크론병 원인이 밝혀졌다.
장 세포의 결함 있는 미토콘드리아는 장내 미생물을 방해한다
작은 원인, 큰 효과:
만성 염증성 장질환 크론병의 발병 원인은 지금까지 부분적으로만 알려져 있었다. 이제 연구자들은 근본적인 원인을 발견했을지도 모른다. 따라서 장 세포의 미토콘드리아 결함은 조직 손상을 일으키고 장내 세균총을 변화시킨다. 이는 함께 만성 염증으로 이어진다. 이러한 지식을 바탕으로 이제 크론병에 대한 새로운 약물을 개발할 수 있게 되었다.
▲ 결함이 있는 미토콘드리아는 장 상피를 손상시키고 장내 미생물군집에 영향을 미친다. 이 장내 유기체의 현미경 이미지에서 상피 세포의 윤곽은 빨간색으로 표시되고 미토콘드리아는 녹색으로 표시다. © Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie / TUM
크론병에서는 장벽이 손상되고 위장관에 만성 염증이 생긴다. 영향을 받은 사람들은 일반적으로 설사, 복통 및 발열로 고통받는다. 증상을 완화하기 위해 항염증제를 투여하지만 치료는 불가능하다.
장내 불쾌감을 찾아서
장벽의 염증이 어떻게 발생하는지 완전히 이해되지 않았지만 염증성 질환에서는 장내 미생물의 구성이 변화한다는 사실이 수년 동안 알려져 왔다. 이는 크론병에도 적용된다. 연구자들은 장내 세균총의 이러한 변화가 소화 문제와 염증을 일으키는 것으로 의심한다. 그러면 변화된 미생물군집은 어떻게 생겨나는 걸까?
뮌헨 공과대학(TUM)의 엘리자베스 우어바우어(Elisabeth Urbauer)가 이끄는 팀이 이 질문을 조사했다. 이를 위해 과학자들은 장내 세균총이 장 상피와 어떻게 관련되어 있는지 조사했다. 이 세포층은 장 내부를 둘러싸고 있으며 음식에서 영양분을 흡수하고 병원균과 싸운다.
장 세포의 발전소에 주목
Urbauer와 그의 동료들은 특히 미토콘드리아가 장 상피 기능에 미치는 영향을 분석했다. 이 작은 세포 소기관은 우리 세포의 발전소로 알려져 있으며 에너지 공급을 담당한다. 그러나 스트레스 지표는 만성 장 염증 환자의 경우 장 내벽 세포의 미토콘드리아가 제대로 작동하지 않음을 시사한다.
이 가설을 테스트하기 위해 연구자들은 쥐 세포의 미토콘드리아를 조작했다. 그들은 미토콘드리아가 임무를 수행할 수 없는 단백질 생산을 담당하는 유전자 부분을 제거했다. Urbauer와 그의 동료들은 이 세포를 사용하여 실험실에서 성장한 장의 미니 버전인 장 오가노이드를 만들고 결함이 있는 미토콘드리아가 상피와 장내 세균총에 어떻게 영향을 미치는지 이 오가노이드와 전체 쥐에서 관찰했다.
미토콘드리아의 파괴는 미생물군집을 변화시킨다
연구팀은 결함이 있는 미토콘드리아가 크론병 환자에서 볼 수 있는 것과 유사한 장 상피 조직 손상을 일으킨다는 사실을 발견했다. 또한, 질병의 일부 단계에서 전형적인 것과 유사한 스트레스 유전자가 생쥐의 장 세포에서 활성화되었다. 연구진에 따르면 이는 크론병에서 장 세포의 미토콘드리아가 제대로 기능하지 않는다는 가정을 확증하는 것이다.
또한, 쥐의 장내 미생물 군집도 파괴된 미토콘드리아에 반응하는 것으로 나타났다. 미생물의 구성은 건강한 동물과 달랐다. 특히 박테로이데스(Bacteroides) 속의 박테리아가 더 많이 퍼졌다. Urbauer와 그의 동료들은 미토콘드리아의 파괴가 장의 조직 손상과 미생물군집의 변화를 유발한다고 결론지었다.
크론병 신약에 대한 희망
이번 연구 결과는 이제 크론병에 대한 새로운 치료법에 대한 접근 방식을 제공한다. "가장 큰 희망은 교란된 미토콘드리아의 기능을 회복시키는 활성 성분을 발견할 수 있다는 것이다. 즉, 이를 복구하여 만성 염증 과정의 유발인자로서 장 손상을 제한할 수 있다는 것이다"고 TUM의 수석 저자인 Dirk Haller는 말했다.
"우리의 결과는 미토콘드리아 경로에 작용하거나 미생물군집과 미토콘드리아 사이의 연결을 다루는 약물이 더 나은 치료의 핵심 요소가 될 수 있음을 시사한다“
(Cell Host & Microbe, 2024; doi: 10.1016/j.chom. 2024.06.013)
출처: TUM(뮌헨 공과대학)