체중과 혈당을 감소시키는 장내 세균이 발견됐다. 이로 인해 앞으로 비만과 당뇨 등 대사성 질환의 새로운 치료법이 개발될 것으로 기대된다.
서울아산병원 융합의학과 권미나 교수팀은 장내 세균인 ‘박테로이데스 에시디페시언스(Bacteroides acidifaciens)’가 복부 지방세포를 활성화해 지방 분해 효소(PPARα)의 분비를 촉진시킴으로써 체중과 지방량을 현저히 감소시킨다는 사실을 규명했다. 또한 박테로이데스 에시디페시언스가 소장의 호르몬 조절 상피세포를 활성화하고 혈당 감소 호르몬인 글루카곤 유사 펩타이드(GLP-1)의 분비도 촉진시켜 체내 혈당을 감소시킨다는 사실도 확인했다. 나아가 혈중 인슐린의 양도 증가시키는 것으로 나타났다.
연구팀은 장내 세포(CD11c+)에서 특정 유전자(Atg7)가 없는 쥐가 그렇지 않은 쥐에 비해 체중과 지방량이 유의적으로 줄어든 사실을 알게 됐다. 그리고 혈중 인슐린 양이 증가하면서 혈당 수치가 낮아지는 사실도 찾았다. 연구팀은 특정 유전자가 없어진 쥐의 분변 속 유전체 배열을 분석했다. 그 결과, 박테로이데스 에시디페시언스(라는 장내 세균이 정상 대조군 쥐에 비해 현저히 증가한 점을 발견했다. 연구팀은 박테로이데스 에시디페시언스의 체내 작용을 확인하기 위해 정상 쥐에 경구 투여했고, 이 장내 세균을 먹인 정상 쥐는 같은 양의 사료를 섭취함에도 불구하고 그렇지 않은 대조군에 비해 체중과 지방량이 현저히 감소했다. 또한 혈중 인슐린 양이 증가하면서 혈당 강하 작용에 세포가 민감하게 반응하는 인슐린 감수성이 향상된 점도 확인할 수 있었다.
이후 연구팀은 박테로이데스 에시디페시언스가 작용하는 원리를 분석했다. 그 결과, 이 세균이 복부 지방세포의 신호 전달 체계인 ‘TGR5’ 수용체를 활성화해 산화 작용을 통한 지방 연소의 주된 요소로 알려진 ‘PPARα’라는 지방 분해 효소의 발현량을 유의적으로 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 더불어 박테로이데스 에시디페시언스가 콜레이트・타우린과 같은 담즙산의 양을 증가시켜 호르몬 조절 상피세포의 신호 전달 체계인 ‘TGR5’ 수용체를 활성화했다. 이를 통해 혈당을 감소시키는 호르몬인 글루카곤 유사 펩타이드(GLP-1)를 증가시킨다는 공통적인 사실도 확인할 수 있었고, GLP-1을 분해・감소시키는 디펩디딜 펩티다아제(DPP4) 호르몬은 유의적으로 감소시키는 것으로 파악됐다.
권미나 교수는 “특정 장내 세균이 체중과 혈당을 조절하는 메커니즘이 새롭게 밝혀져 비만과 당뇨 등의 대사성 질환 치료의 새로운 길을 제시했다”며 “유산균 같은 인체 유익균을 살아있는 채로 섭취하는 프로바이오틱스 제품과 같이, 박테로이데스 에시디페시언스를 대량 배양해 체질 개선제나 치료제로 활용한다면 대사성 질환을 예방하거나 치료할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 중견연구자 도약 사업 및 보건복지부 중개연구 사업의 지원으로 진행되었으며, 『점막 면역학(Mucosal Immunology)』최신호에 게재됐다.
한편, 장내 세균은 소화, 면역 등 우리 몸 전반의 질병과 건강에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 지난 2006년 장내 세균의 구성비가 비만의 발병과 관련 있다는 발표 후, 장내 세균 집단이 대사 물질을 조절해 비만, 당뇨에 영향을 준다는 연구가 이어지고 있다.