바이오인

핵심내용

-임상면역학회지 발표,“ 유산균 투여 동물실험 통해 과민염증반응 억제 확인”

 □ 국내 연구진이 자체개발한 유산균에서 과민 염증반응*을 억제하는효과를 찾아냈다. 다발성경화증*이나 중증근무력증* 같은 과민 염증반응을 동반하는 신경계 자가면역질환에 대한 보조제로 활용될 수 있는 가능성을 제시한 것으로 기대된다.

 * 염증반응 : 면역세포가 세균이나 바이러스 등 외부의 해로운 물질을 제거하는 과정에서 혈관확장, 부종, 통증, 발열 등을 동반하는 면역반응. 조절이 제대로 이뤄지지 않아 과민 염증반응이 일어나는 경우 다양한 질병에 관여함

 * 다발성경화증 : 중추신경계의 자가면역질환. 신경을 감싸고 있는 단백질에 대해 면역반응을 일으켜 중추 신경계 기능 저하 및 하반신 마비 증상을 유도

 * 중증근무력증 : 신경-근육 접합부위의 자가면역질환. 신호전달에 관여하는 아세틸콜린 수용체 단백질에 대해 면역반응을 일으켜 심각한 근무력증을 유발

 ○ 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원을 받은 광주과학기술원 생명과학부 임신혁 교수 연구팀이 하버드의과대학 권호근 박사 등과 공동으로 수행한 이번 연구결과는 임상면역학회지(Clinical Immunology) 최신호(2월 26일)에 게재되었다. 

  (논문명: Amelioration of experimental autoimmune encephalomyelitis by probiotic mixture is mediated by a shift in T helper cell immune response)

□ 연구팀은 자체개발한 유산균 혼합물 IRT5가 장관 면역계에서 과민 염증반응을 억제한다는 연구결과를 토대로 장에서 교육받은 면역세포가 다른 부위에서 일어나는 염증반응도 제어할 것이라는 가설을 세우고 신경계에서의 효능을 연구하기 시작했다.

□ 연구팀이 IRT5 유산균 혼합물을 다발성경화증 모델동물에 투여한 결과 조절 T 세포*가 활성화되는 반면 염증성 T 세포는 활성을 잃는 것을 확인했다. 질병의 발병과 진행도 각각 50%와 30% 가량 완화한다는 설명이다.

 * T 세포 : 인체의 면역반응을 담당하는 세포로 골수에서 만들어져 흉선(thymus)으로 이동, 성숙해 T 세포로 불림. 크게 외부의 침입을 감지하는 조력 - T 세포(helper-T)와 직접 외부물질을 제거하는 살해 - T 세포(killer-T), 그리고 이들 T 세포가 과잉반응하지 않도록 돕는 조절 - T 세포(regulatory T cell)로 나뉜다.

   - 자신의 단백질이나 세포, 조직 등을 외부물질로 오인하는 자가면역질환에서는 염증성 T세포를 조절해주는 조절 T세포의 증식이 줄어들고 기능이 떨어져 과다한 염증이나 면역반응이 나타나는 것으로 알려져 있다.

 ○ 마찬가지로 중증근무력증 모델동물에 투여한 경우에는 아세틸콜린 수용체라는 단백질을 외부물질로 인식하여 분비되는 항체가 50% 정도 감소하는 등 과민 염증반응이 완화된 것을 관찰했다. 
□ 한편 이번 연구결과는 MDLinx*에 소개되었고 미국 키스톤 심포지엄에서 주목을 받았다. 한편 연구팀은 하버드 의과대학으로부터 다발성경화증 환자를 대상으로 하는 공동 임상연구 제안을 받았다. 이외에도 연구팀은 칼텍(Caltech)과 유산균 유래 면역조절물질 규명을 위한 공동연구를 수행할 계획이다. 

 * MDLinx : 최신 의료연구동향을 35개국 수십만 독자에게 배포하는 의학전문저널사이트

 ○ 임 교수는 “유산균을 이용하여 장면역을 조절하면 뇌를 비롯한 몸 전체에서 일어나는 염증성 질환을 제어할 수 있다는 가능성을 제시한 것”이라며 “염증억제 특성을 지닌 유산균을 이용한 신경계 자가면역질환을 제어의 가능성을 제시한 것”이라고 의의를 밝혔다.

상세내용

연 구 결 과 개 요

1. 연구배경

   유산균은 보통 몸에 유익한 살아있는 세균으로서 충분한 양을 섭취할 경우 장 건강 개선을 비롯한 다양한 효능을 갖는 것으로 알려져 왔다. 최근 미국 국립보건원을 중심으로 완성된 HMP(human microbiome project) 연구결과는 우리 몸에 존재하는 약 100조마리(1.5kg) 세균의 다양성과 분포정도를 보여주며 이들이 장질환 뿐만 아니라 아토피, 관절염, 당뇨병과 같은 만성 염증성 질환 및 신경계 질환까지 다양한 질환과 밀접히 연관되어 있음을 제시한다.

   그러나 관련된 연구들에도 불구하고 아직까지 염증 작용을 선택적으로 억제할 수 있는 맞춤형 유산균 선별기술과 평가방법, 유산균에 의해 면역시스템 조절 기작 및 특정 자가면역질환과 같은 단일질환에 효과가 있는지 여부 등에 대해서는 명확한 해답이 없는 상태이다.

2. 연구내용

  ○ 과민 면역 질환 억제 효능을 지닌 맞춤형 유산균의 개발
   연구팀은 이미 과민면역 반응을 억제하는 조절 T 세포의 증식 및 활성을 유도하는 5가지 유산균 혼합물인 IRT5을 개발하여 동물실험에서 관절염과 아토피 진행을 억제할 수 있음을 제시한 바가 있다.

   이번 연구에서는 기존 연구의 연장으로, 장과는 멀리 떨어져 있는 뇌와 신경-근육 접합부위에서 일어나고 염증 반응을 완화시킬 수 있는 가능성을 연구하였다. 중증근무력증은 신경-근육 접합 부위에서 신호전달에 관여하는 아세틸콜린 수용체에 대해 항체가 생겨 일어나는 자가면역질환으로 심각한 근무력증을 유발시켜 삶의 질을 저하시키는 대표적인 질환이다. 다발성경화증은 주로 서구에서 많이 발생하는 중추신경계의 자가면역질환으로 신경 기능 저하를 일으켜 하반신마비 증상을 유도하는 질환이다. 중증근무력증과 다발성경화증은 발병부위는 다르지만, 이들의 병리기작은 많은 유사성을 지니고 있다. 즉 질환의 진행에는 자가항원에 염증성 반응을 매개하는 T-세포의 과민 활성이 관여한다는 점이다.

   연구팀은 IRT5 유산균 혼합물을 투여해 원래부터 몸에 존재하는 면역조절 T-세포의 활성 및 증식을 유도하여 질환에 관여하는 염증성 세포의 불활성화를 유도함으로써 질환 발병 예방 및 진행을 억제할 수 있음을 제시하였다.

  ○ 다발성경화증 발병 및 진행 억제 효과
   IRT5 유산균 투여 후 다발성경화증 동물모델에서 효능을 분석하였다. 그 결과 ▶중증근무력증 임상 수치 개선 ▶하반신 마비 증세 완화 ▶운동성 감소 개선 ▶자가 면역 T 세포 활성 및 질환 매개 염증성 인자들의 감소를 확인하였다. 또한 Hematoxylin and Eosin staining 기법 및 T 세포 특이적 염색법을 활용하여 질병이 발생하는 주된 원인인 중추신경계의 염증반응과 면역세포의 침투정도를 크게 감소시켰음을 확인하였다. 나아가 이러한 효과가 질환억제에 중요한 역할을 하는 IL-10의 증가 및 면역 조절 T세포의 활성 및 생성을 통해 이루어짐을 증명하였다.

  ○ 중증근무력증 발병 억제 효과
   IRT5 유산균 투여 후 중증근무력증 동물모델에서 효능을 분석하였다. 그 결과 유산균 투여에 의해 중증근무력증 임상 수치 개선, 자가 항체 수치 감소, 근무력증 정도 완화, 근육 조직 내에서 질병 발생에 주요한 역할을 담당하는 면역 보체계의 활성화 억제, 아세틸콜린 수용체 파괴를 억제할 수 있음을 확인하였다. 이러한 효능은 RT5 유산균 투여에 따라 면역조절 수지상 세포가 생성되고 말초 림프절 그리고 비장에서 수지상 세포가 발현하는 반 염증성 매개물질, IL-10의 증가 및 면역 조절 T 세포의 기능이 강화되는 것을 증명하였다.

3. 기대효과

    유산균은 장건강 개선에 도움을 주는 등 기호 식품의 범위에 국한되고 있었다. 그러나 연구팀은 항염증 효능을 지닌 IRT5 유산균을 개발하여 면역계를 교육시키고 과민면역반응을 억제시킬 수 있는 면역조절 교사로서의 새로운 개념을 제시하고 있다. 이러한 결과는 다양한 자가면역질환(류마티스 관절염, 제1형 당뇨병, 다발성 경화증, 중증근무력증 등)이나 면역과민질환(아토피, 알레르기 비염, 기관지 천식 등)을 선택적으로 억제할 수 있는 가능성을 제시하고 있어 부작용이 거의 없는 면역 조절제/식품으로 활용이 기대된다.

그   림   설   명

그림 1. 유산균 투여에 의한 다발성경화증 척수내 염증인자 감소 

그림 2. 유산균 투여에 의한 중증근무력증의 근육-신경 접합부내 염증인자 감소

사   진   설   명