천식은 기관지가 예민하기 때문에 점막이 잘 붓고 기침과 호흡 곤란 등을 동반하는 질환이다. 유전적 요인과 환경적 요인에 영향을 받는데, 몸속의 미생물이 소아 천식에 영향을 준다는 사실이 드러났다.
질병관리본부 국립보건연구원은 인체 상부 기도의 특정 마이크로바이옴이 폐기능에 영향을 주며, 그 차이가 소아 천식과 연관이 있다고 밝혔다. 이번 연구결과는 한림대 김봉수 교수의 주도의 '만성호흡기알레르기질환과 구강/상기도 마이크로바이옴 상호작용 규명을 위한 기반연구'를 통해 밝혀졌다.
마이크로바이옴이란 미생물을 뜻하는 '마이크로(mirco)'와 생물군계라는 뜻인 '바이옴(biome)'의 합성어로, 환경 내에 존재하는 미생물 군집 및 유전자 총체를 의미한다. 인체 마이크로바이옴은 사람의 건강과 질병에 매우 다양한 기능을 한다고 알려졌다.
연구팀은 연구에 참여한 아이들을 천식이 없는 정상군, 천식을 앓고 있는 천식군, 증상이 호전되어 2년간 증상이 나타나지 않은 관해군으로 나눴다. 그 후, 각 집단의 상기도 마이크로바이옴의 구성과 기능 유전자를 분석했다.
그 결과 정상군에서 헤모필루스와 모락셀라가, 천식군에서는 포도알균이 높은 비율로 존재한다는 것을 확인했다. 이들 마이크로바이옴과 폐기능 연관성을 조사한 결과, 상기도에 존재하는 연쇄상구균의 비율이 높을수록 1초간 날숨량이 낮았으며, 포도알균의 비율이 높을수록 기관지과민성이 높아졌다. 천식군의 포도알균이 기관지과민성을 높이는 주범이라는 것이다.
천식군은 기도염증반응에 영향을 주는 아라키돈산 대사, 라이신 분해, 포스파티딜오니시톨 신호경로, 글리코사미노글리칸 대사경로 연관 유전자도 다른 대상군과 달랐다.
천식군의 마이크로바이옴에서는 아라키돈산에서 변환된 프로스타글란딘H2를 프로스타글란딘 E2물질로 변환시키는 유전자가 결핍돼있었다. 천식은 기관지가 좁아져서 숨이 차는데, 실제로 천식군에서 기관지 확장과 항염증 반응을 하는 프로스타글란딘E2가 부족한 것이다.
또한, 주목해야할 것이 라이신 잔여물이다. 라이신 잔여물은 염증유발 전단계에 관여하는 요인의 활성화와 콜라겐 합성에 영향을 주어 기도에 영향을 줄 수 있다고 알려져 있다.
이 라이신이 정상군과 관해군에서는 상기도 마이크로바이옴에 의해 분해가 되어 에어로박틴, 아세토아세테이트 등으로 변환되는 반면, 천식군의 상기도 마이크로바이옴에는 이 최종산물들을 만드는 유전자들이 결핍되어 라이신이 완전히 분해되지 못할 수 있다고 밝혔다.
국립보건연구원은 이 연구결과가 천식 예후·예측지표 및 새로운 치료방법 개발에 활용될 수 있음을 시사한다고 밝혔다. 또한, “인체 마이크로바이옴이 천식 등 만성호흡기‧알레르기질환의 증상 악화 및 완화에 관여하는 것이 규명됨에 따라 천식 악화 중재 및 맞춤 치료에 활용될 수 있도록 마이크로바이옴 상관성 분석 연구를 지속적으로 수행할 것”이라고 말했다.
[사진= Natee K Jindakum/shutterstock]
