【후생신보】 위장관 전반에서 장내 미생물과 조직 줄기세포 간 상호작용 메커니즘이 체계적으로 정리됐다.

연세대학교 의과대학 의생명과학부 남기택 교수와 한양대학교 ERICA 바이오신약융합학부 정행등 교수 연구팀은 위, 소장, 대장을 아우르는 위장관 전체에서 장내 미생물과 조직 줄기세포 간 상호작용 기전을 종합적으로 분석한 연구 결과를 발표했다고 31일 밝혔다.

이번 연구는 국제학술지 ‘Gut Microbes’(IF 12.2) 최신호에 게재됐다.

우리 몸의 위장관은 음식물의 소화·흡수를 담당하는 기관일 뿐 아니라, 체내 미생물의 약 90%가 공생하는 거대한 생태계다. 장내 미생물은 면역 조절, 대사 항상성, 신경 기능 등 전신 건강에 핵심적인 역할을 하며, 위장관 점막의 지속적인 재생은 조직 특이적 줄기세포에 의해 정교하게 조절된다.

최근 연구들을 통해 장내 미생물이 단순한 공생 존재를 넘어, 다양한 대사산물을 매개로 숙주 줄기세포와 직접 신호를 주고받으며 조직 재생과 질병, 특히 암 발생 과정에 관여한다는 사실이 밝혀지고 있다. 그러나 기존 연구는 미생물이 풍부한 대장에 집중돼 있었고, 강한 산성 환경으로 인해 미생물이 적다고 알려진 위를 포함한 위장관 전체를 포괄하는 통합적 연구는 부족한 상황이었다.

연구팀은 이번 논문에서 위, 소장, 대장을 포함한 위장관 전반에서 미생물과 미생물 유래 대사산물이 줄기세포의 휴지기, 증식, 분화를 어떻게 조절하는지를 종합적으로 정리했다.

특히 장내 미생물이 생성하는 단쇄 지방산(SCFA), 트립토판 유래 인돌(indole), 숙식산(succinate), 2차 담즙산(secondary bile acids) 등이 숙주 줄기세포의 운명을 결정하는 핵심 신호 전달 물질임을 체계적으로 제시하며, 미생물 대사산물과 줄기세포 간 상호작용 네트워크를 규명했다.

위장관 부위별 특이적 조절 기전도 구체적으로 분석했다. 위에서는 공생 미생물이 생성하는 부티레이트가 GPR43 수용체를 통해 위 주세포(예비 줄기세포)의 휴지기 상태를 유지시키고 비정상적인 증식을 억제함으로써 암 발생을 예방하는 기전이 강조됐다. 소장과 대장에서는 미생물 대사산물이 상피세포뿐 아니라 파네스 세포(Paneth cell), 선천성 림프구(ILC3) 등 줄기세포 주변의 니치(niche) 환경을 조절해 간접적으로 줄기세포 활성을 조절하는 복합 경로가 제시됐다.

아울러 동일한 미생물 대사산물이라도 농도나 작용하는 세포의 상태에 따라 조직 재생을 촉진하거나, 반대로 암 발생을 유도할 수 있는 **‘부티레이트 역설(Butyrate Paradox)’**과 같은 양면성도 심층적으로 분석해, 향후 미생물 기반 치료제 개발 시 고려해야 할 중요한 기준을 제시했다.

남기택 교수는 “이번 연구를 통해 위장관 전반에서 미생물과 줄기세포 간 상호작용을 통합적으로 정리하고, 상대적으로 연구가 미진했던 위 분야에 대한 이해를 한 단계 확장할 수 있었다”며 “위암과 대장암 등 소화기암 발생이 미생물 불균형과 특정 대사산물 신호 전달 이상과 밀접하게 연관돼 있음을 확인한 만큼, 향후 유익균이나 미생물 유래 대사물질을 활용한 점막 재생 및 암 줄기세포 표적 치료 전략 개발의 이론적 토대가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.