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장내 세균총과 노화

[엠디저널]1970년대 노화에 따른 장내 세균총의 변화가 고전적 배양법으로 연구하여 나이가 들면서 비피더스균은 감소하고 장구균이나 클로스트리디움의 증가가 알려졌다. 최근 메타게놈 분석법의 발전으로 장내 세균의 전모가 밝혀지고 있다. 특히 차세대 시퀀서를 이용한 정상인의 연령 별 장내 세균총 분석 결과, 유아기에 가장 많던 Actinobacteria는 점차 감소하고, 60세 이상 고령자에서는 Proteobacteria 문 점유율이 크게 증가하는 것으로 알려졌다. Proteobacteria 문에 속하는 균종은 각종 질환 발생에 관여하므로 장내 세균총 변화가 고령자의 질환 발생(노화 관련 병태)에 관여할 가능성이 시사되고 있다.

개체의 노화가 장내 세균총을 변화시키는 요인의 하나라고 생각할 수 있지만, 반대로 노화에 따른 장내 세균총 변화가 다시 숙주의 세포 노화를 촉진하는 요인이 될 수도 있다. 노화에 따른 세균총 변화(dysbiosis)는 만성 염증, 신경 변성 질환, 인지 기능 저하, 쇠약, 1형 및 2형 당뇨병, 비알코올성 지방성 간질환이나 심혈관 질환 등 모든 노화 관련 질환의 중요한 요인이 되기 때문이다.

이렇게 노화 관련 질환을 일으키는 장내 세균군의 존재가 알려진 한편으로, 숙주를 장수하게 만드는 장내 세균도 생각할 수 있다. 이탈리아 볼로냐 대학 연구팀은, 69명을 연령 별로 4개 그룹(22-48세, 65-75세, 99-104세, 105-109세)으로 나누어 장내 세균총을 분석했다. 그 결과 105세 이상 장수 그룹에서는 다른 그룹에 비해 Akkermansia 속이나 Bifidobacterium 속의 비율이 증가되어 이런 장 내 세균이 숙주의 장수에 관여할 가능성이 있다고 발표했다. 반대로 말하면 이런 균이 없으면 단명할 것이며, 만약 이런 균을 보충하여 장수할 수 있다면 노화 방지의 획기적 계기가 될 것이다. 한편 중국 광서대학 연구팀은 100세 이상의 장수자에서 Ruminococcus 속과 Clostridium 속의 비율 증가를 보고했다.

이상과 같이, 지역에 따라 장수자에서 볼 수 있는 장내 세균총이 다른 것이 시사되며, 노화에 동반한 장내 세균총 변화가 식습관, 생활 습관이나 유전적 배경에 의해서도 제어되는 것을 시사하므로 인종별, 국가별 분석을 통해 장수 세균총 발견이 필요하다. 그렇다면 장내 세균총 변화 노화는 어떤 관계가 있을까? 노화에 동반한 면역 노화나 내분비계·대사계의 저하 중에는, 만성 염증을 기반 병태로 한 노화 염증(inflammaging)이 노화 관련 질환의 발생과 악화에 관여한다고 생각한다. 실제로 고령자의 혈중 사이토카인 양이나 조직에서 염증 촉진 시그널 활성화가 있다. 경미한 염증 상태에 항상 노출되면 동맥경화나 당뇨병 등 노화 관련 질환 발생 위험을 높인다.

최근 장내 세균학의 발전으로, 장내 세균이 숙주의 생체 항상성 유지와 밀접한 관련이 있다는 것은 정설이 되었다. 고령자에서는 장관 내 생리 작용의 저하(위 기능 장애, 위산 분비능 저하나 장 신경계의 변성 등)가 나타나며, 장내 세균의 다양성이나 조성 저하와 관련되는 것이 밝혀지고 있다. 즉 노화에 동반한 세균총 변화가 만성적 염증을 일으키는 동시에, 장관 관련 질환(Clostridium difficile 염증)과 장관비관련 질환(죽상 경화증, 대사증후군 등)과 같은 노화 관련 질환의 발생에 영향을 미친다는 설명이다. 이러한 노화 염증이 직접적으로 장내 세균총 변화를 유도한다고 캐나다 맥마스터 대학 연구팀이 밝혀냈다. 고령 마우스(18개월령 이상)의 혈중에는 염증성 사이토카인인 TNF-α나 1L-6 가 높으며 이런 만성 염증 환경에서 장관 투과성 항진(leaky gut)과 마크로파지의 탐식능 저하가 나타났다. 장내 세균이 없는 무균 마우스는 어린 마우스나 고령 마우스의 혈중 TNF-α나 IL-6 농도가 같았다. 노화에 따른 장내 세균총 변화가 숙주에 노화 염증을 일으키는 것으로 생각할 수 있다. 고령 마우스와 젊은 마우스의 장내 세균총의 메타게놈분석 결과, 고령에서 Ruminococcus 속이나 Clostridium 와 같은 Frimicutes 문에 속하는 균이 증가하고 Akkermansia 속이나 Alistipes 속 균은 감소했다. 고령 마우스의 장내 세균총을 무균 마우스에 이식한 결과 혈중 염증성 사이토카인 농도 증가와 장관 투과성의 항진 등 고령 마우스에서 관찰된 노화 염증 표현형이 나타났다.

사람에서도 노화에 따라 장내 세균총 변화가 있으며, 특히 75세 이상 고령자에서 Clostridium difficile 검출이 높아 염증성 장질환 위험이 증가하는 것으로 알려졌다. 고령화 사회를 맞이하여 안티에이징 의학의 중요성이 강조되고 있으며, 생활 요법의 하나로 장내 세균총 연구가 기대 된다.

<다음호에 계속>

김영설  emd@mdjournal.net

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