국내 연구진이 장·혈액·뇌로 이어지는 알츠하이머병 발병의 숨은 조력자로서 미생물 역할을 규명했다.

묵인희 교수(서울대)·배진우 교수(경희대) 연구팀이 알츠하이머병 생쥐 모델에서 장내 미생물 불균형으로 인한 장 누수현상과 염증반응을 확인하고 장내 미생물 조절을 이용한 완화 가능성을 제시했다.

관련 연구에 따르면 알츠하이머병(Alzheimer’s Disease)은 뇌손상으로 인해 심각한 인지 기능의 장애가 나타나는 신경 퇴행성 질환으로 치매의 가장 주요한 원인이다. 뇌 내의 베타 아밀로이드(Amyloid beta, Aβ)와 타우 단백질(Tau)의 축적, 신경세포의 손상 그리고 신경교세포의 과도한 염증성 반응이 특징이다.

최근에는 장과 뇌가 서로 긴밀하게 신호를 주고 받는 장-뇌 축에서 장내 미생물이 장과 뇌 간의 소통을 직접 매개하여 뇌의 발생과정, 감정 그리고 인지기능에도 영향을 준다는 사실이 자폐증, 파킨슨병과 같은 정신 신경계 질환에서 밝혀졌다. 또한, 알츠하이머병 환자의 장내 미생물 조성과 다양성이 정상인과 차이가 있다는 결과가 보고됐다. 하지만 어떠한 경로로 이러한 현상이 일어났는지에 대한 원인 분석은 미흡하다.

한국연구재단에 따르면 연구팀은 알츠하이머성 치매 생쥐모델의 뇌 병변이 악화될수록 정상 생쥐와의 장내 미생물 구성의 차이가 커지는 현상을 통해 장내 미생물과 알츠하이머병과의 연관성을 확인했다.

치매 생쥐모델의 장내 미생물 군집의 종(species) 구성이 정상 생쥐와 다르게 변형, 만성 장 염증반응이 발생하는 것을 확인, 장벽기능 약화가 장내 독소의 혈액 침투를 유발하고 전신적인 염증반응이 증가함을 규명했다.

실제 실험에서는 장내 미생물 균총의 균형이 깨어진 알츠하이머성 치매 생쥐모델에 16주간 주기적으로 건강한 장내 미생물을 투여하는 분변 미생물군 이식(fecal microbiota transplant, FMT)을 통해 장내 환경변화를 유도했다. 그 결과 질환 생쥐모델의 기억 및 인지기능 장애가 회복됐고 뇌 내 특징적인 단백질 축적과 신경세포의 염증반응이 완화됐다.

더불어 장 조직 세포의 퇴화와 혈중 염증성 면역세포 수가 정상 수준으로 회복되어 전신적인 염증 반응이 감소함을 확인했다.

생쥐모델에서 장벽의 누수와 혈액 내 면역세포에 의한 염증반응, 그리고 뇌 병변과의 상관관계를 확인, 장내 미생물 불균형을 바로잡아 알츠하이머병 진행속도를 늦출 수 있음을 보여준 것이다.

묵인희 교수는 “베타 아밀로이드 단백질을 직접 표적으로 하는 의약품 개발이 난항을 겪는 가운데 장-뇌 축과 혈액 면역세포에 주목한 것”이라고 의의를 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터사업, 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행되었으며 영국 위장병학회가 발행하는 학술지 ‘거트’(Gut)에 8월 30일 게재됐다.

※ 논문명 : Transfer of a healthy microbiota reduces amyloid and tau pathology in an Alzheimer’s disease animal model

※ 저 자 : 김민수(충남대학교, 제1저자), 김윤희(서울대학교, 제1저자), 최현정(서울대학교, 제1저자), 배진우(경희대학교, 교신저자), 묵인희(서울대학교, 교신저자) 포함 총 15명