장내 미생물군집과 신경퇴행성 질환:잠재적 연관성

장내 세균성 당이 뇌를 괴롭히는 가장 심각한 두 가지 신경퇴행성 질환의 숨겨진 원인일 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다.

근위축성 측삭 경화증(ALS)과 전두측두엽 치매(FTD)는 밀접하게 연관되어 있는 질환으로 때로는 중복되기도 하며 둘 다 뉴런의 죽음을 수반합니다.

이는 ALS의 근육 움직임에 영향을 미치며(결국 치명적임) FTD의 행동 및 언어에 큰 변화를 가져오며 때로는 움직임에도 영향을 줄 수 있습니다.

두 질병이 어떻게 시작되는지는 아직 확실하지 않습니다. 미국 케이스 웨스턴 리저브 대학(Case Western Reserve University) 연구진이 이끄는 팀은 ALS와의 연관성을 시사하는 이전 연구 결과를 바탕으로 장내 박테리아가 역할을 할 수 있는지 알아보고자 했습니다.

이번 연구에서는 쥐 모델을 사용하여 장내 세균이 생산하는 특정 유형의 글리코겐을 밝혀냈습니다. 이 설탕은 뇌 염증과 신경 세포 사멸을 유발하는 것으로 보입니다.

케이스 웨스턴 리저브 대학교 병리학 조교수 Aaron Burberry는 "우리는 유해한 장내 세균이 설탕의 일종인 염증성 형태의 글리코겐을 생성하고 이러한 세균성 당이 뇌를 손상시키는 면역 반응을 촉발한다는 사실을 발견했습니다."라고 말했습니다.

이제 우리는 이를 목표로 하는 치료법 개발에 착수할 수 있다는 것을 알고 있습니다.

ALS와 FTD는 모두 C9ORF72의 특정 변형으로 인해 발생할 수 있습니다. 유전자이지만 이러한 변이를 가진 모든 사람이 질병에 걸리는 것은 아닙니다.

이 연구의 주요 원동력은 유전자 변이를 가진 사람들에게 어떤 다른 유발 요인이 기여할 수 있는지 알아내는 것이었습니다.

연구자들은 접근 방식에 있어서 체계적이었습니다. 그들은 C9ORF72가 없는 쥐를 설계했습니다. 유전자를 사용하여 사람의 변종을 모방한 다음 생쥐의 다양한 장내 세균 혼합물을 테스트하여 면역 체계가 어떻게 반응하는지 확인했습니다.

이로 인해 팀은 글리코겐 생산을 시작했고 거기에서 Parabacteroides merdae로 발전했습니다. 이를 생성하는 균주 중 하나인 박테리아. 장내 세균이 전혀 없는 쥐에게 이 박테리아를 도입했을 때 심각한 염증이 발생하고 혈액뇌장벽이 파괴되었습니다.

인간 대변 샘플에 대한 추가 테스트에서는 ALS 환자 22명 중 15명과 FTD 환자 1명에게서 염증성 글리코겐 수치가 정상 수준보다 높은 것으로 나타났습니다. 그러나 건강한 대조군 12명 중 4명에서만 염증성 글리코겐이 정상 수준보다 높은 것으로 나타났습니다.

신체가 잠재적으로 위험한 설탕을 감지하면 면역 체계가 과도하게 작동하여 뇌에 영향을 미치기 시작한다고 생각합니다. 중요한 것은 C9ORF72에 의해 암호화된 단백질이 글리코겐에 대한 브레이크 역할을 하는 것으로 보이며, 이는 유전자 변이의 문제가 발생하는 곳입니다.

"염증성 형태의 글리코겐을 축적하는 미생물이 ALS 환자의 장에 풍부하다는 우리의 증명은 미생물 글리코겐이 ALS 발병 및 진행 위험에 기여하기 위해 소인 유전형과 상호 작용하는 많은 환경 및 생활 방식 요인 중에서 중요한 예가 될 수 있음을 시사합니다"라고 연구진은 발표된 논문에서 썼습니다.

연구의 가장 긍정적인 결과 중 하나는 영향을 받은 쥐에게 글리코겐을 분해하는 알파-아밀라아제라는 효소를 투여했을 때 염증 수준이 감소하고 수명이 연장되었다는 것입니다. 그러나 모터 성능은 향상되지 않았습니다.

이는 연구 측면에서 아직 초기 단계이지만, 언젠가는 뇌가 아닌 장을 표적으로 삼아 염증 연쇄 반응을 중단할 수 있는 치료법을 개발할 수 있을 것임을 시사합니다.

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과학자들은 특히 건강과 관련하여 우리의 내장과 뇌가 연결되는 방식에 대해 점점 더 많은 것을 발견하고 있으며 이번 새로운 연구는 이에 더해졌습니다.

다음으로 연구자들은 연구를 마우스 모델을 넘어 인간 참가자와 다양한 유형의 글리코겐 생성 박테리아에 대해 더 자세히 조사하기를 원합니다.

"유해한 미생물 글리코겐이 언제, 왜 생산되는지 이해하기 위해 연구팀은 질병 발병 전후 ALS/FTD 환자의 장내 미생물 군집을 조사하는 대규모 연구를 수행할 것입니다."라고 Burberry는 말합니다.

"ALS/FTD 환자의 글리코겐 분해가 질병 진행을 늦출 수 있는지 여부를 결정하기 위한 임상 시험도 우리의 발견에 의해 뒷받침되며 1년 안에 시작될 수 있습니다."

해당 연구는 Cell Reports에 게재되었습니다. .