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미생물이야기 콰시오코르(단백열량부족증)를 초래하는 장내 미생물
2013-08-01 13:45:34
이엠생명과학연구원

 

콰시오코르(kwashiokor)는 열대지방의 어린이들에게 흔히 일어나는 단백열량부족증(protein-calorie malnutrition)으로, 주요 증상은 부종, 성장장애, 탈색, 각화증(hyperkeratosis), 적모(red hair) 등.

 

 

  단백열량부족증에 걸린 어린이들은 배가 부풀어오르고 피로를 느끼며 질병에 취약하게 된다. 일부 영어권 학자들은 콰시오코르를 `붉은 신체`(the red body)나 `빨간 머리의 소년`(red-haired boy) 등의 뜻을 가진 가나(Ghana)어의 단어로 소개해 왔지만, 쿠마시(Kumasi)의 의사들에 의하면 콰시오코르가 문자 그대로 `붉은 머리털나 `붉은 신체`만을 의미하지는 않는다고 한다. 요컨대 콰시오코르란 엄마의 젖을 뗀 유아(약 2세)에게 나타나는 영양결핍증을 묘사하는 단어로, `붉은 머리털`에 국한되지 않고 다양한 증상을 표현하는 보다 포괄적인 의미의 단어라고 생각된다.

인간 쌍둥이의 장내 미생물을 마우스에 이식하여 연구한 결과, 일부 영양결핍 어린이들이 콰시오코르에 걸리는 원인이 밝혀졌다. 연구진에 의하면 어린이들의 장내에 서식하는 미생물이 콰시오코르를 일으키는 주범이라고 한다. 이번 연구는 3월 9일 캐나다 밴쿠버에서 열린 국제 인간 마이크로바이옴 회의(International Human Microbiome congress)에서 발표되었는데, 연구진은 이번 연구가 병든 어린이들을 위한 비상배급식량(emergency rations)을 개발하는 데 기여할 수 있기를 바라고 있다.

연구진은 콰시오코르에 걸린 아프리카 말라위의 어린이들을 대상으로 한 연구에서 이상과 같은 사실을 발견했다. 말라위에서는 수만 명의 어린이들이 콰시오코르로 고통을 받고 있으며, 치사율은 최대 15%에 달하는 것으로 알려져 있다. 빈약한 식사(poor diet)가 중요한 원인인 것은 분명하지만, 빈약한 식사를 섭취한다고 해서 모든 어린이가 콰시오코르에 걸리는 것은 아니기 때문에, 많은 열대의학 전문가들은 콰시오코르의 원인을 찾는 데 골몰해 왔다. 연구진은 317쌍의 쌍둥이들을 생후 3년 동안 관찰한 결과, 쌍둥이 두 명이 모두 단백열량결핍증에 걸린 경우는 7%에 불과한 데 비해, 두 명 중 한 명 만이 단백열량결핍증에 걸린 사례는 50%라는 사실을 발견했다.

동일한 환경(영양상태)에 노출되어 있는 어린이들 중에서 유독 일부 어린이들만이 콰시오코르에 걸리는 이유는 무엇일까? 연구진은 어린이들이 보유하고 있는 장내 미생물이 그 열쇠를 쥐고 있을 것이라는 가설을 설정했다. [일례로, "위장관 세균이 음식물 중에 함유된 철분, 아연, 비타민의 흡수에 영향을 미쳐 비만을 초래할 수 있다."는 연구결과가 발표된 바 있다(Nature, 444 . 1022 - 1023, Nature, 444 . 1027 - 1031).] 연구진은 가설을 검증하기 위해, 말라위 어린이들의 대변에서 장내 미생물을 채취하여 무균상태에서 사육된 마우스에게 이식했다. 그리고는 총 7주 동안 마우스에게 먹이는 식단을 변경시켜 가며, 장내 미생물이 식단의 변화에 어떻게 반응하는지를 관찰했다.

구체적으로, 연구진은 처음 3주 종안 마우스에게 전형적인 말라위 식단(90%의 옥수수 가루와 물, 10%의 야채로 구성)을 먹인 후, 다음 2주 동안 고칼로리 땅공버터식(개발도상국에서 영양결핍 어린이들에게 먹이는 치료용 식단)을 먹였다. 그리고 마지막 2주 동안에는 다시 말라위 식단으로 복귀하였다. 그 결과 콰시오코르에 걸린 어린이의 장내 미생물을 이식받은 마우스들은 건강한 어린이의 장내 미생물을 이식받은 마우스들에 비해, 전형적인 말라위 식단을 먹었을 때 체중이 감소하고, 땅콩버터식을 먹었을 때 체중이 증가하는 것으로 나타났다. 연구진은 이상의 관찰결과를 근거로 하여, "콰시오코르에 걸린 어린이의 장내 미생물은 어린이들이 빈약한 식사에서 영양소와 칼로리를 흡수하는 것을 어렵게 만든다. 또한 콰시오코르에 걸린 어린이의 장내 미생물은 식단의 변화에 민감하여, 어떤 종은 왕성하게 증식하고 어떤 종은 급격히 사멸함으로써 전체적인 세균구성의 변화를 초래하게 된다. 이에 반해 건강한 어린이의 장내 미생물 구성은 식단이 변화에 관계 없이 일정하다."고 결론지었다.

이번 연구는 위장관 세균이 콰이오코르의 발병과정에서 수행하는 역할을 밝히고, 콰시오코르를 치료하는 방법을 제시하고 있다. 예컨대 건강한 어린이의 장내 미생물을 콰시오코르에 걸린 마우스에 이식하여 어떤 변화가 일어나는지를 관찰하는 것도 흥미로울 것으로 생각된다. 나아가 이번 연구에 사용된 방법론은 인간으로 하여금 음식물에서 최대의 영양소를 흡수할 수 있도록 도와주는 장내 미생물이 무엇인지를 알아내는 데도 응용될 수 있을 것으로 보인다. 연구진의 궁극적인 목표는 어린이들이 콰시오코르에 걸리지 않도록 도와 주는 미생물을 찾아내는 것이다. 그리고 이 미생물을 비상배급식량에 첨가하여 굶주린 어린이들에게 공급함으로써, 콰시오코르의 발생을 미연에 방지하는 것이다.




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