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BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 22-25

폐 마이크로바이옴의 뇌질환 조절 기전 규명

◇ 인체 내 공생하는 마이크로바이옴의 다양한 역할이 규명되는 가운데, 최근 폐에 존재하는 마이크로바이옴의 기능에 관한 관심이 증가. 최근 연구에서 폐 마이크로바이옴 조절에 의한 다양한 뇌신경 염증질환 조절의 치료법 개발을 위한 주요하면서도 새로운 관점을 제시

▸주요 출처 : Nature, The lung microbiome regulates brain autoimmunity 2022.2.23

▣ 최근 폐 마이크로바이옴에 의한 다발성경화증(multiple sclerosis, MS)의 신규 발병 기전 규명

 ○ 인체 내 공생하는 마이크로바이옴의 다양한 역할이 규명되는 가운데, 최근 폐에 존재하는 마이크로바이옴의 기능에 관한 관심이 증가

   - 폐 마이크로바이옴은 장 마이크로바이옴에 비해 단순하고 적은 수로 존재하지만, 천식, 폐 섬유화, 암 등의 질환과 연관성이 있다고 규명

 ○ 흡연, 호흡기 감염과 같은 폐의 이상은 다발성경화증(multiple sclerosis, MS)* 유발의 주요 위험인자 중 하나로,

   - 폐에 존재하는 활성화된 T 면역세포가 신경계로 이동하여 자가면역 반응을 일으켜 신경계를 손상시키는 기전이 알려져 있었으나,

   - 폐 마이크로바이옴에 의한 뇌신경계 MS 발병과의 연관성은 알려지지 않았음

    * 중추신경계의 탈수초화(demyelination)에 의한 자가면역성 신경퇴행질환

 ○ 최근 연구에서 마우스의 MS 모델인 lung EAE 모델*을 사용하여 폐 마이크로바이옴에 의한 뇌신경계 병증 조절 기능을 확인

    * lung EAE(experimental autoimmune encephalomyelitis, 자가면역 뇌척수염) 마우스 모델 : 수초화 단백질(Myelin Basic protein, MBP) 특이적 T 면역세포와 MBP의 각각 정맥 및 폐 주입에 의해 제작하는 마우스의 다발성경화증 모델

   - 마우스 EAE 모델에 항생제인 네오마이신(neomycin) 저용량(1mg)을 폐 특이적으로 처리하여 폐 마이크로바이옴을 변화시켰을 때 뇌신경계의 EAE 증상이 거의 완화되는 것을 관찰

 ○ 네오마이신 처리에 의한 폐 마이크로바이옴의 변화는 폐에 존재하는 T 면역세포의 활성화 또는 증식이나 뇌의 침투를 위한 이동 능력에는 영향을 미치지 않으나,

   - 뇌신경계 내에서의 T 면역세포의 증식에 영향을 미치는 것으로 조사되어 폐 마이크로바이옴이 EAE에 미치는 영향은 폐 자체가 아닌 뇌신경계 내에서의 면역활성을 조절하는 것으로 파악

 ○ 네오마이신 처리에 의해 변화된 폐 마이크로바이옴은 뇌신경계 내 주요 면역세포인 미세아교세포(microglia)의 활성을 억제하며, 전사체 분석을 통해 미세아교세포의 인터페론 타입 I 신호전달체계(IFN type I signaling pathway)의 유전자군의 발현 변화와 밀접한 관련이 있음을 확인

   - 이러한 결과는 이전 연구에서 검증된 뇌신경계 내에서의 인터페론 타입 I 신호전달체계 활성화에 의한 EAE 억제 효과와 일치되는 결과

< 폐 마이크로바이옴에 의한 정상 및 자가면역반응 시 뇌신경계의 면역반응 조절 기전>

출처 : Nature, The lung microbiome regulates brain autoimmunity, 2022.2.23.

 ○ 폐 마이크로바이옴에서 네오마이신 처리로 주요하게 변화하는 공생 미생물군은 그람음성균인 Bacteriodetes 문(phylum)에 속하는 Prevotellaceae, Muribaculaceae, Rikenellaceae 과(family)의 증가가 두드러지며, 그 중 Prevotellaceae melaniogenica과 EAE 경감 효과의 연관성을 확인

    - 또한, 네오마이신 처리 시 그람음성균의 주요 세포벽 성분인 LPS(lipopoly saccharides)가 기관지폐포세척액(branchioalveolar lavage fluid, BALF)에서 증가하며, 폐에 LPS의 직접적인 처리 시 EAE 감소 효과를 확인

...................(계속)

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