선옥균발효분말 선옥균 장내 세균 복원 치료 연구 [이엠생명과학연구원]

 

선옥균 세균은 숙주의 위장관에서 면역 반응을 조절하여 건강을 향상시킨다. 이엠생명과학연구원 생명과학연구원 들은 미생물이 장내 시스템의 특정 반응을 유도하는 작용 물질(effector mole-cules)의 발견과 기능을 분석하고 있다.

 

선옥균은 “적당양의 섭취가 건강에 이득을 주는 살아있는 미생물”을 정의한다. 선옥균의 가장 보통 형태는 신선한 발효산물이나 건조시킨 세균 보충을 통한 치료 목적으로 다양하게 활용된다.

 

선옥균의 섭취량은 다양한 건강상의 이득과 연관되어 있다, 선옥균의 효과는 특정 집단에게서 잘 확립되어 있어 전반적으로 선옥균은 면역 무방비 상태 (미성숙 유아기의 괴사성 장염을 막아주는 효과)나 건강이 약화된 특정 사람들(회낭성 항문 문합술(ileal pouch-anal anastomosis) 후의 낭염 경감)에게는 일치하는 이로운 효과를 주었다.

 

 

 

 

선옥균은 그 반응에 대한 영양유전학적 분석과 장내 존재하는 미생물의 지놈 분석을 통해 숙주 세포의 면역 반응을 조절하는 작용 단백질(effectors)과 그에 상응하는 숙주의 반응과 연관된 기작과 경로를 밝혀내었다.

장내 세균중 선옥균들은 장내 환경은 병원균에 대한 방어작용과 공생 관계의 종에 대한 내성을 통제하는 면역시스템의 세포적 분화를 조절한다.

 

내성은 많은 요소들 중에서 장내 조직으로의 미생물 침투를 제한하는 선천적 방어 기작에 의존한다. 장내 상피세포들은 내강의 미생물들과 그 아래 있는 장내 조직 사이의 물리적 장벽을 만들어 항상성과 내성을 통제한다.

 

특화된 상피세포들은 점막층을 만들고(고블릿 세포) 항미생물 단백질들을 분비한다(페네스 세포). B세포들에 생성된 많은 양의 sIgA(secretory immunoglobulin A)는 내강의 미생물에 대한 추가적 방어를 제공한다.

 

상피세포, 수지상세포(DCs), 대식세포에 의한 선천적인 미생물 감지는 TLRs과 같은 패턴 인식 수용체(PRRs)에 의해 매개된다.

 

선천면역세포에서 PRRs의 활성화는 미생물의 제거를 매개하는 경로를 유도하고 전염증성 TH1 세포와 TH17 세포들과 적응면역세포들을 활성화시킨다.

 

그러나 항성과 면역내성을 유지하는 동안에 장내의 대식세포와 수지상세포는 파이어스 패치와 장간 림프절에 있는 T세포에 항원을 제공하고 TReg 세포 집단의 분화를 유도한다. TReg 세포군은 IL-10, TGF, 레티노산에 의해 조절받는다. 장내환경에 있는 상피세포에서 분비된 인자들은 장내 면역세포의 내성에 기여한다.

 

 

 

 

 

선옥균의 세포벽 구성성분

 

대부분의 상용되는 선옥균이 차지하고 있는 그람음성 세균의 세포질 막은 두꺼운 세포 벽으로 둘러싸여 있다.

 

세포벽은 펩티도글라이칸(peptidoglycan), CPS(capsular polysaccharide, 협막 다당), 지질 단백질, 테이코 산(teichonic acid)과 같은 복합층으로 이뤄져 있다. 이러한 물질들의 일부가 숙주의 장내 점막에서 발현하는 특정 PRRs에 의해 인식되는 MAMPs이다.

펩티도글라이칸(peptidoglycan-diaminopimelic acid와 같은 면역 조절 조각들을 포함하는 펜타펩타이드에 의해 교차 결합되어 있는 β 1 4 linked N acetylmuramic acid 와 N acetylglucosamine이 교차하는 cell wall polymer): TLR2와 NLR 단백질인 NLRP1-2(NOD-,LRR- and pyrin domain-containing 1 and 2)와 같은 PRRs은 프로바이오틱스의 다양한 구조의 펩티도글라이칸을 각각 인식하여 면역 반응을 일으킨다.

 

흥미롭게도, Lactobacillus salivarius 가 국소 점막 부위에서 NLRP2에 의존적인 IL-10을 합성하여 쥐에서 화학요법에 의해 유도되는 대장염으로부터 점막을 보호하였지만 뮤로펩타이드(N-acetylmuramic acid(MurNAc)-L-Ala-D-glu-L-Lys60)을 분비하지 않는 Lactobacillus acidophilus NCFM에서는 이 효과가 나타나지 않았다. 이는 점막의 NLR 신호 전달에 있어 펩티도글라이칸 성분의 중요성을 보여주고 있을 뿐만 아니라 펩티도글라이칸과 같은 안정된 MAMPs의 다양한 생화학적 특성을 가진 세균의 균주 특이성을 보여주었다.  

 

 

 

 

선옥균 세균들은 위장관의 조건과 숙주가 섭취한 음식을 통해 CPS의 합성, LTA의 치환, 세포 표면 단백질의 합성에 기능하는 유전자들과 미생물의 분자의 합성과 변형에 관련된 균주의 유전자들 발현에 영향을 주어 선옥균 균주가 숙주의 신호전달을 조절하고 위장관의 조건에 적응할 수 있다.

 

그러므로 특정 선옥균 분자의 분석뿐만 아니라 장관 내에서의 in situ 선옥균 분자 유전자들의 발현에 대한 평가 역시 중요하다.

인체 장의 정상균층(microbiota)이나 건강하거나 질병 상태의 환경에서 존재하는 특정 미생물 종들인 선옥균 미생물을 인체에 신중하게 투여될 수 있다.

 

예를 들면, clostridium 속의 특정 그룹(clusters IV, XIV)이 조절 T 세포를 쥐 결장 점막에 축적시킨다고 하였다. 이러한 세균들은 어린 쥐에게 투여하였을 때 DSS가 유도하는 대장염에 대한 저항성을 가지고 나이든 후에는 시스템 면역글로불린 E 반응(systemic immunoglobulin E responses) 이 감소하였다.

 

이 결과는 자가면역과 알러지 치료에 있어 이 세균들의 잠재적인 사용 가능성을 뒷받침한다. 인체 장의 metagenomics의 빠르게 진보하는 분야, 특히 장 균주(intestinal isolates)의 지놈 서열 분석과 내장 metagenome libraries의 고속대량 스크리닝을 결합시키는 분야,는 점막 항상성을 향상시키고 유지하는 공생물질의 발견을 도울 것이다.

궁극적으로 이득을 주는 공생 미생물과 선옥균의 MAMPs가 건강한 사람의 생체 내에서의 행동 모드에 대한 정보와 결합시킨 세밀한 기능 분석은 유전자형과 식사습관 정상균층의 장유형(enterotype: 균형이 잘 잡힌 숙주-미생물 공생 상태)의 내용에 따른 성공적인 선옥균 투여를 위해 필요한 정보를 제공할 것이다.

 

 

 

 

이엠생명과학연구원 생명과학연구원들은 장내 세균총 비율에서 유효성 선옥균의 비율을 높이는 치료는 자가면역질환 치료와 난치성 질환 치료에 반드시 적용하는것이 매우 중요하다고 발표한바 있다.

 

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