출생 전후 항생제 노출, 비만과 대사질환 위험

출생 전후 항생제 노출되면 비만과 대사질환 위험이 높아(susceptible to obesity and metabolic abnormalities) 지는 것으로 밝혀졌다.

미국 뉴욕 대학 랑곤 메디컬센터(NYU Langone Medical Center)의 로라 콕스(Laura M. Cox) 박사는 출생 전 자궁(womb)에서 항생제(antibiotic)에 노출(exposure)되거나 출생 초기(early)에 항생제가 투여되면 아기의 일부 유익한 장() 박테리아(gut bacteria)가 죽어 체지방이 증가한다는 사실과 항생제에 노출된 쥐는 또 공복혈당이 높아지고 간()의 재생과 해독에 관여하는 유전자에 변이가 발생해 그 결과 대사질환(metabolic disorders)에 걸려 비만으로 이어진다는 연구결과를 셀(Cell) 지에 발표했다(Cox et al., Cell, 14 Aug 2014).

콕스 박사는 5년에 걸친 일련의 쥐 실험을 통해 이 같은 사실을 확인했다.

 

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Image Credit: Laura Cox and Sungheon G. Kim. NYU Langone Medical Center/Blaser Lab

* Science Daily – Early antibiotic exposure leads to lifelong metabolic disturbances in mice(14 Aug 2014). http://www.sciencedaily.com/releases/2014/08/140814123426.htm

* Laura M. Cox, Shingo Yamanishi, Jiho Sohn, Alexander V. Alekseyenko, Jacqueline M. Leung, Ilseung Cho, Sungheon G. Kim, Huilin Li, Zhan Gao, Douglas Mahana, Jorge G. Zárate Rodriguez, Arlin B. Rogers, Nicolas Robine, P’ng Loke, Martin J. Blaser, "Altering the Intestinal Microbiota during a Critical Developmental Window Has Lasting Metabolic Consequences", Cell, 158 (4), pp. 705-721, DOI: 10.1016/j.cell.2014.05.052, 14 Aug 2014

http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(14)00821-6

연구팀은 첫 번째 그룹으로 암놈 쥐에 출산 1주일 전 저 용량의 페니실린(low doses of penicillin)을 투여해 자궁 속의 새끼가 페니실린에 노출되게 한 다음 출산 뒤엔 새끼에 직접 저 용량 페니실린을 주사했다.

두 번째 그룹으로 태어나기 전 페니실린에 노출되지 않은 새끼에는 태어난 후 젖을 뗄 때쯤 처음으로 페니실린을 투여했다. 이 두 그룹의 쥐 새끼와 비교하기 위해 페니실린이 전혀 투여되지 않은 세 번째 그룹의 새끼를 대조군(Control group)으로 설정했다.

결과는 태어나기 전부터 페니실린에 노출된 그룹이 다른 두 그룹에 비해 체지방이 가장 많았다.

연구팀은 이어 이들 세 그룹의 새끼 쥐에 고지방 먹이(a high-fat diet)를 먹였다. 그 결과 페니실린이 투여된 두 그룹이 그렇지 않은 대조군보다 살이 더 쪘다. 고칼로리 먹이를 줬을 때도 같은 결과였다.

쥐는 다 자라면 체지방이 보통 3g인데, 항생제 노출 없이 고지방 먹이만 먹은 쥐들은 체지방이 5g, 항생제 노출에다 고지방 먹이를 먹은 쥐들은 체지방이 무려 10g으로 늘어 체중의 3분의 1을 차지했다.

연구팀은 또한 항생제에 노출된 쥐는 또 공복혈당이 높아지고 간()의 재생과 해독에 관여하는 유전자에 변이가 발생한다는 사실도 발견했다. 이러한 유전자 변이는 대사질환이 있는 비만한 사람에게서도 흔히 발견된다.

이런 결과는 항생제 자체 탓이 아니라 항생제에 의해 바뀐 장 박테리아 때문이라는 사실이 밝혀졌다.

연구팀은 페니실린에 노출된 쥐에서 채취한 장 박테리아를 항생제에 노출되지 않은 생후 3(사람으로 치면 젖을 떼는 시기에 해당) 쥐에 주입했다. 같은 방식으로 페니실린에 노출되지 않은 쥐에서 채취한 장 박테리아를 항생제에 노출되지 않은 또 다른 생후 3주 쥐에 주입했다.

그 결과 항생제에 노출된 쥐의 장 박테리아가 주입된 쥐가 항생제에 노출되지 않은 쥐의 장 박테리아가 주입된 쥐에 비해 더 살이 쪘다. 이는 살이 찐 것이 항생제 자체가 아니고 항생제에 의한 장 박테리아의 변화 때문임을 보여주는 것이라고 콕스 박사는 설명했다.

실제로 항생제에 노출된 쥐들의 장 박테리아를 직접 분석해 본 결과 출생 초기에 장내 균총(菌叢, colony, microbial colonization)의 형성에 없어서는 안 되는 4가지 박테리아들인 락토바실루스(Lactobacillus), 알로바쿨룸(Allobaculum), 칸디다투스 아르스로미투스(Candidatus Arthromitus)와 아직까지 이름이 밝혀지지 않은 리케네랄레세아 족(Rikenellaceae family)의 박테리아가 없는 것으로 밝혀졌다.

이들 4가지 박테리아들은 신진대사와 면역 상호작용(immunological interactions)에 중요한 역할을 하는 박테리아들이다.

 

[아스팩미래기술경영연구소]

자타가 공인하는 대한민국 대표 미래학자인 차원용 박사가 이끄는 지식경영교육 연구소이다정보기술나노기술바이오기술에너지기술물자원기술식량기술 등을 연구하며특히 이들 학문과 기술의 융합을 연구하고 있다.