셀리악병: 글루텐의 영향에 대한 새로운 증거

오늘은 세계 셀리악병의 날입니다. 셀리악병은 전 세계 인구의 약 1%가 앓고 있는 만성 자가면역 질환입니다. 밀, 보리, 호밀, 그리고 일부 귀리의 글루텐 단백질 섭취로 인해 발생합니다. 글루텐 프리 식단은 셀리악병 환자들을 심각한 장 손상으로부터 보호합니다.

빌레펠트 대학의 화학자 베로니카 도데로 박사는 동료들과 함께 글루텐에서 유래된 특정 분자가 어떻게 셀리악병에서 장 누출 증후군을 유발하는지에 대한 새로운 세부 사항을 밝혀낼 수 있었습니다.

이 연구의 핵심 발견은 활성 셀리악병에서 생성되는 특정 단백질 조각이 올리고머라는 나노 구조를 형성하여 모델 장 상피 세포에 축적된다는 것입니다. 이 분자의 전문 용어는 33-mer 탈아미드화 글리아딘 펩타이드(DGP)입니다. 연구팀은 DGP 올리고머가 존재하면 단단히 닫힌 장 내벽이 열려 장 누수 증후군을 유발할 수 있음을 발견했습니다.

해당 연구는 저널 Angewandte Chemie International Edition 에 게재되었습니다.

장 누수를 유발하는 밀 펩타이드

밀을 섭취하면 우리 몸은 글루텐 단백질을 완전히 분해할 수 없습니다. 이로 인해 장에 큰 글루텐 조각(펩타이드)이 형성될 수 있습니다. 활동성 셀리악병의 경우, 연구자들은 인체에 존재하는 조직 트랜스글루타미나제 2(tTG2)라는 효소가 특정 글루텐 펩타이드를 변형시켜 33-mer DGP를 형성한다는 것을 발견했습니다. 이는 일반적으로 장 고유판(lamina propria)이라고 하는 장의 일부에서 발생합니다. 그러나 최근 연구에 따르면 이러한 과정이 장 내벽에서도 발생할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

이 연구의 전자현미경 사진은 장벽을 뚫을 수 있는 날카로운 구조를 가진 문제가 있는 33-mer DGP 펩타이드를 보여줍니다. 출처: 빌레펠트 대학교

"저희 학제간 연구팀은 고해상도 현미경과 생물물리학적 방법을 사용하여 33량체 DGP 올리고머의 형성을 분석했습니다. DGP가 축적되면 장 세포 모델에서 투과성이 증가하는 것을 확인했습니다."라고 이 연구의 제1저자인 마리아 조르지나 에레라 박사는 말했습니다. 그녀는 아르헨티나 부에노스아이레스 대학교 연구원이자 빌레펠트 대학교 박사후 연구원이었습니다.

장내 장벽이 파괴되면

장 누수 증후군은 장 내벽이 투과성을 띠게 되어 유해 물질이 혈류로 유입되어 염증 반응과 다양한 질병을 유발하는 질환입니다. 셀리악병의 경우, 투과성 증가의 초기 단계에 대해서는 논란이 있습니다. 셀리악병의 만성 염증이 장 누수를 유발한다는 것이 주요 이론입니다.

그러나 글루텐이 장 내벽 세포에 미치는 영향이 근본 원인이라는 또 다른 이론이 있습니다. 이 견해에 따르면, 글루텐은 장 내벽 세포를 직접 손상시켜 투과성을 높이고 만성 염증을 유발하며, 글루텐에 취약한 사람들에게는 셀리악병을 유발할 수 있습니다.

하지만 글루텐은 매일 섭취되는데, 셀리악병 환자에게 장 누수를 유발하는 분자적 요인은 무엇일까요? 33-mer DGP 올리고머가 형성되면 상피 세포망이 손상되어 글루텐 펩타이드, 박테리아, 그리고 기타 독소가 혈류로 대량 누출되어 염증을 유발하고, 셀리악병의 경우 자가면역 반응을 유발할 수 있습니다.

"이번 연구 결과는 글루텐 펩타이드로 인한 상피 장벽 파괴가 셀리악병 환자의 면역 반응 결과가 아닌 원인이라는 의학적 가설을 뒷받침합니다."라고 빌레펠트 대학교 화학과의 베로니카 도데로 박사가 말했습니다.

33-mer DGP와 셀리악병의 연관성

인간 백혈구 항원(HLA)은 신체 세포 표면에 존재하는 단백질입니다. 면역 체계에서 중요한 역할을 하며, 자가 세포와 박테리아나 바이러스와 같은 이물질을 구별하는 데 도움을 줍니다.

셀리악병의 경우, HLA-DQ2와 HLA-DQ8이라는 두 가지 특정 HLA 단백질이 이 질병과 밀접한 관련이 있습니다. 33-mer DGP는 HLA-DQ2 또는 HLA-DQ8과 완벽하게 일치하며, 소장 융모의 염증과 위축을 유발하는 면역 반응을 유발합니다. 이러한 강력한 상호작용으로 인해 DGP는 과학자들이 초항원(superantigen)이라고 부르는 것으로 변화합니다. 셀리악병 환자에게 글루텐 프리 식단은 평생 지속되는 유일한 치료법입니다.