[사진] 울산의대 서울아산병원 미생물학과·융합의학과 권미나 교수, 이소현 박사과정생, 한국식품연구원 김승일 박사.

최근 장내 공생 미생물을 활용한 연구가 활발히 진행되는 가운데, 인체에 이로운 미생물인 프로바이오틱스(유익균)가 장 염증 완화에 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다.

울산의대 서울아산병원 미생물학과(융합의학과) 권미나 교수·이소현 박사과정생, 한국식품연구원 김승일 박사팀이 급성 대장염 쥐에게 사람 유래 프로바이오틱스인 비피도박테리움 아돌레센티스를 주입한 결과 장 염증이 유의하게 감소했다.

연구팀은 유익균인 비피도박테리움이 장 염증을 치료하는 매커니즘을 규명했는데, 이는 유익균의 세포벽을 구성하는 펩티도글리칸이 면역세포인 조절 B세포를 활성화해 항염증 물질인 인터루킨-10의 분비를 증가시키기 때문인 것으로 밝혀졌다.

지금까지 장내 미생물 연구는 조절 T세포에 집중돼, 대다수의 유익균이 조절 T세포를 활성화해 염증을 억제한다는 결과가 많았다. 또한 유익균 비피도박테리움에 대해서도 몸에 좋다고 알려진 사실 외에 비피도박테리움의 어떤 성분이 면역세포를 움직이는지에 대해서는 분자·세포 수준에서 구체적으로 규명된 바가 적었다.

이번 연구는 조절 B세포도 장 면역 항상성을 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 비피도박테리움 균 자체가 아니라 균의 세포벽 성분인 펩티도글리칸이 조절 B세포를 직접 자극해 항염증 물질을 분비시키는 구체적인 면역 조절 경로를 세계 처음 실험적으로 입증해낸 점에서 의의가 높다.

연구 결과는 과학기술논문인용색인(SCI)급 국제 학술지 ‘장내 미생물(Gut Microbes, 5년 평균 피인용지수 13.4)’ 최신호에 게재됐다.

연구팀은 건강한 사람의 대변에서 분리한 비피도박테리움 아돌레센티스 균주를 급성대장염 쥐에게 2주간 매일 투여했더니, 투여군은 대조군에 비해 체중 감소가 크게 억제됐으며 대장 길이도 유지됐다. 현미경 관찰 결과, 대장 조직의 염증 지수와 손상 정도도 확연히 낮은 것으로 나타났다.

투여군에서는 대장과 비장에서 항염증성 물질인 인터루킨-10 수치가 크게 높아졌다. 인터루킨-10은 숙주가 생성하는 대표적인 항염증성 면역조절 물질(사이토카인)이다. 과도하게 활성화된 면역 반응을 진정시키고 염증으로 인한 조직 손상을 줄이는 데 중요한 역할을 한다.

특히 장과 같이 외부 자극에 지속적으로 노출되는 조직에서는 인터루킨-10이 면역세포의 염증성 신호를 억제해 점막 장벽의 손상과 만성 염증 진행을 완화하는 데 핵심적인 기능을 수행한다.

흥미로운 점은 이 항염증 효과가 살아있는 균이 아니어도 유지된다는 사실이다. 연구팀은 열 처리 및 고정 처리한 균에서도 동일한 면역조절 효과를 확인했다. 즉 프로바이오틱스 균 자체가 아니라 균의 세포벽 성분인 펩티도글리칸이 조절 B세포의 인터루킨-10 분비를 선택적으로 유도하는 핵심 물질임을 밝혀냈다. 이 과정에서 펩티도글리칸이 톨유사 수용체(TLR2) 신호를 통해 조절 B세포의 인터루킨-10 생성을 유도한다는 작동 원리도 함께 규명했다.

연구책임자인 권미나 울산의대 서울아산병원 미생물학과(융합의학과) 교수는 “장 염증 질환은 재발과 만성화가 잦아 증상 조절을 위해 항염증제나 면역조절제를 사용하는 경우가 많다. 다만 이러한 치료는 장기 복용에 따른 부작용 우려가 있어 안전한 보조적 관리에 대한 요구가 꾸준히 제기돼 왔다. 이번 연구는 일상적인 프로바이오틱스 섭취나 프로바이오틱스 유래 성분이 장 염증 완화에 기여할 수 있다는 가능성을 제시했으므로, 향후 장 염증 질환의 예방과 보조치료 전략 개발로 활용되길 기대한다”고 말했다.

아울러 “이번 연구가 장 염증을 넘어 면역 반응이 과도하게 활성화되는 자가면역성 질환에서도 면역 균형을 회복하는 접근으로 확장될 수 있는 근거가 되기를 바란다”고 덧붙였다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 중견연구자 및 대학중점연구소 사업으로 진행됐다.