항생제, 장내 미생물 그리고 만성질환 간의 연결고리를 밝히기 위한 새로운 관점이 제시됐습니다. 고려대학교 의과학과 김희남 교수와 이효정 박사 연구팀은 장내 미생물이 항생제에 대응해 일으키는 생리적 긴축반응(Stringent response)을 연구했는데요. 이 긴축반응에 대한 대처가 만성질환의 예방과 치료책이 될 수 있어 관심이 집중됩니다.
장내 미생물 구성이 불균형해져?!
일반적으로 항생제는 병원균 감염을 치료하기도 하지만 장내 유익한 균도 함께 죽이는 부작용을 유발합니다. 항생제가 투여되면 대부분의 미생물은 죽지만, 내성을 본래 갖고 있거나, 내성이 새로 생긴 부류는 살아남아 증식하게 됩니다. 동시에 경쟁관계에 있는 유익균은 감소하게 됩니다.
이는 결국 장내 미생물 구성의 불균형으로 이어져, 장내 미생물의 구성을 바꾸게 됩니다. 특히 항생제 내성균은 대부분 돌연변이를 가지고 있어 항생제를 오랫동안 먹지 않아도 장내 미생물 불균형이 쉽게 회복되지 않는다고 합니다. 이 때문에 항생제로 인해 유아기 문제가 발생한 경우 성인이 되어서까지도 문제를 일으킬 가능성도 있는데요.
불균형해진 장 내 세균 중 누가?
김희남 교수팀은 항생제 치료 후 불균형해진 장내 세균 중에서 '긴축반응(Stringent response)'으로 항생제 내성이 발생한 부류에 주목했습니다. 긴축반응이란 박테리아가 영양소 결핍, 항생제와 같은 외부 스트레스를 받게 될 때 정상적인 대사활동은 낮추는 반면 스트레스 적응 활동은 늘리는 반응입니다. 이효정 박사는 <이웃집과학자>와의 인터뷰에서 "긴축반응이란 긴박한 상황에서 성장보다는 생존에 초점을 두는 것"이라며 "이 결과 항생제 내성이 발생하거나, 병원성 증가를 초래한다"고 설명했습니다.
장내 미생물 유전체 서열 분석
긴축반응은 알라몬(alarmone)이라고 하는 일종의 신호전달 물질을 대량으로 발생시킵니다. 알라몬은 다양한 유전자들의 발현을 조절하는 핵심적인 역할을 합니다. 현재까지 세균의 긴축반응은 주로 대장균 등 몇 종을 중심으로만 이뤄졌지만, 김희남 교수 연구팀에서는 장내 미생물들의 유전체 서열을 분석했습니다.
그 결과 장내 미생물도 거의 대부분 알라몬 신호전달 물질을 합성 및 분해하는 기능을 통해 긴축반응을 일으킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 연구진은 이러한 장내 미생물의 특징이 아토피, 당뇨, 고혈압 같은 만성질환을 유발하는 요인으로 작용할 가능성이 있다는 점을 시사했습니다.
"까다롭지만 꼭 필요한 연구"
한편, 장내세균의 긴축반응 연구는 분석 자체가 까다롭다고 합니다. 우선, 대변에서 추출할 수 있는 알라몬(신호전달물질)이 워낙 미량이고 화학적으로 안정적이지 않습니다. 때문에 알라몬 추출이나 농도 측정에 정교한 기술이 많이 필요합니다.
이효정 박사는 "이 분야는 많은 사람들이 고통받는 만성질환과 관련된 요인이 많기 때문에 학계에서 더 많은 관심을 가져야 한다"고 밝혔는데요. 이어 "그렇기 때문에 까다로운 요소들을 감안하면서도 열정 넘치는 연구자들이 더 필요한 분야"라고 소회를 전했습니다.
이번 연구는 미생물학 분야 국제학술지인 <Trends in Microbiology>에 게재됐습니다.
