장내미생물이 만든 물질, 간과 심장을 거쳐 대사 건강 좌우한다

장내미생물이 만들어내는 대사물질이 장에서 간을 거쳐 심장으로 이동하며 전신의 대사 건강에 영향을 준다는 연구 결과가 나왔다. 비만과 제2형 당뇨병의 새로운 치료 전략으로 이어질 가능성이 제기되면서 학계의 주목을 받고 있다.

이번 연구는 브라질 상파울루연구재단(FAPESP)의 지원을 받아 미국 하버드대학교에서 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 셀 메타볼리즘(Cell Metabolism)에 게재됐다. 연구진은 장에서 유래한 특정 대사물질이 간 대사 경로와 인슐린 민감도를 조절하는 데 관여한다는 사실을 규명했다.

논문의 제1저자인 비토르 로세투 무뇨스 연구원은 “간문맥은 장에서 나온 혈액 대부분을 간으로 직접 운반하기 때문에 장내미생물 산물이 가장 먼저 도달하는 곳”이라며 “이 물질들은 간에서 변형되거나 제거된 뒤 전신 혈액 순환으로 퍼진다”고 설명했다.

연구팀은 비만과 당뇨병에 취약한 생쥐와 그렇지 않은 생쥐를 대상으로 간문맥 혈액과 말초혈액을 각각 분석했다. 기존 연구들이 대변이나 말초혈액만을 분석해 간에 처음 도달하는 물질을 정확히 반영하지 못했던 한계를 보완한 것이다.

건강한 생쥐에서는 간문맥에서 111종, 말초혈액에서 74종의 대사물질이 풍부하게 검출됐다. 그러나 유전적으로 비만과 제2형 당뇨병에 취약한 생쥐에게 고지방 식이를 제공하자 간문맥에서 확인된 대사물질 수는 48종으로 크게 줄었다. 이는 식습관과 같은 환경 요인이 장내미생물 대사물질의 분포에 강한 영향을 미친다는 점을 시사한다.

또한 이들 생쥐의 대사물질 구성은 대사증후군에 저항성을 보이는 다른 계통의 생쥐와도 뚜렷한 차이를 보였다. 연구진은 이를 통해 유전적 배경과 환경 요인이 장내미생물과 복합적으로 상호작용하며 대사 질환 발생에 관여한다고 분석했다.

연구팀은 장내 특정 세균을 표적으로 하는 항생제를 투여해 미생물 구성을 변화시킨 뒤, 대사물질 변화를 관찰했다. 그 결과 크렙스 회로에 관여하는 메사코네이트와 같은 대사물질이 증가했다. 해당 물질을 간세포에 적용한 실험에서는 인슐린 신호 전달이 개선되고 지방 합성과 지방산 산화 관련 유전자 조절이 긍정적으로 변화했다.

무뇨스 연구원은 “이 대사물질들은 고지방 식이와 연관된 인슐린 저항성과 제2형 당뇨병의 병태생리에 중요한 역할을 한다”고 밝혔다.

연구진은 앞으로 각 대사물질의 생성 경로와 작용 기전을 보다 정밀하게 규명할 계획이다. 이를 통해 장내미생물 유래 물질을 활용한 새로운 대사질환 치료 후보 물질 발굴로 이어질 수 있을지 주목된다.