항생제로 인한 병원성 세균 감염 저항성 약화원인 규명

윤상선 연세대 교수, '네이쳐 커뮤니케이션'에 연구결과 게재







[한의신문=강환웅 기자]항생제 복용은 장내 미생물 군집 변화와 함께 미생물에 의해 생산되는 대사산물의 변화, 세균 신호 전달물질의 감소 등을 유발해 인체의 장 면역시스템을 약화시켜 다양한 질병의 원인이 될 수 있다고 알려져 있다.



특히 입원환자의 항생제 치료과정 중 발생하는 의료 관련 감염병인 클로스트리디움 디피실감염증(이하 CDI)은 최근 급속도로 늘어나 미국에서만 연 평균 2만 9000명의 사망자를 발생시키고 있다.



이와 함께 항생제 복용과 관련이 높은 것으로 알려진 염증성 장 질환 및 살모넬라 등의 감염성 질환도 점차 사회적 문제로 대두되고 있어 이에 대한 원인을 규명하고 치료하는 방법을 찾기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.



이런 가운데 윤상선 연세대 교수 연구팀은 광범위한 항생제를 지속적으로 복용할 경우 병원성 세균 감염에 대한 저항성이 약화되는 원인이 장내에 존재하는 마이크로바이움의 변화에 의한 것이라는 것을 규명했다고 지난 20일 밝혔다.



이번 연구결과는 '네이쳐 커뮤니케이션(Nature Communications)' 13일자에 게재됐으며, 장내 세균 감염에 대한 숙주의 저항력을 감소시키는 원인 미생물과 유전자를 찾아내 장 관련 질환의 새로운 바이오마커를 제공할 수 있게 될 것으로 기대되고 있다.



연구팀은 암피실린, 반코마이신, 스트렙토마이신, 클린다마이신 등의 광범위 항생제에 처리된 실험용 쥐가 대표적 병원성 세균 중 하나인 콜레라균에 의한 감염에 매우 취약해지는 것을 확인하고, 이러한 현상의 원인을 장내 공생세균과의 상호작용에 초점을 맞춰 연구를 진행했다.



연구 결과 항생제의 복용이 장내 마이크로바이옴에 미치는 영향을 확인하는 한편 다양한 장내 세균 중 콜레라균과 상호 작용하는 단일 세균 종(대장균)을 분리 동정한 후 균주의 전체 유전체 분석을 통해 동정된 대장균이 기존의 대장균과는 상이한 특징이 존재한다는 것을 밝혀냈다.



이 가운데 가장 두드러진 중요한 차이는 신규 대장균이 매우 활성이 높은 카탈라아제(catalase)를 생산하는 유전자를 보유하고 있다는 점으로, 이러한 특징이 장내 감염성세균의 증식 및 병원성에 직접적인 영향을 미치게 되는 것이라고 연구팀은 설명했다.



이와 관련 연구팀은 "이번 연구는 병원성 세균에 대한 저항력이 감소하는 이유가 항생제에 의해 증가된 장내 미생물에서 유래한 특정 유전물질에 있다는 사실을 최초로 밝혀냈다는데 의의가 있다"며 "이번 연구로 항생제 복용을 통해 장내 환경이 변화될 때 적응에 유리한 특정 유전 형질을 갖는 소수의 대장균이 선택적이고 능동적인 증식을 할 수 있으며, 이러한 변화가 후속적인 병원성 세균의 감염에 영향을 줄 수 있음을 확인하게 됐다"고 밝혔다.



또한 "연구 결과를 통해 장내 세균의 특이 유전자 중 하나인 카탈라아제가 장관 감염성 세균의 증식을 증가시킬 수 있으며, 향후 이러한 특정 유전자들의 탐색을 통해 장관 관련 질환에 대한 예측용 바이오마커를 제시할 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다.