바이오인

핵심내용

항생제가 장내 미생물에 남긴 상처가 오래가는 이유

□ 항생제와 장내 미생물, 인체 만성질환을 연결짓는 비밀이 밝혀졌다. 김희남 교수와 이효정 박사(고려대학교) 연구팀은 장내 미생물이 항생제에 대응해 일으키는 생리적 긴축반응을 규명하고, 이 긴축반응에 대한 대처가 만성질환의 예방과 치료책이 될 수 있음을 설명했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

□ 항생제는 병원균 감염을 치료하는 데에 반세기 이상의 긴 세월동안 사용되어 왔다. 그러나 항생제는 병원균 뿐만 아니라 인간의 건강에 절대적으로 중요한 장내 유익균도 함께 죽이는 부작용이 있다. 또한 항생제로 인한 장내 미생물의 피해는 수 년이 지나도 쉽게 회복되지 않고, 고혈압, 당뇨, 아토피 등 만성질환으로 이어질 수 있다.

□ 연구팀은 장내 미생물이 스스로 일으키는 생리적인 반응 때문에 이들 구성의 불균형이 고착된다고 밝혔다.

 ㅇ 구체적으로, 항생제의 위협을 받으면 장내 미생물은 생존하기 위해 생장을 억제하고 항생제 내성이 생겨난다. 항생제 남용 시 이들 내성균이 늘어나면서 장내 미생물 구성에 심각한 불균형이 생긴다.

 ㅇ 특히 항생제 내성균은 대부분 돌연변이를 갖고 있어서 항생제를 오랫동안 먹지 않아도 왜곡된 미생물 구성이 쉽게 회복되지 않는다. 이런 장내 불균형이 만성 질환의 원인이 되는 것이다.

□ 김희남 교수는 “이번에 제기된 장내 미생물 긴축반응 모델은, 장 속에 깊은 상처를 남기는 요인을 이해하고 만성질환의 예방과 치료 방향을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다”며, “장내 미생물에 관한 집중적인 연구를 통해, 현대인이라면 누구도 자유롭지 않은 만성질환의 공포에서 벗어날 수 있도록 노력해야 할 것”이라고 밝혔다.

□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 바이오‧의료기술개발사업 등의 지원으로 수행되었다. 학계의 전문가들을 직접 초빙해 논문을 싣는 미생물학 분야 국제학술지 미생물학의 트랜드(Trends in Microbiology)에 7월 17일 게재되었다.

상세내용

󰊱 주요내용 설명

□ 논문명, 저자정보

논문명
Antibiotic Scars Left in the Gut Microbiota by Stringent Response

저  자
김희남 교수(교신저자, 고려대학교), 이효정 박사(제1저자, 고려대학교)

□ 연구의 주요내용

 1. 연구의 필요성
  ○ 항생제는 병원균에 의한 감염을 치료하는 데에 필수적인 요소이지만 인간의 건강에 절대적으로 중요한 장내의 유익균들도 함께 죽이는 심각한 부작용을 초래한다.
  ○ 이미 반세기 이상 항생제는 전 인류를 대상으로 대량으로 사용됐고, 그 결과 심각한 부작용들이 나타나고 있다. 그 예로, 산업화가 일찍 시작된 선진국들을 시작으로 현대인들은 고혈압, 당뇨, 아토피 등 각종 만성질환에 취약해진 모습을 보인다.
  ○ 지난 10여 년간 활발하게 진행된 세계의 장내 미생물 연구는 이들 미생물의 불균형이 만성질환의 중요한 근원임을 증명했고, 항생제로 인해 초래된 불균형이 오랜 시간이 지나도 치유되지 않고 유지되는 성향이 있다는 것도 발견했다. 그러나, 이러한 현상이 어떻게 일어나는지는 전혀 밝혀지지 않았다.

 2. 연구내용
  ○ 항생제에 노출되면 세균들은 살아남기 위해 긴축반응(stringent response)을 하는데, 이때 알라몬(alarmone)이라고 하는 일종의 신호전달 물질이 많이 만들어지면서 다양한 유전자들의 발현을 조절하는 중심적 역할을 한다.
  ○ 현재까지 세균의 긴축반응 연구는 주로 대장균 등 몇 종을 중심으로만 이루어졌지만, 김희남 교수는 장내 미생물들도 긴축반응을 할 것으로 예상하고, 현재까지 알려진 장내 미생물들의 유전체 서열들을 모두 분석하였다. 그 결과 인간의 장내 미생물들도 거의 모두 알라몬 신호전달 물질을 합성 및 분해하는 기능이 있어서 긴축반응을 왕성하게 일으킬 수 있다는 것을 발견했다.
  ○ 김희남 교수는 또한, 장내에서 인체와 왕성하게 상호작용을 하는 세균들이 정교한 알라몬 조절 기능을 가진 것도 확인하여, 장내 미생물의 긴축반응이 인체의 건강과 질환에도 매우 중요한 역할을 할 것이라는 예측을 했다.

 3. 연구성과/기대효과
  ○ 이 연구의 성과는 김희남 교수가 박사후연구원 이효정 박사와 함께, 장내 미생물이 항생제에 노출될 때 생존을 위해 일으키는 긴축반응(stringent response)의 결과로서 장내에 불균형이 고착되고, 이로 인해 인체가 오랜 세월 각종 만성질환에 취약하다는 모델을 제시한 것이다.
  ○ 구체적으로 긴축반응의 결과로 항생제에 내성(tolerance)을 갖는 세균들이 생기게 되고, 이들 내성균들이 과도하게 늘어날 때 장내 미생물의 전체 구성에 심각한 왜곡이 일어날 수 있다는 것이다. 이 항생제 내성 세균들은 대부분 돌연변이를 갖고 있어서 항생제를 오랫동안 먹지 않더라도 장내에 유지되어 왜곡된 미생물 구성이 쉽게 회복되지 않는다. 이런 불균형의 장내 미생물이 만성질환들의 원인이 되는 것이다.
  ○ 김희남 교수가 제시한 장내 미생물의 긴축반응 모델은 장내에 깊은 상처를 남기는 요인을 이해하고 만성질환의 예방과 치료책을 연구할 수 있는 방향을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다. 또한, 장내 미생물의 구성변화에 집중하고 있는 종래 연구의 시야를 넓히고, 장내 미생물과 질환들과의 관계를 규명하는 데에 있어서 세균들의 생리학적 이해가 필수적임을 강조하였다는 점에서도 큰 의미가 있다.

󰊲 그림 설명

(그림) 항생제가 장내 미생물에 남긴 상처는 오래 유지된다.
항생제는 인류의 건강을 지키기 위해 필수적인 요소이지만, 장내의 유익균들에게 깊은 상처를 입히기도 한다. 장내 미생물의 긴축반응에 의해 발생한 내성균들이 과도하게 증가할 경우 장내 미생물 구성을 심각하게 훼손할 수 있다. 이 훼손된 구성은 오랜 기간 유지되기 때문에 아기 때 문제가 발생할 경우 성인이 되어서도 문제를 일으킬 수 있다.

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