염증성 장질환은 섬유질이 많은 식단, 유익한 장내미생물 생태계 조성 등을 개인맞춤형으로 조절하면 치료될 수 있습니다.
복통, 설사, 체중 감소 등 염증성 장 질환(IBD)의 증상은 환자를 쇠약하게 만들 수 있습니다. 과학자들은 IBD에 유전적 요소가 있다는 것을 알아냈지만, 가족력이 있는 모든 사람이 IBD에 걸리는 것은 아닙니다. 현재까지 IBD로 알려진 크론병과 궤양성 대장염의 환경적 유발 요인은 거의 밝혀지지 않았습니다.
UM의 새로운 연구는 IBD가 발병하는 이유를 설명할 수 있는 식단, 유전자 및 장내 미생물군 사이의 복잡한 상호 작용을 발견했습니다. Eric Martens 박사와 Mahesh Desai 박사 및 제1 저자 Gabriel Pereira, Ph.D., Marie Boudaud, Ph.D. 및 그들의 동료의 실험실에 의해 지도된 최신 연구는 낮은 섬유질 규정식이 장의 점액 내벽을 먹어서 번성하는 점액 분해 박테리아의 증식을 초래한다는 것을 발견한 이전 연구를 기반으로 합니다.
IBD 유전자
일부 사람들의 경우, 인터루킨-10(IL-10) 또는 그 수용체로 알려진 사이토카인(면역 체계에 영향을 미치는 단백질)의 유전적 손실로 인해 유아와 어린이의 IBD가 조기에 발병합니다. 새로운 연구는 동일한 면역 변화를 가진 쥐를 사용하여 이 유전적 연결을 더 면밀히 조사하기 시작했습니다.
이 쥐들 중 일부는 자발적으로 장에서도 염증을 일으켰지만, 중증도의 정도는 다양했으며 특정 박테리아의 존재와 저섬유질 식단으로 인해 악화된 것으로 나타났습니다. 사실, 박테리아가 전혀 없도록 사육된 쥐는 질병의 증거가 없었습니다.
연구팀은 인간 장내 마이크로바이옴 모델의 유무와 생쥐 모델의 식이섬유 함량을 조정해 염증을 높이거나 낮출 수 있다는 사실을 발견했습니다. 더욱이 섬유질이 없는 식단으로 인해 유발되는 염증은 뮤신을 분해하는 박테리아인 Akkermansia mucinphila와 Bacteroides caccae의 증가에 대한 반응으로 증가하는 것으로 나타났습니다.
"이 박테리아는 영양분을 찾기 위해 점액층에서 먹이를 찾기 시작하여 두께와 장벽 기능을 감소시키고 미생물을 숙주 조직에 10-100미크론 더 가깝게 만듭니다. IBD 유전학을 가진 쥐의 맥락에서 그들을 아프게 하기에 충분했습니다"라고 UM 의과 대학의 미생물학 및 면역학 교수인 Martens는 말했습니다.
다이어트 효과
반면에, 섬유질이 풍부한 식단을 쥐에게 먹이면 염증이 발생하는 것을 예방할 수 있었고, 섬유질이 적은 식단을 먹인 쥐를 고섬유질 식단으로 되돌려 놓았을 때에도 염증이 최고조에 달했다가 감소하여 섬유질이 염증에 대한 점액 침식의 해로운 영향을 되돌릴 수 있음을 시사합니다.
그러나 아이러니하게도 IBD는 특히 어린이의 경우 섬유질이 부족한 독점적 경장 영양(EEN)이라는 분유 기반 식단으로 치료되는 경우가 많습니다. 섬유질이 부족함에도 불구하고, 이 식단은 설명할 수 없는 이유로 사람들의 염증을 감소시킨다.
그 이유에 대한 답을 찾기 위해, 연구팀은 IBD 유전자를 가진 쥐에게 투여하기 위해 분유를 건조시켰습니다. 흥미롭게도, 이 생쥐들은 식이요법 후 다양한 수준의 염증을 보였으며, 일부는 EEN 식이요법이 점액 두께를 감소시켰음에도 불구하고 섬유질이 없는 식단을 먹인 쥐보다 염증이 상당히 적었습니다.
연구팀은 EEN 사료를 먹인 쥐에서 단일 분지사슬 지방산인 이소부티레이트(isobutyrate)의 높은 양이 증가하여 염증을 억제할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이소부티레이트는 장내 일부 박테리아에 의한 발효를 통해 생성됩니다. "이러한 독점적인 경장 영양 식단이 사람들에게 작용할 수 있는 방법 중 하나는 특정 박테리아가 유익한 대사 산물을 만들도록 유도하는 것입니다."
이러한 발견에 힘입어 연구팀은 소아 IBD 치료법을 개선하기 위해 식이요법과 박테리아가 어떻게 상호작용하는지 더 자세히 조사하고, 이러한 환경적 유발 요인을 조작하여 이러한 질병의 발병을 잠재적으로 역전시키거나 예방하는 방법에 대한 답을 얻을 계획입니다.
"우리의 발견은 IBD 치료를 위한 잠재적인 새로운 길을 제시합니다. 장내 마이크로바이옴 기능에 영향을 미치기 위해 특정 식이 개입을 맞춤화함으로써 우리는 이러한 박테리아 군집을 조작하여 염증을 완화할 수 있습니다"라고 Pereira는 말했습니다.
이상의 기사는 2024년 3월 20일 MedicalXpress에 게재된 “Fiber, genes and the gut microbiome: Study reveals possible triggers for inflammatory bowel disease”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 추가정보 : https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(24)00060-X
* 정보 출처 : https://medicalxpress.com/news/2024-03-fiber-genes-gut-microbiome-reveals.html
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