[과학을 읽다]항생제 오남용 '장 감염 질환' 막는다

국내 연구팀, 원인 미생물과 유전자 찾아내

[자료제공=복지부]

[아시아경제 정종오 기자] 항생제 오남용으로 발생하는 장 관련 감염 질환에 새로운 진단 기술이 나올 것으로 기대됩니다. 국내 연구팀이 장내 세균 감염에 대해 숙주의 저항력을 감소시키는 원인 미생물과 유전자를 찾아냈습니다.

장 관련 질환의 새로운 바이오마커를 제공할 수 있게 됐습니다. 바이오마커란 생물처리 과정, 병원성을 일으키는 과정, 치료를 위한 개입의 반응단계인 약리학의 과정의 지표로서 평가되고 측정되는 특징을 일컫습니다.

항생제는 장내 미생물 군집 변화와 더불어 미생물에 의해 생산되는 대사산물의 변화, 세균 신호 전달 물질의 감소 등을 일으킵니다. 인체의 장 면역 시스템을 약화시키며 다양한 질병의 원인이 됩니다.

입원 환자의 항생제 치료 과정 중 발생하는 의료 관련 감염병인 클로스트리디움 디피실 감염증(Clostridium difficile infection, CDI)은 최근 급속도로 늘어나 미국에서만 연 평균 2만9000명의 사망자가 발생하고 있습니다.

클로스트리디움 디피실 감염증은 건강한 성인 2~5%의 장내에 늘 있는 미생물인 클로스트리디움 디피실이 항생제 복용 후 장내에서 증가해 독소를 생산합니다. 설사 등을 유발하는 장 질환입니다. 재발이 쉽게 일어나 완치되기 어렵습니다.

항생제 복용과 관련이 높은 것으로 알려진 염증성 장 질환이나 살모넬라 등의 감염성 질환도 최근 사회적 문제로 떠오르고 있습니다. 원인을 규명하고 치료 방법을 찾기 위한 투자와 노력이 필요합니다.

정상 공생미생물 균총을 가지고 있는 건강한 인체는 병원성 세균이 장내에 감염되면 다양한 항균 작용을 통해 병원균의 침입을 이겨냅니다. 반면 항생제를 지속적으로 복용하면 병원성 세균에 대한 면역 시스템이 정상적으로 작동하지 않습니다.

공생미생물 생태계는 외부 자극에 의해 분포와 구성이 변화합니다. 항생제의 경우는 복용 중단 후 정상 상태로 회복되는 데 오랜 시간이 필요한 것으로 알려져 있습니다.

연구팀은 암피실린, 반코마이신, 스트렙토마이신 및 클린다마이신 등의 광범위 항생제에 처리된 실험용 쥐가 대표적 병원성세균 중 하나인 콜레라균에 의한 감염에 매우 취약해 지는 것을 확인했습니다.

항생제 복용이 장내에 미치는 영향을 확인하고 다양한 장내 세균 중 콜레라균과 상호 작용하는 단일 세균 종(대장균)을 분리했습니다. 균주의 전체 유전체(whole genome) 분석을 통해 분리된 대장균이 기존의 대장균과 상이한 특징이 존재함을 밝혀냈습니다.

이 중 가장 중요한 차이는 신규 대장균이 매우 활성이 높은 카탈라아제(catalase)를 생산하는 유전자를 보유하고 있다는 점이었습니다. 장내 감염성세균의 증식과 병원성에 직접적 영향을 미치게 됨을 밝혀냈습니다.

이번 연구는 윤상선 연세대 교수팀이 수행했습니다. 연구 결과는 네이쳐 커뮤니케이션(Nature Communications) 5월 13일자(논문명:A single gene of a commensal microbe affects host susceptibility to enteric infection)에 실렸습니다.

윤 교수는 "항생제에 반응하는 장내 미생물 분석을 통해 장내 공생미생물의 변화를 관찰하고 특정 유전자가 장내 환경을 변화시키고 그 결과 감염성 세균의 증식을 유도한다는 사실을 확인했다"며 "항생제 복용 후 발생하는 장관 감염성 질환의 진단과 치료에 도움이 될 것으로 생각한다"고 말했습니다.