- 임도이
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- 승인 2022.01.08 10:58
노화의 비밀이 풀리고 있다
장내 유익균(마이크로바이옴)이 노화나 수명에도 영향을 줄 수 있다는 연구결과가 나왔다. 노령 쥐에 장내 유익균을 경구 투여해 건강 수명 연장 가능성을 확인한 것이다. 마이크로바이옴(Microbiome)은 장 속에 공존하는 수십억 마리의 미생물 군단으로, 체내에서 영양분 흡수, 면역체계 조절, 뇌 발달조절 등 중요한 역할을 한다.
카이스트 조병관 교수, 한국생명공학연구원 이철호-김병찬 박사 연구팀은 노화 마우스 모델과 3가지의 회춘 마우스 모델을 구축하고, 노화와 회춘 과정에서의 표현형과 장내 미생물 군집의 변화를 메타게놈 분석을 통해 확인했다.
메타게놈 분석은 특정 환경 시료에 존재하는 모든 유전체의 집합을 동시에 분석하는 방법이다. 미생물을 분리, 배양하지 않고 바로 시료로부터 모든 미생물의 DNA를 동시에 추출하고 차세대 시퀀싱 기법을 통해 모든 염기서열을 확인하여 전체 유전자를 분석하는 방법을 의미한다. 이러한 분석법은 시료 내 존재하는 전체 미생물 군집을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 군집 내 어떤 대사회로가 있는지 밝힐 수 있다.
노화 마우스 모델은 1주령, 4주령, 20주령, 50주령, 그리고 100주령까지 쥐가 노화되는 과정을 나타내는 마우스 모델이다.
3가지 회춘 마우스 모델은 ▲젊은 쥐(20주령)와 노령 쥐(100주령) 합사를 통한 분변 미생물군 이식 모델, ▲젊은 쥐과 노령 쥐 간의 외과적으로 혈액을 연결하는 파라바이오시스 모델, ▲젊은 쥐의 혈액으로부터 혈청을 추출하여 노령 쥐에 전달하는 혈청 주입 모델 등으로 구분했다.
그 결과, 마이크로바이옴 분석에서는 20주령의 젊은 쥐에 유익균으로 알려진 아카먼시아를 포함한 5종의 미생물이 유의하게 높은 비율로 존재했고 100주령의 노령 쥐에서는 유해균으로 알려진 파라프레보텔라(Paraprevotella)를 비롯한 13종의 미생물이 높은 비율로 존재함이 확인됐다.
회춘 모델 분석에서는 3가지 회춘 모델 모두에서 노령 쥐에서 유의하게 많이 발견되었던 유해 미생물이 감소했다. 이와 달리, 합사 및 혈청 주입 모델에서는 아카먼시아 미생물이 유의하게 증가한 것을 확인했다.
메타게놈 분석을 통한 장 내 미생물의 대사경로 변화 분석의 경우, 회춘 모델의 노령 쥐는 기존의 젊은 쥐와 비슷한 미생물 대사경로로 변화되는 것을 규명했다. 이때 대표적으로 차이 나는 대사회로 및 단백질로는 γ-아미노부티르산(GABA), 부티레이트(butyrate) 생산경로, 그리고 아카먼시아 미생물 유래 AMUC_1100 단백질이다.
이밖에도 연구팀은 아카먼시아 미생물 구강 섭취를 통한 건강 수명 증대를 확인했다. 노령 쥐의 아카먼시아 구강 섭취는 장 내 아카먼시아 미생물의 양을 20배 이상 증대시킬 수 있었다. 또한, 노화 유래 장 기능 저하 및 염증 기능 완화뿐만 아니라 전반적인 노쇠 지수, 인지능력 및 골격근을 향상시킬 수 있음을 입증했다.
아카먼시아 투여는 체내 윈트 신호전달계(Wnt Signaling) 유전자의 발현 회복을 유도할 수 있음을 규명했다. 노화가 진행될수록 림프계(lymphoid)에 속하는 T-세포과 B-세포의 양이 줄어들면서 골수계(myeloid)에 속하는 호중구는 증가하게 되는데, 아카먼시아의 구강투여를 통한 윈트 신호전달계의 발현 회복은, 마우스의 골수 영역에서 ICAM-1 발현을 제어함으로써 혈액과 면역체계에 중요한 역할을 하는 조혈 시스템의 노화를 복원할 수 있음을 입증했다.
일반적으로 건강 수명은 유전적 요인과 환경적 요인의 상호작용으로 결정된다. 특히, 노화가 진행되면서 장 내 장벽 기능이 저하되고, 이는 장 투과성의 증가로 인해 전신 염증이 유발될 수 있다. 이러한 만성 염증은 세포 노화, DNA 손상 및 장 내 미생물 불균형과 같은 결과를 가져오며, 노화의 원인 중 하나로 지목되고 있다.
노화가 진행됨에 따라 장내 미생물 구성이 변화되며, 이러한 변화는 숙주의 건강과 수명에 큰 영향이 미치는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 노화 마우스 모델의 장내 미생물 군집을 무균 마우스 모델에 분변 미생물군 이식을 통해 전달할 경우, 만성 염증이 매우 증가한다.
최근 다수의 연구에서는 100세 이상 장수하는 사람 내 장내 미생물에는 아커먼시아(Akkermansia), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 크리스텐세넬 라시아 (Christensenellaaceae)와 같은 유익한 장내 미생물이 높은 비율로 존재하고 있음이 보고되었다.
뿐만 아니라, 건강 수명을 증대시키기 위해, 현재까지 다양한 방식의 회춘 모델이 시도됐다. 젊은 쥐와 노령 쥐를 외과 수술로 몸을 붙인 후 몇 개월간 혈액을 공동으로 사용하게 하는 파라바이오시스 모델은 노화된 마우스의 근육을 재생시키고 인지능력을 회복시킨 바 있다.
또한 최근 조로증 마우스 모델에 젊은 쥐의 장내 미생물을 분변 미생물군 이식을 통해 전달했을 때, 조로증의 수명을 증대시킨 연구 결과가 보고된 바 있다.
하지만 다양한 회춘 방법에 따른 노화 과정과 장내 미생물군 유전체의 변화는 아직 비교된 바 없으며, 유익한 장내 미생물을 이용하여 노령 쥐의 건강 수명을 연장한 연구 결과도 보고된 적이 없다.
“3D 바이오프린팅 기술 이용 근육재생 성공”
3D 바이오프린팅 기술로 근육을 재생시켜 이식한 결과, 근육 손상이 치료됐다는 연구 결과가 나왔다. 광범위한 근육 손상 환자 치료에 도움이 될 것으로 보인다.
차 의과학대학교 분당차병원 신경외과 한인보 교수, 성균관대학교 바이오메카트로닉스학과 김근형 교수 연구팀은 탈세포화된 세포외기질(세포 사이의 기질과 기저막)과 줄기세포를 이용한 3D 바이오프린팅 기술로 근육 재생 증진 효과를 확인했다.
3D 바이오프린팅은 살아 있는 세포를 원하는 형상으로 쌓아 올려 조직이나 장기를 제작하는 기술이다. 신경과 근육은 세포 내 구성요소의 배열이 고도로 조직화된 구조다. 특히, 골격근 섬유는 세포 내 구성요소의 배열이 한 방향으로 된 체계화된 조직으로 광범위하게 근육이 손상된 경우 근육 구조를 재생하는 전략개발이 중요하다.
연구팀은 돼지 근육조직에서 유래한 탈세포화된 세포외기질과 사람 유래 지방줄기세포를 바이오잉크로 사용하고 동시에 전기자극을 가해 프린팅 한 근육 조직을 근육이 손상된 동물 모델에 이식했다. 그 결과, 세포 단위실험에서 프린팅된 세포가 일렬로 배열되었을 뿐 아니라 기능이 우수한 조직화된 근육구조를 생성하는 것을 확인했다.
한인보 교수는 헬스코리아뉴스에 “이번 연구를 바탕으로 조직화되고 체계적인 근육조직 재생을 위해 적합한 바이오잉크를 개발하고 전기자극 등의 새롭고 획기적인 복합전략을 사용한다면 근육손상 환자 치료에 효과적으로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
“비타민D, 코로나 예방에 좋다”
혈중 비타민 D(25-hydroxyvitamin D)의 농도가 낮을수록 코로나19의 발생 위험 및 중증도가 높아진다는 연구 결과가 나왔다. 이는 역으로 비타민D가 코로나 예방에 효과적이라는 의미로도 해석될 수 있다.
분당서울대병원 내분비대사내과 임수 교수 연구팀(제1저자 고대안암병원 내분비내과 배재현 교수, 서울대병원 내분비내과 최훈지 전임의)은 리뷰 논문을 통해 비타민 D 결핍이 코로나19의 발병과 중증 진행에 큰 영향을 미친다는 사실과 구체적 기전을 밝혀냈다. 리뷰 논문은 해당 분야의 전문가가 최신 연구 성과를 총 정리해 발표하는 형태의 논문이다.
비타민 D는 신체 내의 다양한 면역 반응을 비롯해 선·후천 면역 체계의 활동에 많은 영향을 주는 영양소다. 팬데믹 초기부터 국내외 여러 연구진들이 비타민 D가 코로나19의 감염률 및 중증도와 관련이 깊다는 것을 보고해왔다.
임 교수팀은 더 나아가 해당 연구들을 총 망라해 코로나19에 대한 비타민 D의 역할과 기전을 보다 명확히 밝혀내고자 연구를 수행했다.
그 결과, 혈중 비타민 D(25-hydroxyvitamin D)의 농도가 낮을수록 코로나19의 발생 위험 및 중증도가 높아지는 경향을 보였다. 또한, 비타민 D를 보충할 시 코로나19의 원인 바이러스인 ‘SARS-COV-2’의 양성률이 감소하고 중등도 이상의 환자에서 중환자실 입원률과 사망률이 줄어드는 것으로 나타났다.
연구팀은 이러한 양상을 일으키는 가장 직접적인 원인으로 면역 체계와 염증 반응 시스템의 이상을 지목했다.
비타민 D 부족 및 결핍은 ▲항균성 단백질인 ‘항균 펩타이드’ 생성 감소 ▲‘T 세포’의 면역반응 이상 ▲폐 상피세포의 자멸사 증가 ▲면역 세포의 ‘염증성 사이토카인’ 분비 증가를 일으킨다. 신체 면역력이 떨어져 코로나19에 감염되기 쉬운 상태가 되며 중증 환자에게 치명적으로 작용하는 ‘사이토카인 폭풍(cytokine storm)’의 위험성이 증대된다.
또한, 낮은 비타민 D 농도가 심장병, 당뇨병과 같은 심혈관계 및 대사 질환에 악영향을 미치면서 중증도를 높이는 데 기여하는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면, 비타민 D 결핍은 혈압조절 체계 ‘레닌-안지오텐신-알도스테론 시스템(RAAS)’과 포도당 대사 기능을 저하시켜 당뇨병 등 기저질환을 악화시킴으로써 치명률을 더욱 높이는 요인이 된다.
연구팀은 비타민 D 부족이나 결핍이 있는 경우 혈중 비타민 D 농도를 일반적인 권장 범위(40-60 ng/mL)에는 다소 못 미치더라도 30 ng/mL 이상 수준으로 유지할 시 코로나19의 감염률과 중증도 및 사망률이 전체적으로 감소할 수 있다는 사실을 밝혀 주목받았다.
배재현 교수는 헬스코리아뉴스에 “비타민 D 부족, 결핍이 코로나19에 대한 감수성 및 중증도와 유의한 연관성이 있다는 사실을 입증했다”며 “정도가 크지는 않지만 비타민 D 부족 및 결핍 환자에게 비타민 D를 보충해 주면 코로나19를 비롯한 여러 호흡기 감염병에 좋은 효과가 있다”고 말했다.
난임 여성, 임신성공률 높이는 수용체 세계 최초 규명
국내 연구진이 시험관 아기 시술(IVF)에서 LDLR(low-density lipoprotein receptor, 저밀도지질단백질 수용체) 수치가 높은 산모가 임신성공률이 높다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. LDLR은 이상지질혈증의 원인인 LDL콜레스테롤과 결합하는 수용체로 LDLR수치가 높을수록 LDL콜레스테롤 수치는 떨어진다.
차 여성의학연구소 서울역 산부인과 김유신 교수 연구팀은 차세대 유전체 염기서열 분석방법(Next Generation Sequencing, NGS)을 통해 유전자 발현 정도를 분석했다. 배아의 질이 좋고 임신이 잘되는 환자군과 배아의 질이 좋지 않고 임신률이 낮은 환자군의 난구 세포를 연령별(33세 이하, 40세 이상)로 분석했다.
그 결과, 배아의 질이 좋고 임신을 성공한 환자군의 LDLR 유전자가 비임신 환자군에 비해 발현이 증가된 것을 확인했다. 특히 40세 이상 환자군에서 이런 현상이 더 뚜렷하게 나타났다.
임신·비임신 환자군의 난자 개수나 수정율은 큰 차이를 보이지 않았으나 수정란 발달률에서는 LDLR이 높게 발현된 환자군 중 33세 이하 환자군에서는 100%, 40세 이상 환자군에서는 83.3%이상이 양질(Grade AA)의 배반포로 발달한 것을 확인했다.
시험관 아기 시술에서 건강한 아이의 임신을 위해서는 좋은 등급의 배아가 필요하다. 좋은 등급의 배아를 결정 짓는 요인으로 난자의 성숙과 발달, 발달 능력을 담당하는 과립막 세포(granulosa cell)와 난구세포(cumulus cell)를 포함한 난소 내 체세포의 기능 등이 있다.
김유신 교수는 헬스코리아뉴스에 “이번 연구를 통해 LDLR이 많이 발현된 사람일수록 좋은 질의 배아를 생성하고, 양질의 배반포로 성숙해 임신성공률이 높아진다는 사실을 확인했다”며 “산모에게 영향을 끼치지 않고 LDL을 감소시키는 약제가 개발된다면 시험관 아기 시술에서 임신성공률을 증가 시킬 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
“신장 투석기간 길수록 이식신장 기능부전 발생 높아져”
신장이식 전 투석기간이 6개월이 넘는 장기 투석을 시행한 환자의 경우, 거부반응 발생률이 높고 이식신장 생존율이 낮다는 연구 결과가 나왔다. 신장이식이 필요한 말기신부전 환자의 투석 기간이 기능과 예후에 영향을 미쳐 주의가 필요할 것으로 보인다.
칠곡경북대학교병원 신장내과 임정훈 교수와 경북대학교병원 신장내과 조장희 교수 연구팀은 한국장기이식코호트(Korean Organ Transplantation Registry) 자료에서 생체신장이식 환자 3392명을 대상으로 이식 전 투석기간과 신장 기능의 연관성을 분석했다.
그 결과, 이식 전 투석 치료를 받지 않고 바로 이식을 시행하는 선제적 신장이식을 받은 환자는 거부반응 발생률이 낮고 이식신장 생존율이 높아 가장 예후가 좋았다. 이식 전 투석기간이 6개월 이하로 짧았던 환자들은 선제적 신장이식 환자에 뒤지지 않는 이식신장 기능을 보였다.
반면, 이식 전 6개월 이상 장기간 투석을 시행한 환자의 경우 선제적 신장이식 환자에 비해 거부반응 발생률이 높고 이식신장 생존율이 낮아 나쁜 예후를 보였다. 이식 전 단기간 투석은 이식 후 예후에 큰 영향을 미치지 않지만, 장기적으로 투석할 경우 예후가 좋지 않은 것으로 확인됐다.
신장이식은 말기신부전 환자에게 있어 예후가 가장 좋은 치료법으로 생존율 향상, 삶의 질 개선 등의 여러 장점이 있다. 신장이식 중에서도 투석을 시행하지 않고 바로 이식을 시행하는 선제적 신장이식이 예후가 가장 좋고, 이식 전 투석 기간이 길어질수록 이식 후 예후에 좋지 않은 영향을 미친다고 보고됐다. 하지만 국내 말기신부전 환자들을 대상으로 이식 전 투석 기간이 이식 후 신장 기능에 어떤 영향을 미치는지는 알려진 바가 없었다.
임정훈 교수는 헬스코리아뉴스에 “많은 말기신부전 환자들이 막연한 불안감으로 이식 전 투석을 받지 않으려고 한다”며 “본 연구결과를 바탕으로 신장이식 예정인 말기신부전 환자들은 선제적 이식을 받을 수 있도록 적절한 시기에 준비하는 것이 최선이겠으나, 만약 이식 전 투석이 필요한 상태라면 단기간 투석을 받고 이식을 받는 것이 안전성과 예후 측면에서 유리할 것”이라고 설명했다.
여성 방광암 환자, 요실금 없는 수술법 개발 성공
여성 방광암 환자에서 방광적출술 및 신방광조성술을 시행할 때 방광경을 동시에 시행해 수술 후 요실금이 전혀 발생하지 않는 ‘방광경 보조하 요도 보전 방법’이 최초로 개발됐다.
해운대백병원 비뇨의학과 김정호 교수는 지난해 침윤성 방광암 환자 강모(69, 여)씨의 방광적출술과 신방광조성술을 진행하며 질, 자궁, 난관 등의 여성 생식기 전체와 방광내시경 보조를 통해 요도 전체를 완전히 보존하는 수술법을 진행했다.
그 결과, 수술 후에도 요실금이 발생하지 않는 효과가 확인됐다. 강씨는 수개월이 지난 현재까지도 요실금 없이 이전과 같은 생활을 유지하고 있어 매우 만족하고 있다고 병원측은 전했다.
김 교수는 복잡하고 어려운 방광적출술과 신방광조성술 전체의 과정을 로봇 또는 복강경을 이용해 좋은 성과를 거두고 있다. 수술 후 몸에 남는 흉터가 로봇 팔 또는 복강경 기구가 들어가는 구멍 정도만 남아 다음날부터 걷고 물과 음료수를 마시는 등 회복 속도가 매우 빠르다.
김 교수는 2020년 8월 침윤성 방광암 환자에서 순수 복강경을 이용한 ‘근치적 방광적출술과 총체내 신방광조성술’을 국내 최초로 성공적으로 시행한 바 있으며 이번에 새로 시행한 ‘방광경 보조하 요도 보전 방법’도 국내외 학술지 발표를 준비 중이다.
김정호 교수는 헬스코리아뉴스에 “방광암에서도 병기에 따라 다양한 치료가 필요하며 모든 환자에게 일률적으로 적용할 수는 없다”며 “병기에 따라 또는 방광 내 종양의 위치에 따라 적용할 수 있는 수술 방법이 다르기 때문에 환자에 대한 주치의의 세밀한 관심과 또 심도 깊은 상담이 꼭 필요하다”고 강조했다.
방광적출술 후에는 요루를 통해 소변을 배출해 소변주머니를 착용해야 하는 경우가 많아 신체에 큰 외형적 변화가 생기고 냄새가 나는 등 불편함이 많았다. 방광적출술에서도 요루 대신 신방광조성술을 시행해 신체의 외형적 변화 없이 수술 이전과 같은 상태로 소변을 배출할 수 있도록 하고 있다.
특히 여성의 근치적방광적출술에서는 질의 앞쪽 벽과 자궁, 난소 등을 같이 제거하는 경우가 많은데 이때에는 성기능도 같이 없어지게 된다. 고도화된 수술인 질을 포함해 여성의 생식기 전체를 보전, 오로지 방광만을 제거하고 신방광조성술을 시행해 성기능 보전 및 배뇨곤란을 최소화 하는 수술을 시행하기도 한다.
여성에서 방광암은 남성에 비해 상대적으로 발생률이 낮다. 성별에 따라 생존율이나 발생 병기의 분포에는 차이가 없지만 신체 구조의 차이에 따라 여성의 경우 신방광조성술 이후에 요실금이나 요폐 등의 배뇨곤란을 겪을 가능성이 높다.
여성의 요도는 길이가 약 4cm 정도로 짧으며 이 중 소변이 새지 않도록 하는 괄약근 부분은 바깥쪽 2/3 가량을 차지한다. 방광적출술을 시행할 때 절제되는 요도 길이의 차이로 수술 후 지속적인 요실금이 발생하는 경우가 많다. 여성 방광적출술에서 요도를 잘 보존해야 하는 이유가 여기에 있다.
신방광조성술 후 요실금이 해결되지 않으면 소변주머니는 차지 않지만 기저귀를 계속 이용해야 하는 등의 큰 불편함이 따른다. 때문에 수술 중 요도를 확인하고 잘 보존하는 것은 매우 중요하다.
국내 연구팀, 신장질환자 사망 위험 예측인자 규명
신장질환 환자의 ‘적혈구 분포 폭’ 수치가 상승할 경우 사망위험이 증가한다는 연구 결과가 나왔다. 사망위험을 효과적으로 예측할 수 있게 돼 주목된다.
서울대학교병원운영 서울특별시보라매병원 신장내과 이정표 교수 연구팀은 2001년 1월~2016년 12월까지 서울대학교병원 및 보라매병원 신장내과에 방문한 신장질환자 1만 6417명의 데이터를 기반으로 연구를 진행했다. 연구는 대상자의 평균 적혈구 분포 폭 수치와 연구기간 내 사망률을 종합적으로 분석해 둘 사이의 연관성을 확인하는 방식으로 진행됐다.
‘적혈구 분포 폭(RDW)’이란 혈액 내 적혈구의 크기가 얼마나 다양한가를 나타내는 지표를 말한다. 정상인은 적혈구 크기가 일정한 편이나, 임신이나 노화 등의 요인에 따라 변화할 수 있다. 혈액질환이 있는 경우에도 적혈구의 크기가 커지거나 작아져 분포 폭이 증가할 수 있다.
적혈구 분포 폭의 정상 범위(13.8%)를 기준으로 대상자를 두 그룹으로 분류해 진행한 연구결과, 적혈구 분포 폭 수치와 사망률 간의 유의한 연관성이 확인됐다.
생존분석에 널리 사용되는 카플란-마이어(Kaplan-Meier) 분석에서 적혈구 분포 폭 수치가 13.8% 이상으로 높은 그룹은 정상 그룹보다 전체기간 동안의 누적사망률이 높았다. 콕스(COX) 비례위험 회귀모델을 이용해 나타낸 사망위험 또한 1.7배 가량 상승한 것으로 나타났다.
추정사구체여과율(eGFR) 및 헤모글로빈, 빈혈 관련 요소 등 혼란변수를 조정한 다변량 분석 결과에서도 적혈구 분포 폭 수치가 높은 환자는 정상 그룹보다 사망위험이 최대 1.5배 증가하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 평균 적혈구 분포 폭 수치가 신장질환자의 사망률과 밀접한 연관이 있는 것으로 판단했다.
이정표 교수는 헬스코리아뉴스에 “이번 연구를 통해 신장질환을 가진 환자의 평균 적혈구 분포 폭 상승이 사망위험 증가와 밀접한 연관이 있다는 사실을 확인했다“며 “특히, 이러한 연관성은 45세 이상인 환자에서만 유의한 것으로 나타났는데 향후 추가적인 연구가 이뤄진다면 신장질환자의 적혈구 분포 폭 수치가 후속적인 사망위험을 효과적으로 예측하는 평가요소로서 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 전했다.
출처 : 헬스코리아뉴스(http://www.hkn24.com)
기사원문 : https://www.hkn24.com/news/articleView.html?idxno=324117
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