낮은 BMI가 지질 대사 교란 일으켜 질병 악화… 충분한 영양 보충이 질병 완화 도움
연세대 의과대학 미생물학교실 신성재 교수와 최상원 대학원생 연구팀은 비결핵 항산균 폐질환 환자에서 낮은 BMI와 관련된 대사적 요인이 질병을 악화시키는 메커니즘을 규명했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘이바이오메디신’(eBioMedicine, IF 11.1) 최신호에 게재됐다.
비결핵 항산균(이하 NTM) 폐질환은 NTM이 폐에 감염돼 발생하는 질환으로, NTM은 결핵균과 달리 물, 토양 등 다양한 환경에서도 서식할 수 있다. 샤워기, 분무기, 사우나 등이 감염원으로 잘 알려져 있으며, 원인균이 존재하는 환경에 노출되면 감염될 수 있다. NTM 감염은 폐질환, 림프절염, 피부·연조직·골 감염은 물론 전신 감염을 일으킬 수 있으나 폐질환이 가장 흔하며 약 90% 이상을 차지한다.
200여 종의 NTM 중에서도 미코박테륨아비움복합체(Mycobacterium avium complex, 이하 MAC) 감염은 사람에게 만성 세균성 폐질환을 유발하는 주요 원인체로, 최근 국내뿐만 아니라 세계적으로도 유병률과 발생률이 급증해 글로벌 건강 문제로 우려되고 있다. 다수의 임상 보고에 따르면 MAC 폐질환 환자들은 낮은 체질량지수(BMI)를 보이는 경우가 많다. 이러한 특징이 질병의 악화와 상관관계가 있음을 시사하고 있으나, 그 기저 메커니즘에 대한 연구가 부족한 상황이다.
연구팀은 마우스 모델을 통해 낮은 BMI 상태가 MAC 폐질환 악화에 미치는 영향을 확인했다. MAC 폐질환에 저항성을 보이던 마우스 모델에 저단백식이를 적용해 낮은 BMI 상태를 유도한 뒤 질병의 상태 변화를 관찰했다.
그 결과, 정상 BMI에서 안정적(Stable)인 상태를 보였던 질병이 낮은 BMI 상태에서는 지질대사의 변화와 함께 진행형(Progressive)으로 전환되는 것을 확인했다. 저단백식이를 섭취한 마우스 모델은 폐 조직에서 지방산과 지방산 대사와 관련된 유전자들의 발현이 증가했으며, 이는 MAC 폐질환 진행성 환자의 혈청 내 지방산 수준이 높게 나타난 결과와 유사했다.
특히, 저단백식이를 섭취한 마우스 모델에서는 지방산 흡수에 관여하는 단백질인 CD36의 발현과 큰포식세포 내 지질 축적이 증가했는데, 연구팀은 실험을 통해 CD36 단백질로 인한 지방산 흡수가 큰포식세포 내 세균 증식에 영향을 미친다는 것을 확인했다.
반면, 저단백식이를 섭취한 마우스에 영양을 보충하자 교란된 지질대사와 높은 CD36 단백질 발현이 정상 수준으로 회복됐고, 균량 또한 감소하는 현상이 나타났다. 또한 항-CD36 항체를 저단백식이를 섭취한 마우스에 투여하자 폐 조직 내 지방산 함량과 큰포식세포 내 지질 축적이 감소하고 세균 성장 또한 낮아져 질병 진행이 다시 안정적으로 완화되는 것을 확인했다.
신성재 교수는 “이번 연구를 통해 MAC 폐질환에서 낮은 BMI와 관련된 대사적 지질교란 요인이 질병 악화에 미치는 영향을 확인했다”면서 “MAC 폐질환을 대사적 감염병(Metabolic Infectious Disease)으로 새롭게 인식하고, 대사적 경로를 타깃으로 하는 새로운 치료 전략으로 비결핵 항산균 폐질환을 효과적으로 관리할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구 지원사업, 한국생명공학연구원 주요사업, 국립보건연구원의 병원기반 인간 마이크로바이옴 연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
김지예 기자
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