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면역 ≫ 면역독성 ≫ 알러지 ≫ 양면성 위생가설 : 분변이식 위생가설 : 선진국병, 청결할수록 증가한다, 식품위생 - 알러지 치료 : 오염, 기생충, 이이제이 - 알러지 원인 : 불포화지방 과다? - 알러지 치료 : 유전자 - 알러지 치료 : 적당한 노출이 약이다 - 알레르기로 알레르기 치료 ? - 질병예찬 : 감기는 만병의 방파제 - 과자와 아토피 -> 물도 아토피의 원인이다 - 도시가 건강 친화적 기생충, '더러워도 괜찮아?' 글 : 정준호 / byontae 최근 위생가설과 정상미생물총의 중요성을 통해 나온 가장 급진적(?)인 치료법은 대변이식요법이 아닐까 싶은데요. 올 초에 유수 저널인 NEJM에 실려 상당한 호응을 얻기는 했지만 같은 방식의 치료법은 이미 40년 이상 이어져 오고 있습니다. 즉 염증성 장질환 중 적지 않은 숫자가 위생가설에 기반하여 장 내에 있는 미생물 생태계까 교란되어 일어나는 현상이라 보는 것이지요. 그렇다면 방법은? 아픈 사람의 장을 비우고 건강한 사람의 장 내 미생물을 이식하는 것입니다. 장 안에는 워낙 다양한 미생물들이 있기 때문에 아직까지 무엇이 중요하고 무엇이 중요하지 않은지 가려낼 방도가 없습니다. 결국 따로따로 이식할 수 없기 때문에 건강한 사람의 대변을 받아 물에 희석한 다음 아픈 사람의 장 속으로 관장을 통해 밀어넣는 방법이 사용되지요. 거칠게 말하자면 똥물로 관장을 하는 셈이라고 할 수 있겠습니다. 의외로 이런 치료법은 굉장히 높은 성공률을 보이고 있다고 합니다. 받는 입장에서는 조금 껄끄러울 수도 있겠지만요. 기생충도 약에 쓰려면 없다는 저번 에피소드의 제목은 개똥도 약에 쓰려면 없다는 속담에서 따온 것인데, 정말 똥도 약에 쓰는 날이 오고야 말았습니다. 항균, 멸균을 통해 우리는 다양한 감염성 질환에서 보호받을 수 있게 되었지만, 역설적으로 자가면역질환이나 알레르기가 늘어나는 결과를 낳았습니다. 물론 항균과 멸균이 무조건 나쁘고 이제는 다시 자연으로 돌아갈 때라고 하기에는 이로 인해 우리가 얻는 혜택이 너무도 많지요. 가장 좋은 방법은 그 균형을 지키는 것입니다. 아이들이 충분히 밖에서 뛰어놀 수 있는 기회를 주고 다양한 환경과 접촉할 자리도 만들어줘야지요. 또 우리 몸을 이루고 있는 다양한 미생물과 기생충들의 생태계를 무조건 더럽고 나쁜 것으로 보지 않고 함께 해야할 동반자로 보는 것도 중요합니다.       '젊은 똥'이 나이든 물고기의 수명을 연장한다 생명과학 양병찬 (2017-04-05 09:20) 수명을 연장하는 방법 중에서 그다지 구미를 돋우는 방법은 아니겠지만, 연구자들은 세계 최초로 "나이든 물고기가 젋은 물고기의 똥을 먹으면 오래 산다"는 사실을 증명했다. 이 연구결과는 3월 27일 bioRxiv.org 출판전 서버에 실린 것으로(참고 1), 독일 막스플랑크 노화생물학연구소의 유전학자 다리오 발렌자노 박사가 이끄는 연구진의 작품이다. 소위 젊은 피 실험(young blood experiment), 즉 젊은 랫트와 늙은 랫의 순환계를 연결하는 방법을 통해 늙은 랫트의 건강을 증진하고 수명을 연장할 수 있다는 사실이 밝혀진 적은 있다(참고 2). 그러나 장내미생물 이식이 수명에 미치는 영향이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. '이번 연구는 충격적이며, 매우 훌륭하다"라고 미국 버크 노화연구소의 하인리히 야스퍼 박사(생물학, 유전학)는 말했다. 그는 과학자들이 다른 동물들에서도 마이크로바이옴 이식을 통해 수명을 연장시킬 수 있는지 테스트해 보기를 기대하고 있다. 킬리피시(killifish)에게 있어서, 삶은 화살처럼 날아간다. 왜냐하면 그들은 지구상에서 수명이 가장 짧은 척추동물 중 하나이기 때문이다. 어느 정도냐 하면, 태어난 지 3주 만에 성적으로 성숙하여 몇 달 만에 세상을 떠난다. 발렌자노 박사가 이끄는 연구진은 실험실에서 터콰이즈 킬리피시(Nothobranchius furzeri)를 대상으로 이번 연구를 수행했는데, 이 물고기는 아프리카의 모잠비크와 짐바브웨에서 우기(雨期)에만 형성되는 연못(ephemeral pond)에 산다. 선행연구에서도, 일부 동물들의 경우 마이크로바이옴과 수명 간에 상관관계가 있음을 시사한 적이 있다. 인간(참고 3)과 마우스(참고 4)는 나이가 들수록 마이크로바이옴의 다양성을 일부 상실하여 장내미생물군집이 좀 더 획일화되는데, 그 결과 나이든 개체의 경우 한때 희귀했던 병원성 미생물들이 장(腸)을 지배하게 되는 경향이 있다(참고 5). "선행연구에서 밝혀진 패턴은 킬리피시의 경우에도 그대로 적용된다. 젊은 킬리피시의 장내미생물은 마우스나 인간과 마찬가지로 매우 다양하다. 당신은 킬리피시의 장내미생물을 근거로 하여, 젊은 물고기인지 늙은 물고기인지 구분할 수 있다"라고 발렌자노 박사는 설명했다. 장내미생물 이식 '마이크로바이옴 변화가 노화에 미치는 영향'을 시험하기 위해, 발렌자노 박사가 이끄는 연구진은 6주령(週齡) 킬리피시(청년)에게서 채취한 장내미생물을 9.5주령 킬리피시(중년)에게 이식했다. 그들은 먼저 중년 물고기에게 항생제를 투여함으로써 장내미생물을 제거한 다음, 12시간 동안 청년 물고기의 장 내용물(gut contents)이 포함된 멸균 수족관 안에 넣었다. "킬리피시는 평상시에 똥을 잘 먹지 않지만, 혹시 먹이인가 싶어 장 내용물을 탐색하며 깨무는 과정에서 장내미생물을 섭취했다"라고 발렌자노 박사는 말했다. 연구진은 이식된 미생물이 중년 물고기의 장 안에 성공적으로 정착한 것을 확인했다. 그리하여 16주령이 되자, 중년 물고기의 장내미생물은 여전히 청년 물고기의 장내미생물과 유사한 상태를 유지했다. 이식된 '젊은 마이크로바이옴'은 '늙은 수혜자'의 수명에 극적인 영향을 미친 것으로 나타났다. 중년 물고기의 수명(중앙값)은 대조군1(장내미생물을 그대로 유지한 중년 물고기)보다 41%, 대조군 2(항생제만 투여하고 아무런 처치를 하지 않은 중년 물고기)보다 37% 증가한 것이다. 이 경우, 항생제만으로도 수명을 연장시키는 효과가 있었지만, 미생물 이식의 수준에는 미치지 못했다. (킬리피시의 기준으로 보면 노년인) 16주령이 되자, 청년 물고기의 장내미생물을 이식받은 물고기들은 다른 노년층들보다 수조 속을 더욱 빈번하게 휘젓고 다니는 것으로 나타났는데, 그 활동수준이 6주령 물고기 뺨치는 수준이었다. 이와 반대로, 중년 물고기의 장내미생물을 청년 물고기에게 이식했더니, 수명에 아무런 영향을 미치지 않았다. 면역계에 미치는 영향 미생물 이식이 수명에 영향을 미치는 메커니즘은 정확하지 않다. 발렌자노 박사가 제시하는 한 가지 가능성은 "나이가 듦에 따라 면역계가 노쇠하게 되어, 유해한 미생물들이 유익한 미생물들을 압도하게 된다"는 것이다. 따라서 중년 물고기에게 청년 물고기의 마이크로바이옴을 이식하면, 중년 물고기의 마이크로바이옴을 재설정(reset)하게 된다는 것이다. "청년 물고기의 마이크로바이옴을 구성하는 요소들이 면역계 자체의 기능에 모종(某種)의 영향을 미쳐, 수명을 연장할 수도 있다"라고 발렌자노 박사는 덧붙였다. "이번 실험의 가장 큰 난제(難題)는 '장내미생물 이식이 수명을 연장하는 메커니즘'을 해부하는 것이다. 나는 그게 매우 복잡할 거라고 생각한다"라고 야스퍼 박사는 말했다. 야스퍼 박사가 이끄는 연구진은 다양한 연령대의 초파리를 대상으로 마이크로바이옴을 교환함으로써, 장내미생물 교환이 수명에 미치는 영향을 테스트하고 있다. 캐나다 댈하우지 대학교에서 미생물군집을 연구하는 로버트 베이코 박사(생물정보학)는 '마이크로바이옴 교환이 마우스의 노화에 미치는 영향'을 연구하기 위해 연구비를 조달하고 있다. 그는 또한 '젊었을 때 자신의 마이크로바이옴을 채취하여 보관해 뒀다가 노년에 다시 투입하면 수명을 연장할 수 있는지' 궁금해 하고 있다. 인간의 경우, 대변이식을 통해 일부 재발성 감염을 치료할 수 있는 것으로 알려져 있다(참고 6). 그러나 발렌자노 박사에 의하면, 대변이식을 통해 수명연장을 기대하는 것은 아직 성급한 생각이라고 한다. "나는 그 정도까지 앞서나갈 생각은 없다. 이번 연구에서 나온 긍정적 결과는 아직 초보적 수준이다"라고 그는 말했다.  대변이식을 이용하여 코알라를 멸종위기에서 구해 생명과학 양병찬 (2018-06-12 09:40) Koala in tree feeding (Image: Dr Ben Moore). / ＠ 웨스턴시드니 대학교(참고 1) 코알라(Phascolarctos cinereus)는 세상에서 식성이 가장 까다로운 동물 중 하나로, 오로지 유칼립투스 나무 이파리만 먹는 것으로 유명하다. 그러나 그것도 모자라, 유칼립투스 중에서도 몇 가지 품종만 먹는다. 도대체 그 이유가 뭘까? 이제 한 연구진이 그 원인을 밝혀낸 것 같다. 그들의 제안에 따르면, 코알라의 지독한 편식은 부분적으로 소화관에 서식하는 세균 때문이라고 한다. 즉 장내미생물이 소화능력을 제한하는 바람에, 코알라 개체가 특정한 유칼립투스 종(種)을 먹을 수 없다는 것이다. 이번 연구결과는 지난 6월 8일 조지아 주 애틀랜타에서 열린 미국 미생물학회(ASM: American Society for Microbiology) 연례회의에서 발표된 것으로, '마이크로바이옴이 동물의 환경변화 적응능력에 영향을 미치는 메커니즘(참고 2)'에 대한 관심이 고조되는 가운데 나온 것이어서 귀추가 주목된다. 코알라와 기타 취약종(vulnerable species)을 연구하는 과학자들은 '식단변화(또는 대변이식)를 통한 장내미생물 변화'가 동물의 생존 가능성을 증가시킬 수 있는지(참고 3)를 밝히기 위해 노력하고 있다. 장내미생물이 식성을 결정 코알라의 생존은 시급한 문제다. 왜냐하면 호주에 있는 그들의 서식지가 인간의 활동으로 인해 위협에 직면해 있기 때문이다. 어떤 지역에서는 코알라 개체군의 크기에 비해 유칼립투스 공급량이 턱없이 부족해, 코알라를 유칼립투스가 풍부한 지역으로 옮기는 작전이 수행되었다. 그런데 이상하게도, 모든 코알라들이 혜택을 보지 못했다. 환경이 호전되어도 생존하지 못하는 개체들이 있었기 때문이다. 코알라 생태학자인 웨스턴 시드니 대학교의 벤 무어가 이끄는 연구진은 실험을 통해, "그 원인은 유칼립투스 품종과 코알라 개체의 장내미생물 구성이 일치하지 않기 때문"이라고 제안했다. 무어가 이끄는 연구진은 호주 전역의 20군데에서 200마리 코알라의 대변을 채취했다. 그리고 대변 속에 포함된 식물성 물질을 분석한 결과, 어떤 코알라들은 영양분이 풍부한 만나검(manna gum, 학명 Eucalyptus viminalis)만 먹고, 어떤 코알라들은 영양분이 부족한 메스메이트(messmate, 학명 E. obliqua)를 먹으며, 극히 일부만이 두 가지 유칼립투스 품종을 모두 먹는 것으로 밝혀졌다. 이러한 식성 차이는 같은 장소에 서식하는 코알라들 사이에서도 나타나, 불과 10미터 떨어진 곳에 사는 코알라들도 식성이 다른 것으로 밝혀졌다. 다음으로, 연구진은 코알라 대변의 미생물 구성을 분석해 봤다. 그랬더니 만나검을 선호하는 코알라의 장내미생물은 메스메이트를 선호하는 코알라의 장내미생물과 다른 것으로 나타났다. 식성 차이가 마이크로바이옴 차이 때문인지를 알아보기 위해, 연구진은 메스메이트를 선호하는 야생 코알라 여섯 마리의 대변을 채취하여 만나검을 선호하는 야생 코알라 여섯 마리에게 이식해 봤다. 그러자 18일이 지난 후, 수혜자의 마이크로바이옴은 공여자의 마이크로바이옴과 거의 똑같게 되었다. 심지어 어떤 수혜자는 식성이 달라져 메스메이트를 먹는 것으로 나타났다. 이는 코알라 간의 대변이식이 코알라 개체의 가용식량 범위를 확대하여, 생존 가능성을 높일 수 있다는 것을 시사한다. "이번 연구는 대변이식이 야생동물의 마이크로바이옴 구성에 영향을 미칠 수 있음을 최초로 증명했다"라고 멕시코 국립자치대학교의 에리아 레볼라(미생물생태학)는 말했다. 그녀는 이번 ASM 회의에서 발표한 논문에서, "개구리의 피부에서 발견된 미생물을 다른 개구리의 피부에 이식한 결과, 수혜자를 치명적인 곰팡이 감염(참고 4)에서 보호할 수 있었다"고 보고했다. 종간이식(interspecies transplant), 식단 바꾸기 다른 실험에서는, 어떤 동물이 다른 종의 대변을 이식받아 마이크로바이옴이 재형성됨으로서 혜택을 볼 수 있는 것으로 나타났다. 즉, 유타 대학교의 데니스 디어링(분자생물학)은 사막숲쥐(desert woodrat, 학명 Neotoma lepida)가 보유하는 장내미생물이 옥살산염(oxalate) 함유 식물의 섭취를 가능케 한다는 사실을 발견했다. 그런데 그의 동료가 사막숲쥐의 대변을 실험용 랫트에게 이식했더니(사막숲쥐와 랫트는 먼 친척뻘이다), 실험용 랫트는 옥살산 분해 능력을 획득한 것으로 나타났다(참고 5). 다른 연구에서는 "기존의 마이크로바이옴을 그대로 유지하고, 식단만 바꿔도 멸종위기종을 보호할 수 있다"고 주장한다. 즉, 캘리포니아 주 샌디에이고 동물원의 과학자들은 이번 ASM 회의에서, "준위협종(near-threatened)인 남부흰코뿔소(Ceratotherium simum simum)의 마이크로바이옴이 코뿔소의 생식능력을 억제하는 메커니즘을 발견했다"고 보고했다. 참고로, 동물원에서 태어난 남부흰코뿔소는 생식능력이 떨어진다. 샌디에이고 동물원의 연구팀은 동물원에 수용된 백색코뿔소의 대변을 외뿔코뿔소(Rhinoceros unicornis)의 대변과 비교했다(외뿔코뿔소는 동물원에서 잘 번식한다). 그 결과 백색코뿔소의 대변에는 피토에스트로겐(phytoestrogen)이 함유되어 있는 것으로 나타났다(피토에스트로겐은 콩이나 알팔파에 들어있는 화합물로, 암컷의 생식호르몬에 영향을 미친다). 그런데 두 코뿔소는 동일한 먹이를 먹으므로, 연구팀은 "그들의 장내미생물이 피토에스트로겐을 다르게 분해할 것"이라고 추론했다(참고 6). 이 가설을 검증하기 위해, 연구팀은 암컷 백색코뿔소의 먹이를 새로운 사료(피토에스트로겐 함유량이 적음)로 바꿨다. 그랬더니 2년 후, 종전에 임신하지 못했던 두 마리 암컷들이 임신을 하여, 건강한 새끼를 낳는 게 아닌가! "우리는 모든 코뿔소들에게 새로운 사료를 먹이고 있으며, 다른 동물원에도 이 사실을 알리고 있다"라고 동물원의 분자생물학자인 캔디스 윌리엄스는 말했다. 윌리엄스와 동료들은 '불임의 주범'인 세균을 찾기 위해, 동물원 코뿔소의 마이크로바이옴을 남아프리카의 야생 코뿔소와 비교하고 있다. "동물원 사람들은 사육되는 동물들의 장내미생물을 별로 생각하지 않는다"라고 윌리엄스는 꼬집었다. "DNA 시퀀싱 기술이 진보를 거듭함에 따라 상황은 달라질 것이다. 많은 연구자들이 동물의 마이크로바이옴 구성을 쉽게 파악할 수 있을 테니 말이다"라고 디어링은 말했다. 그녀의 예측에 따르면, DNA 시퀀싱을 통해 야생동물의 생존능력에 영향을 미치는 마이크로바이옴 사례가 훨씬 더 많이 발견될 거라고 한다. "동물의 생존능력에 영향을 미치는 마이크로바이옴은 우리가 지금껏 기술했던 것보다 더 많을 것이다. 다만, 도구가 없어서 아직 발견하지 못했을 뿐"이라고 그녀는 말했다. |
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