아버지의 장내 미생물은 다음 세대에 영향을 미칩니다.

로마에 있는 유럽 분자생물학 연구소(EMBL)의 해킷 연구팀이 실시한 연구에 따르면, 수컷 쥐의 장내 미생물군을 파괴하면 미래 자손에게 질병이 발생할 위험이 높아진다는 사실이 밝혀졌습니다.

장내 미생물군집은 위장관에 서식하는 미생물 군집입니다. 숙주의 신진대사와 환경 반응에 중요한 효소, 대사산물, 그리고 기타 분자를 생성하는 역할을 합니다.

따라서 균형 잡힌 장내 미생물총은 포유류 건강에 중요하며, 면역계와 내분비계를 조절하는 데 도움을 줍니다. 이는 다시 신체 조직의 생리 기능에 영향을 미칩니다. 그러나 장내 미생물총이 숙주의 생식 기능에 미치는 영향과 부계 미생물총의 변화가 자손의 건강에 영향을 미칠 수 있는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없었습니다.

로마 유럽생명과학연구소(EMBL)의 해킷 연구팀과 하이델베르크 유럽생명과학연구소의 보르크 및 치머만 연구팀이 함께 이 질문에 대한 답을 찾기 위해 노력했습니다. 네이처(Nature )지에 발표된 연구 결과에 따르면, 수컷 생쥐의 장내 미생물총을 교란하면 저체중으로 태어난 새끼가 태어날 가능성이 높아지고 조기 사망 위험이 증가한다는 것이 밝혀졌습니다.

다음 세대에 정보를 전달하다

장내 미생물총이 수컷 생식과 그 자손에 미치는 영향을 연구하기 위해, 연구진은 혈류로 유입되지 않는 일반적인 항생제를 수컷 생쥐에 투여하여 장내 미생물 구성을 변화시켰습니다. 이는 장내 미생물 생태계의 불균형을 초래하는 '디스바이오시스(dysbiosis)'라는 질환을 유발합니다.

그 후 과학자들은 주요 고환 대사산물의 구성 변화를 분석했습니다. 그 결과, 수컷 생쥐의 장내미생물 불균형이 고환 생리, 대사산물 구성, 그리고 호르몬 신호 전달에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 이러한 영향의 적어도 일부는 장내미생물 불균형이 유도된 수컷의 혈액과 고환 내 주요 호르몬인 렙틴 수치 변화 때문이었습니다.

이러한 관찰 결과는 포유류가 장, 장내 미생물군, 생식세포 사이에 중요한 연결 고리인 "장-생식세포 축"을 가지고 있음을 시사합니다.

이 "장-생식세포 축"이 유전에 미치는 중요성을 이해하기 위해, 과학자들은 무균 또는 장내미생물 불균형 수컷을 무균 암컷과 교배했습니다. 그 결과, 장내미생물 불균형 수컷의 새끼는 출생 시 체중이 유의미하게 낮았고, 출생 후 사망률이 증가했습니다. 다양한 항생제 조합과 장내미생물 불균형을 유발하는 완하제(미생물군을 파괴하는 작용도 있음) 치료는 새끼에게 유사한 영향을 미쳤습니다.

중요한 것은 이 효과가 가역적이라는 것입니다. 항생제 투여가 중단되면 아비의 미생물총이 회복됩니다. 미생물총이 회복된 생쥐를 치료하지 않은 암컷 생쥐와 교배하면, 그 새끼는 정상 체중으로 태어나 정상적으로 발달합니다.

"정상적인 미생물군이 회복되자 세대 간 영향이 사라지는 것을 관찰했습니다. 이는 세대 간 영향을 유발할 수 있는 장내 미생물군의 변화를 미래의 아버지에게서 예방할 수 있음을 의미합니다."라고 이 연구에 참여한 EMBL 하이델베르크 소장인 피어 보크는 말했습니다.

"다음 단계는 항생제를 포함한 약물 등 다양한 환경적 요인이 부계 생식 세포와 배아 발달에 어떻게 영향을 미치는지 자세히 이해하는 것입니다."

이 논문의 주저자이자 해킷 연구팀의 전 박사후 연구원이자 현재 독일 프라이부르크에 있는 막스 플랑크 면역학 및 후성유전학 연구소의 그룹 리더인 에일 덴보바는 다음과 같이 덧붙였습니다. "이 연구는 장내 미생물군을 숙주와 환경 간 상호작용을 연결하는 다리 역할을 하는 것으로 간주하여 환경이 아버지에게 미치는 영향을 이해하고자 하는 욕구에서 시작되었습니다. 이를 통해 복잡한 생태계에서 세대 간 건강 위험을 평가하기 위한 충분 원인 모델을 구축할 수 있습니다."

임신 중 질병 위험에 대한 아버지의 영향

해킷과 동료들은 연구에서 혈관 형성 부전 및 성장 지연을 포함한 태반 결함이 장내 미생물 불균형을 가진 남성을 임신했을 때 더 흔하게 발생한다는 사실을 발견했습니다. 결함이 있는 태반은 인간에게 흔한 임신 합병증인 자간전증의 징후를 보였는데, 자간전증은 태아의 성장 부진을 초래하고 이후 다양한 질병의 위험 요인이 됩니다.

"이 연구는 포유류의 장내 미생물군과 생식계 사이에 소통 채널이 존재함을 보여줍니다. 더욱이, 예비 아빠의 이러한 신호를 교란하는 환경 요인은 태반 발달을 변화시켜 자녀의 건강 악화 위험을 증가시킵니다."라고 이 연구 프로젝트의 코디네이터이자 EMBL 로마 그룹 책임자인 제이미 해킷은 말했습니다.

"이것은 쥐의 경우, 임신 직전의 부계 환경이 유전적 상속과 관계없이 자손의 특성에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다."

동시에, 이러한 효과는 한 세대에서만 나타난다는 것을 발견했습니다. 이러한 효과가 얼마나 광범위한지, 그리고 인간에게도 유의미한 영향을 미치는지 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다는 점을 강조하고 싶습니다. 쥐 실험 결과를 인간에게 적용할 때는 고유한 차이점을 고려해야 합니다.

해킷은 이렇게 덧붙였다. "하지만 서양 문화권에서는 장내 미생물군을 교란하는 것으로 알려진 식이요법과 항생제 사용이 널리 퍼져 있기 때문에, 아버지의 세대 간 영향과 이것이 인구의 임신 결과와 질병 위험에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보는 것이 중요합니다."