황색포도상구균이 아토피피부염 환자의 피부 지질 조성을 바꾸고, 피부 장벽 기능 장애를 일으키는 '직접 원인'으로 밝혀졌다.
삼성서울병원 소아청소년과 안강모, 김지현 교수팀과 미국 내셔널 주이시 헬스(National Jewish Health) 병원 도널드 륭·엘레나 골레바 교수, 김병의 박사 공동 연구팀은 아토피피부염에서 황색포도상구균의 작용 기전을 규명했다.
아토피피부염 환자 피부에는 정상인보다 더 많은 황색포도상구균이 분포하는데, 이 균은 아토피피부염 증상을 악화시키고 중증도를 높인다. 가려움, 진물 등을 유발해 수면 장애까지 초래하면서 삶의 질을 극도로 악화시키고, 장기적으로는 알레르기 행진을 유발하는 원인이 되기도 한다. 기존 연구에서는 황색포도상구균이 초항원, 다양한 독소물질, 지질 단백질을 분비해 피부 염증을 악화시킨다고만 알려져 왔다. 그러나 이번 연구에서 황색포도상구균이 피부 지질 조성을 바꿔 피부 장벽 기능을 더 악화시킨다는 사실이 새롭게 확인됐다. 황색포도상구균이 피부 보호막을 계속 무너뜨려 침투가 더욱 용이하게 만들고 있었던 셈이다.
연구팀은 소아 아토피피부염 환자 24명과 정상인 소아 대조군 16명에서 테이프를 이용한 피부 수집(skin tape stripping) 방법으로 피부 지질의 조성을 분석하고, 황색포도상구균의 존재 여부를 조사했다.
그 결과, 황색포도상구균이 검출된 아토피피부염 병변일수록 중증도가 심하고 경피수분손실이 높아 피부가 더욱 건조했다. 피부장벽기능은 더 약해졌다. 피부 지질 조성도 피부장벽기능을 유지하는 데 필요한 긴사슬지방산 비율은 낮아지고, 피부장벽기능 유지에 불리한 짧은 사슬 지방산 비율은 높아진 것이 확인됐다.
현상 기전을 파악하기 위해 연구팀이 3차원 세포배양시스템을 통한 세포 실험을 진행했더니, 항생제에 민감한 황색포도상구균(MSSA)은 피부각질세포로부터 TNF-알파(TNF-α), 인터류킨-1베타(IL-1β) 와 같은 사이토카인의 생산을 유도해 긴사슬지방산 합성에 관여하는 효소인 ELOVL3의 발현을 억제하는 것으로 나타났다. 항생제에 내성을 가진 황색포도상구균(MRSA)은 피부각질세포로부터 추가로 인터류킨-6(IL-6), 인터류킨-33(IL-33)과 같은 사이토카인의 생산을 유도해 긴사슬지방산 합성에 관여하는 또 다른 효소인 ELOVL4의 발현도 추가 억제하는 것으로 확인됐다.
황색포도상구균은 피부장벽 기능과 관련이 있는 지방산의 탄소 사슬 길이를 감소시키는 형태로 피부 지질 조성의 변화를 일으키고, 피부 장벽 기능을 약화하고 있었으며 이러한 현상은 항생제 내성균에서 더욱 강력하게 나타나고 있던 셈이다.
연구팀은 "이번 연구는 황색포도상구균이 이미 알려진 것처럼 피부 염증을 악화시켜서 피부장벽 약화에 간접적으로 기여하고 있을 뿐 아니라, 직접적으로도 피부장벽의 지질 조성 변화와 기능 장애를 일으키고 있다는 것을 규명했다는 데 의의가 있다"며 "아토피피부염이 심할수록 황색포도알구균의 군집이 더욱 많아지므로, 앞으로 아토피피부염 환자를 치료할 때 피부 위생 관리와 함께 미세먼지와 같은 악화 요인을 피하도록 하고, 적절한 항염증 치료로 항생제 내성이 있는 황색포도상구균의 군집을 막아야겠다"고 했다.
연구는 질병관리청 국립보건연구원 연구용역사업(과제번호 2021-ER120400-02)으로 연구비를 지원받아 진행됐다.
한편, 이번 연구는 유럽 알레르기·임상면역학회(European Academy of Allergy and Clinical Immunology) 공식 학술지 '알레르기(Allergy)' 최근호에 게재됐다.
삼성서울병원 소아청소년과 안강모, 김지현 교수팀과 미국 내셔널 주이시 헬스(National Jewish Health) 병원 도널드 륭·엘레나 골레바 교수, 김병의 박사 공동 연구팀은 아토피피부염에서 황색포도상구균의 작용 기전을 규명했다.
아토피피부염 환자 피부에는 정상인보다 더 많은 황색포도상구균이 분포하는데, 이 균은 아토피피부염 증상을 악화시키고 중증도를 높인다. 가려움, 진물 등을 유발해 수면 장애까지 초래하면서 삶의 질을 극도로 악화시키고, 장기적으로는 알레르기 행진을 유발하는 원인이 되기도 한다. 기존 연구에서는 황색포도상구균이 초항원, 다양한 독소물질, 지질 단백질을 분비해 피부 염증을 악화시킨다고만 알려져 왔다. 그러나 이번 연구에서 황색포도상구균이 피부 지질 조성을 바꿔 피부 장벽 기능을 더 악화시킨다는 사실이 새롭게 확인됐다. 황색포도상구균이 피부 보호막을 계속 무너뜨려 침투가 더욱 용이하게 만들고 있었던 셈이다.
연구팀은 소아 아토피피부염 환자 24명과 정상인 소아 대조군 16명에서 테이프를 이용한 피부 수집(skin tape stripping) 방법으로 피부 지질의 조성을 분석하고, 황색포도상구균의 존재 여부를 조사했다.
그 결과, 황색포도상구균이 검출된 아토피피부염 병변일수록 중증도가 심하고 경피수분손실이 높아 피부가 더욱 건조했다. 피부장벽기능은 더 약해졌다. 피부 지질 조성도 피부장벽기능을 유지하는 데 필요한 긴사슬지방산 비율은 낮아지고, 피부장벽기능 유지에 불리한 짧은 사슬 지방산 비율은 높아진 것이 확인됐다.
현상 기전을 파악하기 위해 연구팀이 3차원 세포배양시스템을 통한 세포 실험을 진행했더니, 항생제에 민감한 황색포도상구균(MSSA)은 피부각질세포로부터 TNF-알파(TNF-α), 인터류킨-1베타(IL-1β) 와 같은 사이토카인의 생산을 유도해 긴사슬지방산 합성에 관여하는 효소인 ELOVL3의 발현을 억제하는 것으로 나타났다. 항생제에 내성을 가진 황색포도상구균(MRSA)은 피부각질세포로부터 추가로 인터류킨-6(IL-6), 인터류킨-33(IL-33)과 같은 사이토카인의 생산을 유도해 긴사슬지방산 합성에 관여하는 또 다른 효소인 ELOVL4의 발현도 추가 억제하는 것으로 확인됐다.
황색포도상구균은 피부장벽 기능과 관련이 있는 지방산의 탄소 사슬 길이를 감소시키는 형태로 피부 지질 조성의 변화를 일으키고, 피부 장벽 기능을 약화하고 있었으며 이러한 현상은 항생제 내성균에서 더욱 강력하게 나타나고 있던 셈이다.
연구팀은 "이번 연구는 황색포도상구균이 이미 알려진 것처럼 피부 염증을 악화시켜서 피부장벽 약화에 간접적으로 기여하고 있을 뿐 아니라, 직접적으로도 피부장벽의 지질 조성 변화와 기능 장애를 일으키고 있다는 것을 규명했다는 데 의의가 있다"며 "아토피피부염이 심할수록 황색포도알구균의 군집이 더욱 많아지므로, 앞으로 아토피피부염 환자를 치료할 때 피부 위생 관리와 함께 미세먼지와 같은 악화 요인을 피하도록 하고, 적절한 항염증 치료로 항생제 내성이 있는 황색포도상구균의 군집을 막아야겠다"고 했다.
연구는 질병관리청 국립보건연구원 연구용역사업(과제번호 2021-ER120400-02)으로 연구비를 지원받아 진행됐다.
한편, 이번 연구는 유럽 알레르기·임상면역학회(European Academy of Allergy and Clinical Immunology) 공식 학술지 '알레르기(Allergy)' 최근호에 게재됐다.
이 기사와 관련기사