우리 몸의 위장관 전체에서 장내 미생물과 조직 줄기세포가 어떻게 상호작용하며 장 점막의 재생과 질병 발생에 영향을 미치는지가 체계적으로 정리됐다.
그동안 대장 중심으로 이뤄졌던 연구 범위를 위와 소장까지 확장했다는 점에서 의미 있는 성과로 평가된다.
연세대학교 의과대학 의생명과학부 남기택 교수와 한양대학교 ERICA 바이오신약융합학부 정행등 교수 연구팀은 위, 소장, 대장을 아우르는 위장관 전반에서 장내 미생물과 조직 줄기세포 간 상호작용 메커니즘을 종합적으로 정리한 연구 결과를 31일 발표했다.
위장관은 음식물의 소화와 흡수를 담당하는 기관이면서 동시에 체내 미생물의 약 90%가 공생하는 거대한 생태계다.
이들 장내 미생물은 면역 조절, 대사 균형 유지, 신경 기능 등 전신 건강에 폭넓게 관여하며, 위장관 점막의 빠른 재생은 조직특이줄기세포에 의해 정밀하게 조절된다.
최근 연구에서는 장내 미생물이 단순히 공존하는 존재를 넘어, 다양한 대사산물을 통해 숙주의 줄기세포와 직접 신호를 주고받으며 조직 재생과 염증, 암 발생 과정에까지 관여한다는 사실이 밝혀지고 있다.
다만 기존 연구는 미생물 밀도가 높은 대장에 집중돼 있었고, 강한 산성 환경으로 인해 상대적으로 연구가 적었던 위를 포함한 통합적 분석은 부족한 상황이었다.
연구팀은 이번 종설을 통해 위장관 전반에서 미생물과 그 대사산물이 줄기세포의 휴지기, 증식, 분화를 조절하는 공통적이면서도 부위 특이적인 기전을 정리했다.
장내 미생물이 생성하는 단쇄지방산(SCFAs), 트립토판 유래 인돌, 숙식산, 2차 담즙산 등이 줄기세포의 운명을 결정하는 핵심 신호 전달체로 작용한다는 점을 중심으로, 미생물 대사산물과 줄기세포 간 상호작용 구조를 체계화했다.
위장관 부위별 차이도 구체적으로 제시됐다. 위에서는 공생 미생물이 생성하는 부티레이트가 GPR43 수용체를 통해 위 주세포, 즉 예비 줄기세포의 휴지기 상태를 유지시키고 비정상적인 증식을 억제함으로써 암 발생을 억제하는 역할을 하는 것으로 정리됐다.
반면 소장과 대장에서는 미생물 대사산물이 상피세포뿐 아니라 파네스 세포, 선천면역세포(ILC3) 등 줄기세포 주변의 ‘니치’ 환경을 조절해 간접적으로 줄기세포 활성을 조절하는 복합적인 경로가 강조됐다.
연구팀은 동일한 대사산물이라도 농도와 작용 환경, 세포 상태에 따라 조직 재생을 촉진할 수도, 반대로 암 발생을 유도할 수도 있다는 점에도 주목했다.
정상 조직에서는 항암 효과를 보이지만 특정 조건에서는 종양 성장을 촉진할 수 있는 ‘부티레이트 역설’을 심층 분석해, 향후 미생물 기반 치료 전략 수립 시 고려해야 할 중요한 기준을 제시했다.
남기택 교수는 “이번 연구는 위장관 전체를 대상으로 미생물과 줄기세포 간 상호작용을 통합적으로 정리했다는 데 의미가 있다”며 “상대적으로 연구가 미진했던 위 영역에 대한 이해를 넓히고, 위암과 대장암 등 소화기암이 미생물 불균형과 대사산물 신호 이상과 밀접하게 연관돼 있음을 확인했다”고 설명했다.
이어 “유익균이나 미생물 유래 대사물질을 활용한 점막 재생 치료와 암 줄기세포 표적 치료 전략 개발의 이론적 기반이 될 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 국제학술지 Gut Microbes(IF 12.2)에 게재됐다.
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