장내 미생물군집 표적화: 당뇨병 관리를 위한 새로운 접근법

최근 Nutrients 저널 에 발표된 연구에서는 당뇨병(DM)의 발병과 관리에 있어서 장내 미생물이 중요한 역할을 한다는 사실을 조사했습니다.

당뇨병에서 장내 미생물군의 역할

이전 연구에서는 제2형 당뇨병(T2DM)이 장내 미생물총 구성의 특정 변화와 관련이 있을 수 있음을 보여주었습니다. 구체적으로, 제2형 당뇨병 환자는 대조군에 비해 피르미쿠테스균과 클로스트리디움균 수치가 낮은 것으로 나타났습니다.

박테로이데스-프레보텔라(Bacteroides-Prevotella) 대 클로스트리디움 코코이데스-에스트로겐 렉탈레(C. coccoides-E. rectale) 비율과 박테로이데테스(Bacteroidetes) 대 피르미쿠테스(Firmicutes) 비율과 혈장 포도당 농도 간에도 양의 상관관계가 관찰되었습니다. 제2형 당뇨병 환자는 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria)가 더 많았는데, 이는 내당능 저하와 양의 상관관계를 보였습니다.

중국에서 진행된 메타게놈 연관 연구(MGWAS)에서 제2형 당뇨병 환자의 미생물 불균형이 보고되었습니다. 이 환자들의 장에서 Clostridium hathewayi, Bacteroides caccae, Eggerthella lenta, Clostridium ramosum, Clostridium symbiosum, Escherichia coli와 같은 특정 병원균이 발견되었습니다.

또한 Faecalibacterium prausnitzii, Clostridiales sp. SS3/4, E. rectale, Roseburia inulinivorans, Roseburia intestinalis와 같은 부티르산 생성 세균의 유의미한 감소가 관찰되었습니다. 2형 당뇨병 환자의 장내 미생물군에서는 점액 분해 및 황산염 환원균이 더 많이 발견되었습니다.

제2형 당뇨병을 앓고 있는 유럽 여성을 대상으로 한 연구에서는 Faecalibacterium prausnitzii와 Roseburia intestinalis 수치가 감소한 것으로 확인되었습니다. 또한, 5종의 Clostridium 종은 감소하고 4종의 Lactobacillus 종은 증가했습니다.

클로스트리디움과 당화혈색소(HbA1c), C-펩타이드, 혈장 중성지방, 그리고 인슐린 간의 상관관계는 음성이었고, HbA1c는 락토바실러스 수치와 양의 상관관계를 보였습니다. 이러한 결과는 이러한 미생물 종들이 제2형 당뇨병 발병과 관련이 있음을 시사합니다.

장내 미생물 불균형은 다양한 분자 기전을 통해 제2형 당뇨병의 발병 기전에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 장내 미생물총은 지질 및 포도당 대사에 영향을 미치며, 이는 다시 제2형 당뇨병의 발병에 영향을 미칩니다. 이러한 영향은 담즙산, 분지쇄 아미노산(BCAA), 단쇄 지방산(SCFA), 박테리아 지질다당류(LPS)와 같은 중요한 조절 인자에 의해 매개될 수 있습니다.

당뇨병 치료를 위한 치료 표적으로서의 장내 미생물군

프로바이오틱스는 혈당 조절과 인슐린 민감도를 개선하는데, 특히 당뇨병 환자와 당뇨병 위험이 있는 사람들에게 효과적입니다.

락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus)와 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum)과 같은 일부 박테리아 균주는 다양한 대사 과정에 긍정적인 영향을 미칩니다. 주요 작용 기전 중 하나는 단쇄지방산(SCFA)과 G 단백질 결합 수용체(G-PCR)의 상호작용으로, 인슐린 민감도를 향상시킵니다. 시르투인 1(SIRT1) 활성화를 목표로 하는 치료 전략 또한 당뇨병 환자의 인슐린 민감도 및 혈당 조절 개선에 유망한 결과를 보였습니다.

간에서 생성되는 단백질인 페투인-A는 인슐린 신호전달을 억제할 수 있으며, 수치가 높을수록 인슐린 저항성 및 염증 증가와 관련이 있습니다. 무작위 대조 시험에서 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)를 8주 동안 보충한 결과, 페투인-A 수치가 감소하고 SIRT1이 증가했으며, 인슐린 저항성, 인슐린 및 식후 혈당 수치가 개선되었습니다. L. casei는 또한 항염증 특성을 가지고 있는데, 이는 L. casei 보충 후 C-반응성 단백질(CRP) 및 종양괴사인자 α(TNF-α)와 같은 염증 지표 수치가 감소하는 것으로 입증되었습니다.

프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 결합한 신바이오틱스 또한 당뇨병 치료에 유망한 접근법을 제시합니다. 혈액투석을 받는 당뇨병 환자를 대상으로 한 한 연구에 따르면 신바이오틱스 보충제는 인슐린 농도, 공복 혈당, 그리고 인슐린 저항성을 현저히 감소시키는 동시에 인슐린 민감도를 증가시키는 것으로 나타났습니다.

건강한 사람의 대변 미생물을 다른 사람에게 이식하는 대변 미생물 이식(FMT)은 제2형 당뇨병(T2DM) 치료에 연구되어 왔습니다. 한 연구에 따르면, FMT를 단독으로 또는 메트포르민과 병용하여 시행했을 때 제2형 당뇨병 환자의 체질량 지수(BMI), 식전 및 식후 혈당, 당화혈색소(HbA1c) 농도 감소 등 주요 임상 지표가 유의미하게 개선되었습니다.

식단과 운동 또한 장내 미생물총 구성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 통곡물과 섬유질이 풍부한 식단은 유익하고 다양한 미생물 환경을 조성하여 SCFA 생성을 촉진하고, 이는 염증을 줄이고 인슐린 민감도를 개선합니다.

규칙적인 운동은 장내 미생물총에도 긍정적인 영향을 미쳐 혈당 수치를 더 잘 조절하는 데 도움이 됩니다. 쥐 모델 실험 결과, 운동이 단쇄지방산(SCFA) 생성을 유도하고 장 건강을 회복시키는 것으로 나타났습니다.

본 연구 결과는 장내 미생물총 불균형 기전이 제2형 당뇨병(T2DM)의 발병 기전에 잠재적인 요인일 수 있음을 시사하며, 이는 장내 미생물총을 표적으로 하는 새로운 치료 옵션을 제시합니다. 더욱 개인화된 의료 개입을 개발하기 위해서는 장내 미생물총 불균형이 제2형 당뇨병의 발병 기전 및 진행에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위한 추가 연구가 필요합니다.