염증성 장질환에 있어서 점막 균무리

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□ 최신 연구 소개 □ 대한소화기학회지 2002;40:352-353

요약: 만성 장염을 촉발시키는 인자로 장내에 존재하는 정상 균무리(normal flora)의 역할이 제시되고 있다. 그러나 장점막과 직접적으로 접촉하는 균무리에 대해서는 아직까 지 그 특성이 제대로 알려져 있지 않다. 본 연구는 장염증 을 지닌 환자 305명과 건강대조군 40명을 대상으로 대장내 시경 생검을 이용하여 점막 균무리를 분석하였다. 그 결과 장에 염증을 지닌 환자에서는 점막 내 세균 수가 대조군에 비해 매우 높았다. 점막 세균의 농도는 염증의 정도에 비례 하여 증가하였다. 건강한 대조군의 장점막 표면은 근본적 으로 무균 상태였다. 그러나 10,000 CFU/mL 이상의 균 농 도를 지닌 환자의 점막에는 두터운 세균대(bacterial band) 가 붙어 있었다. 염증성 장질환(inflammatory bowel disease, IBD) 환자 및 50,000 CFU/mL 이상의 점막 균무리를 지닌 환자에서는 장상피세포 내부에 다양한 형태의 세균들이 뭉 쳐져 있었다. 그러나 대식세포와 M 세포 내부에서는 세균 을 관찰할 수 없었다. 이와 같은 결과는 건강한 점막은 대 변에 존재하는 세균이 되돌아오는 현상을 막아주고 정상 균무리와 상피세포와의 접촉을 차단하고 있지만, IBD 환자 에서는 세균과 상피세포와의 접촉 기능이 약화되어 있다는 가설을 제시해 준다.

해설: 인간이 생명을 유지하면서 장내에는 많은 수의 다 양한 세균을 갖고 있다는 점은 매우 경이로운 현상이다.

즉, 10¹³-10¹⁴개의 세균이 장내에 존재하는데, 이 숫자는 인 간 세포의 10%에 달할 정도로 매우 많은 수이다.^1,2

장내 정상 균무리는 여러 가지 점에서 인간에게 이익을 가져다주기도 한다. 그러나 이들 세균의 세포벽과 외막 성 분은 점막 염증반응을 촉발시키거나 악화시킬 수 있다. 따 라서 장내 상재균의 구성과 활성을 적절히 조절하는 일은 장내 균형을 유지시키는데 반드시 필요하다. 이와 같은 균 형 유지의 주요한 방법은 영양분에 대한 경쟁과 quorum sensing과 같은 기전을 통하여 일어난다.^1,3 오늘날 식이요 법과 미생물 경쟁 방법을 이용한 장내 정상 균무리의 조 작이 관심을 끌고 있다. 즉, prebiotic 치료와 probiotic 치료 는 바로 이러한 원리를 근본으로 하고 있다.⁴ 올해 미국 San Francisco에서 개최된 DDW에서는 이와 같은 치료법 이 앞으로 매우 폭넓게 환자에게 적용될 수 있음을 제시 한 바 있다.

질병이라는 관점에서 볼 때 세균은 glycan을 매개로 하여 상피세포에 부착한다. 세균 부착은 숙주에게 해로운 결과 를 가져다 줄 수 있다. 예를 들면 과도한 세균의 보유, 독성 을 나타내거나 염증을 유발할 수 있는 세균 물질의 축적 또 는 세균의 점막 침입과 같은 현상이 그 것이다. 그러나 정 상 개체에서는 점막 분비, 분비형 IgA, 국소적 대사성 방어 막의 형성, 항균 물질 분비 등과 같은 다양한 숙주 반응을 통해 세균 부착을 약화시킨다.^5,6

본 연구는 만성 장질환에서는 세균부착 감소가 방해받는 다는 점을 제시하고 있다.⁷ 연구자들은 독특한 in situ 방법 을 통하여 점막에 있는 세균을 검사하였다. 세균들은 계통 학적으로 매우 다양하며 건강한 성인에서는 대변에 존재하 는 균과 특별히 차이나지 않는다는 점을 제시하였다. 장내 정상 균무리는 크론병과 만성 장염 모델에서 중요한 역할 을 하고 있음이 이미 잘 알려져 있다. 더구나 세균 감지 유 전자(bacterial sensing gene)인 NOD2의 돌연변이 현상이 크 론병 감수성의 주요 유전자 부위라는 보고도 있다.⁸ 그렇다 면 본 연구자들의 결과가 만성 장염에서의 세균의 역할을 이해하는데 어떤 도움을 제공하고 있는가?

본 논문은 매우 정교한 실험 기법을 사용함으로써, 단지 추측에 불과하였던 장내 세균 분포를 정확하게 제시하였다.

또한 점막이 파괴되었을 때 국소적으로 세균이 어떤 영향 을 미치는가에 대한 정보도 제공하고 있다.⁷ 즉, 활동적인 염증 부위에서 세균은 파괴된 상피세포와 접촉하게 된다.

이와 같은 환경에서는 세균의 침입(invasion)을 낮출 수 있 는 장벽이 상실되어 있다. 그러나 가상적인 예측과는 달리 본 연구에서는 전자현미경 관찰 등을 통하여 물리적 장벽 이 손상되었다고 하더라도 세균이 침입한다는 증거가 거의 발견되지 않는다 점을 제시하고 있다. 이러한 결과는 장내 염증이 일어나더라도 정상 균무리의 침입은 거의 일어나지 않음을 시사해 준다. 따라서 만일 장내 균무리가 IBD와 같 은 질환에 관련되어 있다고 하더라도 균 침입이 아닌 세균 과 상피세포와의 접촉을 통한 발병 기전이 우세할 것이라 는 가설을 제시해 준다.

본 연구는 만성 장염에서 관찰되고 있는 과도한 세균부 착이 어떤 기전에 의해 나타나는 지에 관한 정보도 제공하 고 있다 즉, 오늘날 IBD에서 세균 부착에 의한 다양한 발 병 기전이 제시되고 있다. 그러나 관여하는 균은 대장균에

염증성 장질환에 있어서 점막 균무리

(Mucosal Flora in Inflammatory Bowel Disease. Gastroenterology 2002;122:44-54)

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김정목. 염증성 장질환에 있어서 점막 균무리

국한되어 있다.^9,10 본 연구에서는 장염의 정도가 높아짐에 따라 다양한 종류의 세균이 상피세포에 부착하고 있는 정 도가 증가하고 있음을 밝히고 있다.⁷ 이와 같은 결과는 IBD 발병 기전에 있어서 세균 부착을 감소시키는 과정이 방해 를 받는다거나 또는 상피세포에서 glycan 발현이 정도를 벗 어난 것 등과 같은 일차적인 점막 질환에 의한 기전을 설명 하는데 도움을 준다.

오늘날 많은 연구자들은 부착 세균이 점막 염증 반응의 유도체가 될 수 있는가 또는 부착 세균이 장염과 관련이 있 는가 하는 문제에 대해 관심을 갖고 있다. 이와 같은 중요한 질문에 대해 본 연구는 정답을 제시하고 있지 않다. 그럼에 도 불구하고 본 논문은 이러한 의문점을 풀기 위한 초기 단 계의 정보를 제공하고 있다는 점에서 매우 중요한 자료라고 할 수 있다. 결론적으로 본 연구는 만성적인 장염에서 숙주- 세균 상호 작용이 총체적으로 방해받고 있음을 제시하였다.

향후 잘못된 숙주-세균 상호 작용과 이의 기전을 규명할 수 있다면 정상적인 숙주-세균 상호 작용을 회복할 수 있는 치 료법의 개발에 지대한 공헌을 할 것으로 기대한다.

(정리: 한양의대 미생물학교실 김정목)

참 고 문 헌

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6. Hooper LV, Wong MH, Thelin A, Hansson L, Falk PG, Gordon JI. Molecular analysis of commensal host-microbial relationships in the intestine. Science 2001;291:881-884.

7. Swidsinski A, Ladhoff A, Pernthaler A, et al. Mucosal flora in inflammatory bowel disease. Gastroenterology 2002;122:

44-54.

8. Ogura Y, Bonen DK, Inohara N, et al. A frameshift mutation in NOD2 associated with susceptibility to Crohn's disease.

Nature 2001;411:603-606.

9. Burke DA, Axon AT. Adhesive Escherichia coli in inflammatory bowel disease and infective diarrhoea. BMJ 1988;297:102-104.

10. Darfeuille-Michaud A, Neut C, Barnich N, et al. Presence of adherent Escherichia coli strains in ileal mucosa of patients with Crohn's disease. Gastroenterology 1998;115:1405-1413.

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