신생아 장내 유익균, '산소 장벽' 뚫는 원리 규명…면역도 조절

신생아 장내 유익균이 초기 '산소 장벽'을 뚫고 정착하는 원리가 규명됐다. 연구진은 인간 장내 대표 공생균인 취약균(脆弱擬杆菌·Bacteroides fragilis)이 특정 막지질을 활용해 산소 환경을 견디고 면역계까지 조절한다는 사실을 확인했다.

미국과 한국 연구진이 참여한 국제 공동연구팀은 7일(현지시간) 국제학술지 셀(Cell)에 이 같은 연구 결과를 발표했다. 논문 제1저자는 허규 박사다.

신생아의 장은 성인과 달리 출생 직후 며칠간 미량의 산소가 남아 있다. 분만 과정에서 공기에 노출되고 혐기성 균총이 아직 자리 잡지 못했기 때문이다. 이 '유산소 창'은 산소 없이 사는 취약균에 치명적인 환경이다.

연구팀은 취약균이 알파-갈락토실세라마이드(BfaGC)라는 막 당지질을 만들어 이 시기를 버틴다는 점을 처음 밝혀냈다. 전장유전체 적응도 분석 결과 BfaGC의 생합성은 생애 초기에 선택적으로 필수였다.

BfaGC는 세균 내부에서 막의 양성자 투과성을 낮춰 유산소 호흡에 필요한 양성자 구동력을 유지하는 역할을 했다. 산소 대사로 인한 에너지 누출을 막는 '차단막' 구실을 하는 셈이다.

동시에 이 물질은 숙주의 면역계에 신호를 보내 자연살해T(NKT)세포의 발달을 조절하고 면역 관용을 유도했다. 연구팀은 단일 대사산물이 세균의 적응과 면역 성숙을 연결한다고 설명했다.

이 전략은 장내 세균 전체에 공통된 것은 아니었다. 다른 주요 세균들은 서로 다른 당지질을 합성해 적응하는 등 진화 전략이 갈렸다. 또 장독소를 만드는 취약균도 같은 기전으로 서식지를 넓힐 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 이번 발견이 신생아 관리와 성인 만성질환 치료에 활용될 수 있다고 내다봤다. BfaGC를 많이 만드는 균주를 선별하거나 유사 물질을 첨가하면 제왕절개나 조산으로 모체 균을 물려받지 못한 신생아의 장내 균총 형성을 도울 수 있다.

아울러 BfaGC 유도체로 신생아 면역계 발달 방향을 조절해 알레르기나 자가면역질환 위험을 낮추고, 항생제 치료 중 관련 대사산물을 보충해 면역 부작용을 줄이는 방안도 제시됐다.