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- 치매는 특징적으로 변화된 박테리아 군집과 장내 대사 산물을 동반한다.
- 최근 뇌파나 혈액 샘플을 사용해 초기 단계에서 알츠하이머를 감지하는 데 사용
- 가벼운 알츠하이머 치매 환자 75명과 건강한 대조군 100명의 대변 샘플 조사
- 장내 미생물군집에서 알츠하이머 징후를 확인

장내 세균총이 알츠하이머를 드러낸다.
장내 특이적인 세균 특징은 치매 조기 발견에 도움이 될 수 있다.

경보 신호로서의 미생물:
장내 세균총의 구성으로 사람이 초기 단계에서 알츠하이머를 앓고 있는지 여부를 알 수 있다. 독일 연구팀이 밝혀낸 바와 같이 치매는 특징적으로 변화된 박테리아 군집과 장내 대사산물을 동반하기 때문이다. 이 미생물 특징은 알츠하이머병을 조기에 발견하는 데 도움이 될 수 있으며 심지어 프로바이오틱 요법을 가능하게 할 수도 있다. 

▲ 장에 있는 박테리아는 사람이 초기 단계의 알츠하이머를 앓고 있는지 알 수 있다. © Marcin Klapczysnki/ iStock

알츠하이머는 노년층에서 가장 흔한 형태의 치매이지만 종종 매우 늦게 진단된다. 진행성 뇌 저하에 대한 객관적이고 테스트하기 쉬운 바이오마커가 거의 없기 때문이다. 과학자들은 최근에야 뇌파나 혈액 샘플을 사용해 초기 단계에서 알츠하이머를 감지하는 데 사용할 수 있는 다양한 방법을 개발했다.

장내에서 흔적 찾기

튀빙엔(Tübingen) 대학의 크리스토프 라스케(Christoph Laske)와 그의 동료들은 이제 알츠하이머에 대한 또 다른 바이오마커를 확인했다. 연구를 위해 그들은 뇌에서 멀리 떨어진 장내 세균총의 흔적을 따랐다. 이것의 출발점은 치매 환자에 대한 동물 실험과 관찰로, 알츠하이머에 걸린 사람들의 박테리아 군집 변화에 대한 첫 징후를 나타냈다. 동물 연구에서 이러한 이상은 뇌에서 전형적인 알츠하이머병의 아밀로이드 플라크가 발달하기 전에도 나타났다.

이 흐름을 따르기 위해 연구자들은 가벼운 알츠하이머 치매 환자 75명과 건강한 대조군 100명의 대변 샘플을 조사했다. 산탄총 메타지노믹스 시퀀싱의 도움으로 그들은 이 샘플을 사용하여 피험자의 장에 어떤 유형의 박테리아가 존재하는지 뿐만 아니라 장에서 이러한 미생물의 활동에 의해 방출되는 생체 분자를 결정할 수 있었다.

▲ 대장균의 응집(2차 전자 현미경) Author : Photo byfkfkrErbe, digital colorization by Christopher Pooley, both of USDA, ARS, EMU.

장내 세균총은 분류학적, 기능적으로 변화했다.

분석 결과 알츠하이머 환자의 장내 세균총과 건강한 대조군 사이에 상당한 차이가 있음이 밝혀졌다. 18개의 중요한 박테리아 속의 구성에 변화가 있었고, 그 중 76~61%가 알츠하이머 환자에게 특정한 것으로 판명됐다. 전형적인 치매 환자는 무엇보다도 특히 프로테오박테리아 그룹의 일부 박테리아였다.

Laske와 그의 팀은 또한 기능적 분자에서 그들이 찾고 있던 것을 발견했다. 미생물 대사 과정에서 그들은 약 77%의 정확도로 알츠하이머 특유의 생체특징을 입증할 수 있었다. 무엇보다도 신경 보호 효소인 알데히드 탈수소 효소는 환자에서 특히 활성인 것으로 나타났지만 베타-아밀로이드 침착물과 밀접하게 연결된 당 수송 단백질이기도 하다.

진단 보조 수단으로서의 미생물 서명

이 두 부분으로 구성된 내장 서명이 연령, 성별, 체질량 지수 및 아포지단백 E 유전자의 유전자 변이에 대한 추가 데이터와 결합되면 유효성이 훨씬 더 증가할 수 있다는 것을 팀이 발견했다. 장내 세균총 testa의 정확도는 80~92%로 높아졌다.

이러한 결과는 위장과 뇌가 알츠하이머병에서도 밀접하게 연관되어 있음을 확인시켜준다. 따라서 장내 세균총은 뇌가 알츠하이머 발병의 영향을 받는지 여부를 반영한다. "우리는 아밀로이드 양성 알츠하이머 환자를 건강한 대조군과 구별하는 데 사용할 수 있는 장내 미생물군집에서 알츠하이머 징후를 확인했다"고 Laske가 말했다.

알츠하이머에 대한 프로바이오틱스 요법?

장내 세균총이 뇌 대사 또는 반대로 장내 미생물군집의 신경변성에 어느 정도 영향을 미치는지는 아직 불분명하다. 그러나 장내 세균총의 표적화된 변화가 동물의 뇌에 아밀로이드 플라크의 축적에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 생쥐 실험의 초기 징후가 있다. 알츠하이머 환자를 대상으로 한 프로바이오틱스 과정은 이미 유망한 결과를 제공했다.

따라서 연구팀은 그러한 접근법이 인간 환자에게도 유망할 수 있는 좋은 기회를 보고 있다. "연구 결과는 장내 미생물군 유전체에 영향을 미치는 것이 알츠하이머병 치료에 대한 새롭고 혁신적인 접근 방식을 나타낼 수 있음을 나타낸다. 이러한 치료 접근 방식의 효과는 향후 연구에서 더 조사되어야 한다"고 라스케는 말했다.
(Frontiers in Neuroscience, 2022; doi: 10.3389/fnins.2022.792996)
출처: Universitätsklinikum Tübingen

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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