[M이코노미] 장내 미생물 불균형이 COVID-19 감염자에게 미치는 영향

[장내 미생물 불균형이 COVID-19 감염자에게 미치는 영향]

코로나-19로 인한 장기간의 사회적 고립은 칼로리가 높은 패스트푸드, 인스턴트식품, 가공식품 등의 섭취가 증가하면서 장내미생물의 변화를 초래하고 있다.

식생활은 건강문제와 관련된 가장 기본적인 요소 중 하나로, 특히 만성질환의 발병 원인 중 상당 부분이 식습관과 관련이 있는 것으로 알려져 있는데, 장내미생물의 변화가 COVID-19 환자에게 어떤 영향을 미칠까?

   ▲ shutterstock제공

COVID-19의 병원체인 SARS-CoV-2에 의한 감염은 바이러스 제거를 위한 면역반응을 유도하지만, 비정상적인 반응이 COVID-19 이상의 심각한 결과 및 심지어는 염증 상태에도 영향을 미친다는 증거들이 다수 보고되고 있다.

중증 감염자들은 면역반응과 SARS-CoV-2 감염으로 인한 조직손상을 반영하는 C 반응성 단백질(CRP) 및 젖산 탈수효소(LDH) 뿐만 아니라 염증성 사이토카인과 IL 6, 8, 10과 같은 염증 지표의 혈장 수치가 높게 나타난다. 또 일부 환자들은 회복 후 자가 염증 증상이 나타난다.

이 중 가장 두드러지는 것은 다기관 염증 증후군(multisystem inflammatory syndrome) 및 가와사키(Kawasaki)와 같은 소아 질병이다. 몇몇 실험관찰 결과에 따르면 인간 소장 세포를 통한 감염, SARS-CoV-2의 복제 능력, 대변 샘플에서 바이러스성 RNA의 일관된 검출, SARS-CoV-2 감염자의 장내 미생물군 구성의 변화 등과 같이 위장관(GI tract)의 조건이 상당한 영향을 미칠 수 있다는 점을 시사한다.

위장관 중 소장은 인체 면역의 70%가 모여있는 가장 큰 면역기관이고 이곳에 상주하는 장내 미생물군은 숙주의 면역반응을 조절하기 때문에 인체 건강 유지에도 매우 중요하다.

장내 미생물군이 COVID-19에서 숙주의 염증성 면역반응과 관련이 있다는 가설을 정한 연구에서 입원 중인 COVID-19 감염자 및 회복 후 30일 이내의 감염자 100명을 대상으로 장내 미생물군 및 면역반응을 특성화하여, 입원 중 장내 미생물군의 구성이 여러 사이토카인 및 염증 지표의 질병 심각도 및 혈장 농도와 관련이 있음이 Yeoh, Y. K.,(2021) 등의 연구에서 밝혀졌다.

회복된 감염자의 장내 미생물군 구성은 COVID-19에 감염되지 않은 개인에 비해 크게 불균형 상태였기에 COVID-19 이후의 건강 문제에 중요한 영향을 미칠 수 있다.

SARS-CoV-2 감염의 병태생리학은 일부 감염자에게서 볼 수 있는 다기관 기능장애의 원인에 강하게 관여하는 공격적인 염증반응으로 특정 지을 수 있다. 그러므로 질병의 심각성은 바이러스 감염뿐만 아니라 숙주 면역반응 으로 인해 발생할 수도 있다.

이는 입원 중인 COVID-19 감염자의 장내 미생물군 구성이 여러 사이토카인(cytokines), 케모카인(chemokines) 및 염증 지표의 혈장 농도와 상관관계가 있음을 보여주며, 이는 장내 미생물군이 숙주 면역반응을 조절하고 잠재적으로 질병의 심각도와 결과에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

특히 COVID-19 집단에서 몇 가지 세균 종의 결핍은 COVID-19 감염자에 대한 면역학적 연구와 일치하는 TNF-α, CXCL10, CCL2, IL-10의 농도 증가와 관련이 있다. 이는 이러한 결핍된 분류군이 과도한 염증을 예방하는 역할을 할 수 있음을 나타낸다. 본 추론을 뒷받침하기 위해, B. adolescentis, F. prausnitzii, E. rectale, R. (Blautia) obeum, D. formicigenerans 와 같은 결핍된 장내 공생균은 각각 다른 염증 관련 질병에 대한 숙주 염증반응의 감소와 연관되어 있다.

예를 들면, F. prausnitzii는 소염성 사이토카인 IL-10을 분비하는 인간 대장 조절 T 세포의 기폭을 유도하는 것으로 나타났고, 장내 E. rectale이 상대적으로 높고 풍부함은 알츠하이머 질병의 염증 감소와 관련이 있으며, B. adolescentis는 염증성 사이토카인의 표출을 촉진하는 핵인자 κB의 활성화를 억제할 수 있다.

또한 COVID-19의 Ruminococcus gnavus, Ruminococcus torques, Bacteroides dorei, Bacteroides vulgatus의 농도는 미생물 매개 면역 이상 조절의 추론과 일치한다. 장내 R. gnavus 과 R. torques는 염증성 장 질환(inflammatory gut diseases)과 함께 발생하는 것으로 보고되었으며, B. dorei 과 B. vulgatus는 과민성 대장 질환(irritable bowel disease) 및 궤양성 대장염(ulcerative coliti)과 같은 몇 가지 장 질환과 관련이 있다.

그러나 COVID-19에서 나타난 염증성 장내미생물이 실제로 질병에서 활성 역할을 하는지 아니면 다른 장내미생물의 결핍으로 인한 기회 감염성으로 번식하는지에 대해서는 여전히 알려지지 않았다.

COVID-19에서 장내미생물이 수행할 수 있는 잠재적인 역할은 미생물 군집 기반의 위험 프로파일을 통해 다기관 염증 증후군 및 가와사키 등의 소아 질병과 같은 후발성 염증 증상 또는 심각한 질병의 위험이 있는 개인을 식별하는 데 사용될 수 있다.

SARS-CoV-2 감염 완치 후 최대 30일까지 COVID-19에서 회복된 이후 장내미생물은 심각하게 변형된 상태로 남아있을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 회복된 COVID-19 환자 중 일부가 초기 증상이 시작된 후 약 80일이 지난 후에도 피로, 호흡 곤란, 관절통 등 지속적인 증상을 경험한다는 보고에 비추어 볼 때, 장내미생물 군집의 불균형이 COVID-19 이후 면역 관련 건강 문제에 영향을 줄 수 있다고 가정할 수 있는 증거이다.

따라서 COVID-19 감염자 관리에 있어 불필요한 항생제의 사용을 제한해야 한다는 주장을 뒷받침할 만한 항생제 투여 여부에 관한 결과에서 차이를 발견하지는 못했지만, 중증 및 심각한 상태의 환자에 대한 높은 비율의 항생제 투여는 염증을 더욱 악화시킬 수 있음은 인지해야 할 것이다.

또한 장내 미생물군이 장 내외 염증성 질병과 관련이 있다는 연구들이 점차 증가함에 따라, 장내미생물이 인간의 면역기능과 전신 염증에 미치는 특정 역할에 대한 이해가 필요하고, 평소 건강한 장내미생물을 통해 면역력을 유지하기 위해서는 불량한 식단과 불규칙한 식습관의 개선에 노력해야 할 것이다.

▲ 글 윤복근(광운대학교 바이오의료경영학과 책임지도교수)

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