대한치매학회, 소식지 통해 최신 논문 소개
마이크로바이옴 (microbiome, 장내총세균총)이 4차 산업혁명 바이오생명공학분야 중 미래 신성장 산업으로 주목받고 있다.
마이크로바이옴은 소화기관에 분포하는 세균 총들의 총합으로 인체 내 에너지추출, 비타민생성, 면역체계의 형성 등에 관여한다.
우리 장속에 있는 미생물들 중 어떤 균이 어떤 대사산물을 배설하고 있는지가 건강과 아주 직접적인 관계가 있음이 밝혀지고 있다.
마이크로바이옴은 알츠하이머 병의 기전에 상당 부분 관여한다는 연구들이 발표되고 있어 의학계의 관심도 높다.
이같은 상황에서 대한치매학회는 소식지를 통해 이같은 내용을 담은 논문(Gut microbiome alteration in Alzheimer disease)을 소개했다.
특히 최근 치매치료제를 개발하는 제약사들의 임상의 잇따른 실패로 돌아가면서 새로운 대안이 될 가능성이 있어 이목이 집중되고 있다.
Gut microbiome alteration in Alzheimer disease BACKGROUND= 마이크로바이옴 구성은 과민성대장증후군, 비만, 당뇨병 등과 관련이 있는 것으로 알려져 왔으나 최근 뇌-장 축 (brain-gut axis)이라고 불리는 중추신경계와의 연결로 자폐증상, 파킨슨병, 알츠하이머 병 등의 뇌 질환과 연관이 있다고 보고되고 있다. 치매와 관련된 선행연구들을 살펴보면 염증을 촉진, 억제와 관련이 있는 장내총세균을 분석한 결과 아밀로이드 PET검사 양성인 참가자에서 그 구성이 변한 보고가 있다. 또 동물실험에서 마이크로바이옴을 조작한 쥐 연구에서 뇌의 아밀로이드 침착에 영향을 미친다고 한다. 하지만 선행 연구들은 알츠하이머병의 전체 마이크로바이옴을 조사한 포괄적인 연구는 현재까지 없었다. 이 연구는 알츠하이머 병 환자에서 대변검사를 통해 마이크로바이옴을 분석하고 CSF의 알츠하이머 병 생체표지자 (biomarker)와 비교하고자 했다. METHODS= 25명의 알츠하이머 병으로 진단된 환자와 치매 증상을 보이지 않는 94명의 정상인이 연구에 등록됐다. 대변을 채취한 후 bacterial 16s rRNA gene의 sequencing을 계통적(taxonomic)으로 분류해 genus, family, phylum 단위로 구성이 많은 균들을 조사했다. 전체 마이크로바이옴의 총 양 (richiness)과 개인 양의 다양성인 alpha diversity, 피험자간의 다양성을 확인하는 beta diversity를 알아봤다. 모든 참가자들에서 뇌척수액 (cerebrospinal fluid)를 채취해 Aβ42/Aβ40 ratio, phosphorylated tau (p-tau), p-tau/Aβ42 ratio를 측정했다. CSF의 생체표지자와 상대적으로 많은 분포를 보인 세균 총들의 상관관계를 비교했다. RESULTS= 알츠하이머병 환자와 대조군과의 비교 연구에서 마이크로바이옴을 구성하고 있는 균 주의 종류는 phylum과 genus에서는 두 군에서 그 구성의 차이가 없었으나 전체적인 총 양이나 alpha diversity 가 알츠하이머병에서 감소돼 있고 beta diversity가 두 군에서 확연히 차이가 보였다. 알츠하이머병 환자는 Phylum level에서 Firmicutes와 Actinobacteria가 감소돼 있고, Bacteroidetes 가 대조군에 비해 풍부했다(Figure 1). Genus level에서 6종류가 알츠하이머 군에서 풍부했고 7 종류가 부족했다. CSF 생체표지자와의 상관관계에서 6종류의 풍부한 균주가 많을수록 7종류의 부족한 균주가 적을수록 아밀로이드 burden이 더 심했다 (Figure 2).  DISCUSSION= 이 연구는 알츠하이머 병의 마이크로바이옴을 포괄적으로 비교하고 분석한 연구로 정상군과 그 구성비율이나 균의 종류들의 분포 비율이 다름을 확인했다. 마이크로바이옴 총 양이나 diversity가 정상인에 비해 차이가 나는 것은 파킨슨병, 당뇨병, 과민성대장증후군과 유사하게 나타나는 소견이다. 또 균 구성의 변화는 아직 기전이 명확하지 않으나 뇌-장 축을 통해 뇌의 병리학적인 변화를 일으킨다는 사실을 시사한다. Phylum군 중 Firmicutes의 저하는 당뇨병에서도 나타나는 현상으로 알츠하이머 병의 위험인자가 당뇨병인 점과 연관이 있을 것으로 보인다. Bacteroidetes는 그람 음성 세균에 둘러싸여 있는데 세포막은 lipopolysaccharide(LPS)로 구성돼 있으며 이 LPS가 아밀로이드와 타우 단백질의 응집을 촉진시키는 것으로 보고돼 있다. Actinobacteria 에는 genu level에서 Bifidobacterium이 속해 있는데 이는 항염증(anti-inflammatory) 효과를 가지고 장내에서 혈액으로 세균이 전이 (translocation)를 감소시키는 것으로 보고되고 있다. CSF에서의 생체표지자와의 상관관계에서 genu 군에서 풍부한 균 종들은 더 풍부할수록 아밀로이드 단백질의 침착과 양의 상관관계를 갖는 것으로 확인됐고 치매가 없는 대조군 에서도 이러한 상관관계는 일관되게 보였다. 특히 Dialister, SMB53균종이 음의 상관관계가 뚜렷하게 보였는데 이는 이러한 균 종이 알츠하이머의 병리를 예방하는 효과를 가질 수 있음을 의미한다고 볼 수 있다. 연구에서 장내 마이크로바이옴 변화가 알츠하이머병의 기전에 영향을 미치는 것을 확인하였고 차후 치료의 영역으로 발전될 수 있음을 시사한다. |
디멘시아뉴스 최봉영 기자(bychoi@dementianews.co.kr)
