푸소박테리아: 친구인가 적인가?

미생물학에서 받아들여지는 분류에 따르면, 푸소박테리아(Fusobacteria)는 원핵생물이며, 그람 음성 혐기성 세균으로, 인간과 다른 포유류의 체내에 서식하며, 정상 미생물군(microbiocenosis) 또는 미생물총(microflora)의 일부입니다. 푸소박테리아과(Fusobacteriaceae)에는 16종 이상의 종이 있습니다.

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Fusobacteria의 형태와 대사 특징

푸소박테리아는 단세포이며, 양쪽 끝이 뾰족하여 방추형(라틴어로 fusus) 구조를 가지고 있습니다. 막대 모양은 두껍거나 가늘고, 곧거나 굽었으며, 실 모양일 수도 있습니다. 이 세균의 길이는 0.0005mm에서 0.008mm 사이이며, 운동 기관은 없지만, 일부에서는 주모성(표면 전체에 분포) 편모를 가지고 있다고 주장합니다.

세균학자들은 이 미생물들이 포자를 형성하지 않는다는 점에 주목합니다. 즉, 생활 환경이 악화될 경우 치밀한 막을 가진 세포로 변할 수 없습니다. 푸소박테리아는 핵양체에 집중된 유전자의 수평적 이동을 통해 한 세포가 두 세포로 분열하는 유사분열을 통해 번식합니다.

푸소박테리아의 형태는 군체의 서식지를 부분적으로 결정합니다. 즉, 구강 점막, 호흡기, 비뇨생식기 부위, 그리고 소화관 하부인 대장에 위치합니다. 푸소박테리아의 혈액 내 존재 여부는 아직 밝혀지지 않았지만, 푸소박테리아는 포도당, 자당, 엿당 및 일부 아미노산의 기름 발효를 통해 영양분을 섭취하기 때문에 혈액 내 존재가 필요하지 않습니다.

따라서 이 미생물 대사의 기본은 효소의 영향으로 탄수화물이 무산소(산소가 없는)에서 분해되는 생화학적 과정입니다. 대사산물은 저분자량 부티르산(부탄산), 이산화탄소, 그리고 수소입니다. 박테리아는 에너지를 얻기 위해 수소가 필요하며, 수소 이온은 푸소박테리아 어드헤신 A(FadA)의 표면 단백질에 의해 수용되어 세포 내로 이동합니다.

그런데, 부티르산은 장 항상성(수분과 전해질 흡수) 유지와 점막 상피 세포 재생에 매우 중요합니다. 의사들은 장내 부티르산 결핍과 국소 염증성 질환(예: 궤양성 대장염) 발생 사이에 연관성이 있다고 밝혔습니다. 푸소박테리아 외에도 부티르산은 클로스트리디움속(Clostridium) 박테리아에 의해 생성됩니다.

푸소박테리아의 조건부 병원성에 관하여

대부분의 그람 음성 혐기성 세균과 마찬가지로 푸소박테리아는 세균학자들에게 기회주의 병원균으로 여겨지지만, 과학자들이 더 이상 의심하지 않는 병원성 증가를 보이는 균주들이 있습니다. 특히 구강과 장에 서식하는 푸소박테리움 네크로포룸(Fusobacterium necrophorum)과 치태를 서식지로 선택한 푸소박테리움 누클레아툼(Fusobacterium nucleatum)이 여기에 해당합니다.

이들의 병원성 기전은 어떻게 작동할까요? 푸소박테리아의 세포질막 외표면은 리포폴리사카라이드 형태의 중합된 지방, 단백질, 탄수화물로 구성되어 있는데, 이는 박테리아 독성 물질(내독소)이자 동시에 항원입니다. 즉, 이러한 화합물은 개별 시스템과 기관에 명백한 외인성 영향 없이 신체의 면역 반응과 염증 반응을 유발합니다.

푸소박테리아과(Fusobacteriaceae)에 속하는 일부 박테리아의 병원성은 면역력이 약화된 경우에만 나타난다는 의견이 있지만, 푸소박테리아는 세포막 지질을 분해하여 박테리아가 모든 조직의 세포에 접근할 수 있도록 하는 효소인 포스포리파아제 A를 생성하기 때문에 매우 공격적인 것으로 알려져 있다는 점을 고려해야 합니다. 그러나 미생물은 일반적으로 이 효소를 "단독으로" 사용하지 않지만, 병원성 미생물이 존재할 경우 그 활성이 크게 증가합니다. 연쇄상구균이나 포도상구균에 의해 점막이 손상되면, 푸소박테리아는 이 기회를 이용하여 더 깊이 침투하여 조직에 괴사성 염증을 유발합니다. 이러한 상승효과의 가장 대표적인 예는 괴저성 인두염(시마노프스키-플라우트-뱅상 협심증)인데, 이는 그람 음성 세균인 스피로헤타레스(Spirochaetales) 보렐리아 빈센티(Borrelia vincentii), 프레보텔라 인테르메디아(Prevotella intermedia), 푸소박테리움 누클레아툼(Fusobacterium nucleatum)에 의한 점막 감염으로 인해 발생합니다.

푸소박테리아균은 어떤 질병을 유발합니까?

이제 푸소박테리아에 의해 발생하는 몇 가지 질병, 더 정확히는 푸소박테리아가 활발하게 관여하여 발생하는 병리학적 질환을 나열해 보겠습니다. 의사들은 다음과 같은 질병을 포함합니다.

• 충치의 치수염
• 치은염;
• 치주질환(치주염)
• 턱의 골수염
• 다양한 지역의 가래;
• 편도선염 및 부편도염(담편도선염);
• 만성 부비동염
• 연쇄상구균 편도염 후 발생한 인두후농양과 괴사 및 패혈증(레미에르 증후군)
• 기관지확장증
• 화농성 폐렴
• 폐농양
• 흉막의 농흉
• 뇌농양
• 복부 장기의 화농성 염증
• 침식성 발란염 및 발란포피염
• 급성 대장염(질염) 및 외음염;
• 약물적 임신중절의 화농성-화농성 합병증
• 궤양성 대장염;
• 크론병
• 패혈증.

하버드 의대와 다나-페이버 암연구소의 연구원들은 대장암 종양에 대한 유전체 분석을 수행하여 비정상적으로 많은 수의 푸조박테리아 F. nucleatum을 발견했습니다. 현재까지 푸조박테리아가 대장암과 직장암 발생에 관여한다는 가설을 확인(또는 반박)하기 위한 연구가 진행 중입니다. 사실 박테리아 표면 단백질인 어드헤신 A(위에서 언급)는 인간 상피세포의 막관통 당단백질인 E-카드헤린에 결합합니다. 이 단백질은 우리 조직에서 세포 간 접착을 보장하고 암세포를 "접착"하여 침입을 방지할 수 있습니다. 그러나 푸조박테리아는 이를 중화시켜 암세포의 방해받지 않는 증식이 시작됩니다. [ 4 ], [ 5 ]

푸소박테리아 치료

푸조박테리아 치료, 또는 푸조박테리아 질병에 대한 약물 치료는 항생제를 사용하여 수행됩니다.

항균제 중에서 의사들은 F. nucleatum과 F. necrophorum에 가장 효과적인 클린다마이신, 카르베니실린, 세폭시틴, 세포페라존, 세파만돌, 포스피마이신, 오르니다졸을 선호합니다. 특정 약물의 처방은 당연히 질병의 진단 및 임상 양상에 따라 달라집니다.

카르베니실린(상표명: 카르베신, 푸가실린, 미크로실린, 피오시아닐 등)은 그람 음성 세균에만 작용하며 복잡한 치료의 일부로 복막염, 패혈증, 수막염, 골수염의 경우에 사용됩니다.

2세대 세팔로스포린 항생제인 세폭시틴(메폭신, 아트랄시틴, 본세핀)은 편도염, 폐렴, 요로감염, 뼈, 관절, 피부, 연조직 등 광범위한 세균성 질환에 권장되며, 수술 후 감염 합병증을 예방하기 위해 처방됩니다.

그리고 포스포마이신(Fosfomycin trometamol, Monural, Urofosfabol)이라는 약물은 비뇨기과 세균증, 즉 재발성 방광염이나 비특이적 요도염에 사용됩니다(단일 복용량 3g).

이 글의 서두에서 우리는 작은 단세포 푸소박테리움이 인간에게 미치는 위험의 정도를 밝히겠다고 약속했습니다. 네, 푸소박테리움은 병원성을 가질 수 있지만, 반대로 미생물총에서 푸소박테리움을 완전히 제거할 수는 없습니다.