬가지- 그 유전자를 통해 서로에게 필요한 일들을 해 주고 상호 보완을 통해 살아가고 있는 것이다.
결국 사람은 인간이 지닌 23,000개의 유전자 보다 훨씬 더 많은 유전자를 이용하며 살아가는 것이다.
그러나 이러한 세균들이 꼭 이로운 영향만 주는 것은 아니다.
곰팡이의 예를 들면, 우리 발에는 약 200종의 곰팡이가 살고 있다고 한다.
그러나 그 중 절반 정도만이 해로우며 절반 정도는 문제없이 살다가 사망 후에는 생태계를 위한 분해자로서 기여하게 될 것 이다. 그러나 면역체계가 약해지거나 항생제 복용으로 인해 공생세균과 곰팡이 간의 균형이 깨지게 되면 곰팡이 감염이 발생하게 된다.
악역과 선역을 오가는 경우도 있다.
H. Pylori의 경우 위암을 일으키는 발암물질로 밝혀졌지만 H. Pylori의 감염과 아토피 발생과의 반비례 관계를 발표한 논문들을 통해 면역체계 형성에는 긍정적으로 작용한다는 의견들이 있다.
Kerstin Berer 등은 2011년 nature에 발표된 논문에서 평소에는 공생관계인 장내 세균총이 다발성경화증의 발생에 필요하다는 내용을 발표하여 다발성경화증의 발생에 장내세균총이 연관되어있을 가능성을 제기하였다.
저자는 유전자조작을 통해 다발성경화증과 유사한 쥐 실험모델을 만들었다.
이 다발성경화증 모델을 무균상태로 유지하였을 때는 다발성경화증이 발생하지 않았지만 장내 세균총이 있을 경우 면역반응을 촉발하여 신경섬유에 대한 자가면역반응을 형성하였다.
이러한 결과들은 인체와 공생관계에 있는 세균총들이 특정한 조건하에서 인체에 해롭게도 이롭게도 작용할 수 있음을 보여준다.
인체 ? 세균 그리고 ?
최근 PNAS에는 Bacteriophage가 우리를 E. coli와 같은 해로운 세균의 감염으로부터 보호한다는 논문이 발표 되었다.
Bacteriophage는 일종의 바이러스로 세균을 숙주로 하는 바이러스를 말한다. Bacteriophage는 세균을 감염시켜 그 안에서 복제하여 세균을 뚫고 밖으로 나감으로써 그 수를 늘려나간다.
이 과정에서 세균을 죽이게 된다.
저자인 Jeremy Barr 박사는 Bacteriophage가 외부와 접촉하는(예 장점막, 폐점막)점막 부위에 당질을 포함하고 있는 점액(mucus) 성분을 통하여 붙어 있으면서 병원성 균들을 죽이는 새로운 면역체계가 존재한다고 하고 이를 Bacteriophage Adherence to Mucus(BAM)이라고 제안하였다.
또한 “어떤 Bacteriophage는 특정 숙주를 죽이지 않고 유전 물질을 주입함으로써 유전형질을 변형시켜서 다른 Bacteriophage로부터 보호하기도 한다”고 언급하면서 BAM 인체에 이로운 세균들을 보호하면서 해로운 균들은 죽일 것 이라는 가능성을 제기하였다.
이러한 연구 결과는 장관 내 점막층의 붕괴를 동반하는 염증성 대장 질환과 MS의 치료 연구 분야에도 영향을 미칠 것으로 기대하고 있다.
Metagenomics
Metagenome은 “특정 환경에 존재하는 모든 미생물들의 유전체의 집합”을 의미하는 것으로 현대 유전학의 한계점을 극복하기 위해 도입된 것이다.
그 한계점 중의 하나는 “대부분의 미생물들이 실험실에서 인공적으로 배양되거나 분리되지 않는다”는 것이다.
이는 한 곳에 사는 미생물들은 서로간에 복잡하고 다양한 생태학적인 상호작용을 미치고 있으며 이는 그들 집단의 생존을 위해 꼭 필요한 것으로 해석할 수 있다.
결국 그 집단은 끊임없는 상호 교류를 통해 유전자를 서로 공유하고 살아가고 있으며 인간 역시 그 안에 있다.
[근거]
1. Catharine Paddock PhD. "Friendly Viruses" Shield Us From Infection. http://www.medicalnewstoday.com/articles/260841.php
2. Barr JJ, Auro R, Furlan M, Bacteriophage adhering to mucus provide a non-host-derived immunity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 May 20. [Epub ahead of print]
3. Berer K, Mues M, Koutrolos M et al. Commensal microbiota and myelin autoantigen cooperate to trigger autoimmune demyelination. Nature11 Oct 26;479(7374):538-41. doi: 10.1038/nature10554.