약물 기능 방해하는 장 속 세균 찾았다
약물 기능 방해하는 장 속 세균 찾았다
  • 강지희
  • 승인 2019.06.20 19:40
  • 조회수 2116
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약물 참고 이미지. 출처: pixabay
약물 참고 이미지. 출처: pixabay

우리 몸에는 수많은 미생물이 살고 있습니다. 장에도 대장균을 포함한 수많은 미생물이 살고 있는데요. 장 속 미생물이 약물 치료를 방해할 수 있다고 합니다. <Science>에 게재된 논문에 따르면 장에 있는 미생물이 파킨슨 병 치료에 사용되는 약물을 모두 분해해 버린다고 합니다.

 

파킨슨 병과 레보도파

 

파킨슨 병에 걸리면 수의 운동의 작은 떨림으로 시작해 근육 운동의 조정이 점차적으로 악화되다가 움직임을 만들기가 어려워지기 시작합니다. 말기에는 근 경직이 일어나 최소한의 움직임에도 커다란 노력이 요구되죠. 

 

파킨슨 병에 가장 영향을 받는 부위는 흑색질이라고 합니다. 뇌 속 깊은 위치에 존재하며 해부 시 검은색으로 보이는데요. 이는 신경전달물질 도파민 때문입니다. 도파민은 산화될 경우 검게 변하기 때문이죠. 파킨슨 병 환자들은 도파민 생성 세포가 죽는다고 합니다.

레보도파. 출처: Wikimedia Commons
레보도파. 출처: Wikimedia Commons

레보도파(Levodopa, L-도파)는 파킨슨 병 치료에 사용되는 대표적인 약물입니다. 1960년대에 '도파민에 반응하는 세포들이 죽는 것이라면 도파민을 대체할 약물을 투여해보자'는 개념으로 만들어진 약물인데요. 레보도파는 뇌로 들어가 탈카르복실화를 거쳐 도파민으로 전환될 수 있는 화합물입니다. 

 

도파민 신경계는 사람과 동물의 학습과 기억에 관여합니다. 그래서 초기 파킨슨 병 환자는 레보도파를 투여받으면 도파민 신경계가 활성화돼 인지기능이 어느 정도 개선이 가능하다고 합니다. 하지만 레보도파를 복용하면 레보도파의 1~5%만이 실제로 뇌에 도달한다고 합니다. 레보도파의 신진대사를 막기 위해 의사들은 카르비도파(Carbidopa)를 처방해주지만 그래도 56%의 레보도파만이 뇌에 도달한다고 합니다.  

범인은 누구냐?! 출처: pixabay
범인은 누구냐?! 출처: pixabay

하버드대학교에서 화학 및 생화학을 공부하는 Vayu Maini Rekdal 연구진은 인간유전체프로젝트(Human Genome Project)를 참조해 레보도파의 효능을 방해하는 원인이 무엇인지 분석했습니다. 인간 유전체 프로젝트는 사람의 23쌍 염색체에 담긴 약 30억 개의 유전물질의 배열 순서를 알아내는 국제 연구 프로그램입니다. 인간 DNA의 구조, 조직, 기능에 대한 정보들을 찾는 작업이었죠. 

 

연구진은 인간유전체프로젝트를 통해 장에 있는 미생물 중 'Enterococcus faecalis'와 'Eggerthella lenta'라는 두 미생물이 레보도파의 기능을 방해한다고 추측했습니다. 이를 증명하기 위해 연구진은 두 균주의 유전적 요소를 확인했는데요.

 

확인한 결과 Enterococcus faecalis는 레보도파의 탈카르복실화를 촉진해 장 내에서 레포도파를 모두 도파민으로 분해했다고 합니다. 결정적인 증거로는 효소가 있었는데요. Enterococcus faecalis는 PLP-dependent tyrosine decarboxylase(TyrDC)라는 효소를 통해 끊임없이 레보도파를 모두 도파민으로 분해해버렸다고 합니다. 

범인은 네놈이구나! 출처: Wikimedia Commons
네놈이 범인이다! 출처: Wikimedia Commons

Enterococcus faecalis는 장내 구균이자 그람 양성 구균입니다. 항생물질이나 화학요법제 투여 등으로 인한 장내균충 이상이 발생하면 개선해주는 역할을 한다고 하는데요. Enterococcus faecalis는 레보도파를 도파민으로 바꿔 섭취해버립니다.

 

연구진은 또한 카르비도파가 어떻게 레보도파의 기능을 돕는지 동시에 확인했습니다. 카르피도파는 레보도파의 대사에는 도움을 주지 않지만 Enterococcus faecalis를 표적으로 삼아 효소를 억제하여 레보도파가 뇌에서 제 기능을 할 수 있도록 돕는다고 합니다.

 

Eggerthella lenta라는 세균도 레보도파의 기능을 방해한다고 합니다. 몰리브덴 의존 효소를 사용해 도파민을 탈수산화한다고 하는데요. Rekdal의 연구진은 Eggerthella lenta가 어떻게 레보도파를 방해하는지도 연구할 계획이라고 밝혔습니다. 

 

##참고자료##

 


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