[논문] 장내세균총이 심혈관질환과 연관이 있다

기사: https://www.medscape.com/viewarticle/926840?nlid=134531_5404&src=wnl_dne_200317_mscpedit&uac=360047ER&impID=2314090&faf=1

논문: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30160-4

 

논문에는 영상 파일도 있으니, 참고해도 좋을 것 같다.

요약: 식물성, 동물성 단백질에 많은 페닐알라닌이 과도하게 되면 소장에서 흡수되지 못한 페닐알라닌이 대장으로 가게 된다. 대장의 장내 세균이 이를 대사하게 된다. 이 대사체는 간으로 가서 PAG라는 물질로 바뀌는데, 이 물질이 혈전 생성을 촉진시켜 심혈관 질환의 위험을 높인다. 베타 차단제는 이를 역전시킬 수 있다.

의견: 과도한 단백질 섭취가 심혈관에 안 좋은 이유를 설명해줄 수 있는 논문이다. 하지만 많이 먹는다고 해서 모든 사람의 장내 세균총이 페닐알라닌을 대사할 수 있지는 않을 것이다. 장내 세균총의 구성에 따라 사람마다 반응은 달라질 것이다.

Cleveland Clinic 팀이 장내 미생물총(gut-microbiota) 생성 부산물이 임상적으로 그리고 매커니즘적으로 심혈관질환 (CVD)와 연관이 있다는 것을 밝혀냈다. 이 부산물은 phenylacetylglutamine (PAGln, PAG)이라고 한다. PAG는 아드레날린 수용체(adrenergic receptor)를 통해 혈소판 반응성 (platelet reactivity)를 올리고 시험관 내에서(in vivo) 혈전 생성을 증가시켰다.

 

새롭게 장내 미생물총이 심혈관 질환과 연결되어 있는 고리를 찾았고 이 대사물질은 미래의 위험 뿐만이 아니라 동물 모델 데이터에 따르면 혈소판 활성도와 혈전증, 응고 위험을 증가시키면서 현재의 심혈관 질환에 영향을 미친다고 밝혔다.

이 논문은 Cell지에 3월 5일에 게재되었다.

 

이 물질은 장내 미생물로부터 생성되며, 에피네프린 수용체를 조절하는 것으로 보인다. 에피네프린 수용체는 많은 심혈관계 표현형(cardiovascular phenotypes)와 심혈관질환과 밀접한 영향이 있다. 

PAG는 필수 아미노산인 페닐알라닌(phenylalanine)이 장내 미생물이 분해를 하면서 생성된 부산물(byproduct)이다. 페닐알라닌은 식물과 동물성 단백질에서 많이 나타난다. (고기, 콩, 대두 등) 

우리가 섭취한 음식이 소화되고 단일 아미노산으로 분해되면, 대부분의 페닐알라닌은 소장에서 흡수된다. 흡수되지 않은 페닐알라닌이 대장으로 가게 되는데, 이 물질이 장내 미생물로 인하여 phenylpyruvic acid(첫 대사체)로 대사되었다가 phenylacetic acid로 대사된다. 이 물질이 간으로 가게 되면 대사되어 PAG가 된다.

 

속도 결정 단계(rate-determining step)는 박테리아가 페닐알라닌을 연료로 쓰는 과정이다. 박테리아가 만든 대사체는 모두 PAG로 변환된다.

*속도 결정 단계: 어떤 반응이 연속된 다단계 반응으로 진행될 때 전체 반응의 속도에 가장 큰 영향을 주는 반응 단계를 속도 결정 단계라 하고 일반적으로 다단계 반응 중 가장 속도가 느린 반응 단계를 의미한다.

 

비표적화 대사체학(untargeted metabolomics)이라고 불리는 뜨는 방법으로 심혈관 질환과 관련이 있는 혈장 내 대사체를 확인했다. 제 2형 당뇨병 환자(n=1162)를 모집했는데, 그 이유는 당뇨병 환자가 심혈관질환과 관련된 대사 교란을 더 잘 보여주기 때문에 새로운 경로(pathway)를 강조할 수 있기 때문이다.

4000명을 대상으로 진행한 독립 코호트 연구에서 PAG가 심혈관 질환과 심근경색, 뇌졸중, 사망 등을 포함하는 심혈관 사건(cardiovascular event)의 발생률과 관련이 있다는 것이 밝혀졌다. 

*Cardiovascular events refer to any incidents that may cause damage to the heart muscle.
The heart is a busy organ, constantly pumping blood filled with oxygen and nutrients through your arteries, into the heart muscle (myocardium). Any interruption of blood flow will lead to an injury, or infarction. This is called a heart attack, or a myocardial infarction (MI). This is also known as a coronary or cardiovascular event.

 

동물모델에서 베타 차단제(beta blocker)의 투여는 상승된 PAG를 역전시켜서 심혈관 결과를 역전시킨다는 것을 밝혀냈다. 또한 유전자편집 기술이나 PAG 수용체를 차단하면 응고 활성이 유의하게 줄어든다. 

높은 PAG 수치는 심혈관질환 표현형을 증가시키고 베타 차단제를 투여하는 것은 PAG 유도 부작용 표현형을 역전시킬 수 있다는 것을 보여주었다. PAG 수치가 너무 높으면 베타 차단제를 투여하면 효과가 있을 수 있다. 이러한 매커니즘이 베타차단제로 얻을 수 있는 이득 중의 일부를 처음으로 설명할 수 있게 되었다.

 

당뇨와 심장 질환에 관여하는 특정한 장내 세균총 경로를 이해할 수 있게 해준 논문이다. 이 논문은 먹는 음식물이 장내 세균총으로 어떻게 연결이 되어 우리의 건강과 질병 위험과 관련이 되는지 보여준 새로운 도구이다. 이 것을 통해 개별 맞춤화 심혈관 질환 약물을 실현할 수 있을 것이다.

 

Cell. 2020;180:862-877. Abstract

 

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