성균관대학교 의과대학 정밀의학교실 고아라 교수 연구팀과 스웨덴 예테보리대학교 프레드릭 백헤드 교수 연구팀이 장내미생물 대사체가 당뇨병 약인 메포민의 혈당 조절 실패에 미치는 영향을 규명했습니다.
모든 사람이 같은 약물에 대해 동일한 반응을 나타내지 않으므로 약물의 효능을 증대시키고 부작용을 줄이기 위해서는 약물에 대한 개인별 반응 차이를 유도하는 기작을 이해하는 것이 중요합니다. 연구팀은 장내미생물 대사체인 이미다졸 프로피오네이트(아이엠피)가 당뇨병 약인 메포민의 작용을 억제함을 확인했습니다. 해당 연구는 <Cell Metabolism>에 게재됐습니다.
- 메포민(metformin)
당뇨병 진단 후 1차로 처방받는 약물로 60년 이상 혈당강하제로 이용되는 성분이나 그 작용기작은 명확하지 않습니다.
- 이미다졸 프로피오네이트(imidazole propionate, ImP, 아이엠피)
장내미생물 내 효소인 유라코네이트 리덕테이즈 (urocanate reductase)에 의해 생산되는 아미노산인 히스티딘 유래 대사체입니다. 선행연구에서 당뇨 환자의 장내미생물이 정상 혈당인 사람의 장내미생물에 비해 아미노산인 히스티딘으로부터 높은 농도로 생산하며 당내성을 악화시키는 것으로 보고합니다.
장내 미생물 대사체, 약물과 상호작용한다
기존 연구들은 약물에 대한 개인별 반응성 차이에 기여하는 요소로써 장내미생물 조성의 차이에 집중돼 있었습니다. 그러나 이번 연구에서는 장내미생물 대사체가 약물과 상호작용을 통해 약물의 효능에 영향을 미칠 수 있음을 보였습니다. 참고로 장내미생물 대사체란 장내미생물이 식이 및 약물을 장내미생물 특이적인 효소를 이용하여 변형시키거나 생산해낸 물질을 말합니다.
우선, 아이엠피가 혈당저해제인 메포민 복용 이후에도 혈당이 높은 당뇨환자에서 증가되어 있음을 보였습니다. 또, 아이엠피가 메포민의 신호전달 과정을 저해하여 메포민이 혈당 조절에 실패하는 원인인자일 가능성을 제시했습니다. 더 나아가, 쥐에서 아이엠피의 작용을 억제할 경우 메포민의 효능이 복구가 될 수 있음을 보였습니다.
이번 연구를 통해 장내미생물 대사체인 아이엠피와 당뇨병 약인 메포민의 상호작용을 확인했고 장내미생물 대사체 제어를 통해 당뇨병 약인 메포민의 성공률을 높일 가능성을 제시했습니다. 정밀의학, 맞춤의학에 대한 중요성이 증대되는 가운데 장내미생물 대사체 제어를 통한 약물에 대한 개인별 반응성 조절의 실마리가 될 수 있을 것으로 기대됩니다.
##참고자료##
- "Microbial imidazole propionate affects responses to metformin through p38ɣ-dependent inhibitory AMPK phosphorylation", Cell Metabolism(2020)
