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- 박테리아가 두꺼운 점액 속에 있으면 작은 나침반 바늘처럼 비슷한 방향으로 정렬.
- 큰 "군집"으로 조직화, 인체 체액에서도 비슷하게 움직여
- 두꺼운 점액은 박테리아가 점액 장벽을 침투하여 내부 조직을 감염시키는 속도를 가속화
- 감기에 걸린 동안에는 물을 많이 마시고, 증기 흡입. 점액을 가능한 한 액체로 유지해야

감기: 두꺼운 점액이 병원균을 돕는 이유
박테리아는 점성 점액에서 협력하여 감염성 "군집"을 형성한다.

감기에 걸렸을 때 점액이 특히 점성이 있으면 병원균에 유리하다. 연구자들은 최근 걸쭉한 점액이 박테리아가 우리 몸 전체로 퍼지는 데 도움이 된다는 사실을 발견했다. 병원균은 걸쭉한 점액을 이용해 무리를 지어 감염을 더욱 효과적으로 퍼뜨린다. 따라서 감기에 걸린 동안에는 물을 많이 마시거나 증기를 흡입하는 등 점액을 최대한 촉촉하게 유지하는 것이 좋다. 

▲ 감기에 걸렸을 때에는 점액이 너무 걸쭉해지지 않도록 주의해야 한다. pixabay

 

점액은 우리 몸에 매우 중요하기 때문에 우리는 매일 많은 양의 점액을 생산한다. 예를 들어, 점막을 촉촉하게 유지하고 숨을 쉬고 삼킬 수 있게 해준다. 점액은 세포와 조직의 보호층 형태로 박테리아, 곰팡이, 바이러스와 같은 병원체로부터 우리를 보호한다. 이것이 바로 우리의 코와 기관지 점막이 감기에도 과도한 양의 점액을 생성하는 이유다. 병원균을 잡아서 씻어낸다고 한다.

다양한 수용액에서 박테리아 수영 테스트

차가운 점액은 미끼 트랩처럼 작동한다. 병원균은 이를 표적으로 삼아 숙주 물질로 사용하는 것을 선호하므로 그 안에 축적된다. 기침을 하거나 코를 풀거나 재채기를 통해 점액을 제거하면 일부 박테리아와 바이러스도 제거되어 세균의 양이 줄어든다. 펜실베이니아 주립대학의 Wentian Liao와 Igor Aranson이 발견한 것처럼, 기도와 부비동에 점액이 과도해지면 이 방법은 역효과를 낳을 수 있다.

연구를 위해 연구자들은 박테리아가 점액에서 어떻게 행동하고 퍼지는지 조사했다. 이를 위해 그들은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 박테리아를 두 가지 다른 유형의 점액, 즉 합성 돼지 위 점액과 소 자궁경부에서 나오는 천연 점액에 주입했다.

 

그런 다음 그들은 현미경 이미징 기술을 사용하여 두 가지 점성 유형의 점액에서 박테리아가 어떻게 움직이는지 관찰했다. Liao와 Aranson은 또한 박테리아의 행동이 점액의 점도에 의존하는지를 알아보기 위해 고분자 폴리비돈의 다양한 수용액에서 이 "수영 테스트"를 수행했다.

<박테리아는 걸쭉하고 차가운 점액을 통해 떼를 지어 이동한다. © 펜실베니아 주립대학교>

두꺼운 점액은 박테리아를 "무리"로 만든다.

그 결과, 박테리아가 두꺼운 점액 속에 있으면 작은 나침반 바늘처럼 비슷한 방향으로 정렬되어 큰 "군집"으로 조직화된다고 연구진이 보고했다. 그러나 Liao와 Aranson은 수용액에서는 이러한 거동을 관찰하지 못했다. 그들은 박테리아가 인체 체액에서도 비슷하게 움직인다고 가정한다.

두꺼운 점액이 형성되는 감기의 경우 이는 다음을 의미한다. “두꺼운 점액은 박테리아가 점액 장벽을 침투하여 내부 조직을 감염시키는 속도를 가속화할 수 있다”고 Aranson은 말했다. 감기에 걸렸을 때 특히 끈적한 점액이 생성되면 코가 막히고 호흡 문제가 발생할 뿐만 아니라 병원균에게 최적의 번식지를 제공하기 때문에 더 심각하고 오래 지속되는 감염이 발생할 수도 있다.
그러므로 감기에 걸린 동안에는 물을 많이 마시거나 증기를 흡입하는 등 점액을 가능한 한 액체로 유지하는 것이 좋다.

▲ 점액 및 PVP360에서 박테리아 집단 운동의 즉각적인 흐름 패턴. A) 실험 설정의 개략도. 점액에 박테리아 현탁액이 들어 있는 자립형 필름이 4개의 이동 가능한 와이어 사이에 늘어져 있다. B) 뮤신 중합체(검은색 관)로 형성된 터널에서 헤엄치는 운동성 박테리아(편모가 있는 파란색 몸체)의 도식적 표현. 파란색(회색 스케일 이미지 표현에서 더 밝음) 화살표는 이동 박테리아의 수영 방향을 나타낸다. 갇힌 박테리아는 빨간색으로 표시. C-E) 다양한 농도의 뮤신/PVP360에 대한 필름 하단의 순간 흐름 패턴을 보여주는 프레임 선택; 검은색 화살표는 박테리아 흐름의 방향과 크기를, 색상은 박테리아 흐름의 소용돌이도를 나타낸다. C) 50 mg/mL 뮤신 용액의 순간 흐름 패턴. D) 200mg/mL 뮤신 용액의 순간 흐름 패턴. E) 125mg/mL PVP360 용액의 순간 흐름 패턴. 모든 수치의 눈금 막대는 80마이크로미터다. (출처:관련논문 Viscoelasticity enhances collective motion of bacteria)

점액 속의 흔적

그런데 왜 끈적한 점액이 박테리아에 그토록 무리를 형성하는 효과를 갖는 걸까?
Liao와 Aranson이 설명하는 것처럼 점액의 두 가지 특성이 이 현상에 매우 중요하다. 그 탄력성은 박테리아가 같은 방향으로 (무작위로) 이동하는 경로의 길이를 늘리는 반면, 그 점성은 박테리아가 이러한 경로에서 보내는 시간을 증가시킨다.

박테리아가 동시에 정렬된다는 사실은 박테리아가 헤엄치는 탄성 점액-고분자 네트워크를 늘리고 재정렬한다는 사실과 관련이 있다. 연구자들이 보고한 바와 같이 이러한 방식으로 그들은 자신을 따르는 병원체에 대한 "경로"를 만든다.
(PNAS NEXUS스, 2023; doi: 10.1093/pnasnexus/pgad291)
출처: Penn State

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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