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[추천논문] ‘프로바이오틱스 분비 젖산’ 장 손상 예방

권미나 서울아산병원 융합의학과 교수팀

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-02-25 11:06  | 수정 : 2019-02-25 11:06

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자료=서울아산병원

 

사진=서울아산병원

[헬스앤라이프 김성화 기자] 서울아산병원 권미나 융합의학과 교수팀이 프로바이오틱스에서 분비하는 젖산이 장줄기세포를 활성화하고 소장 점막 상피층을 복원해 복통과 설사를 예방한다는 사실을 발견했다.

 

암환자가 항암과 방사선 치료를 받으면 소장 점막 상피층이 먼저 손상돼 설사와 복통 증상이 뒤따른다. 지금까지는 지사제를 복용하고 전해질을 보충하는 등의 방식으로 치료했다.

 

연구팀은 장 손상 생쥐 모델 실험을 통해 프로바이오틱스를 주입한 생쥐와 그렇지 않은 생쥐를 관찰했다.

 

프로바이오틱스를 섭취한 생쥐에서 장 줄기세포가 크게 늘어 장조직을 구성하는 세포 즉 파네트세포, 상피세포, 점액분비세포 등의 수가 증가하고 기능도 함께 강화됐다. 항암제와 방사선으로 장 손상을 유발한 후에도 프로바이오틱스를 투여하자 장 줄기세포가 보호되고 소장 점막 상피세포 손상이 현저히 줄어든 것을 관찰했다.

 

반면 프로바이오틱스를 아예 섭취하지 않은 생쥐에서는 장 줄기세포의 증식과 분화가 상대적으로 적게 발생했으며 장 손상을 입은 후 5일째에는 장 줄기세포가 거의 발견되지 않았고 설사와 복통도 악화됐다.

 

연구팀은 프로바이오틱스를 섭취한 생쥐의 소장 점막을 면밀히 관찰한 결과, 장 줄기 세포를 활성화하는 신호물질(Wnt3 사이토카인)이 프로바이오틱스에서 나오는 젖산의 신호로 조절된다는 사실을 확인했다.

 

장 줄기세포 주변에는 파네트세포와 기질세포가 있는데 이 안의 젖산수용체가 프로바이오틱스에서 분비하는 젖산을 만나 활성화되면 Wnt3 사이토카인이 분비된다.

 

Wnt3 사이토카인은 장 줄기세포를 활성화하는 신호전달체계로 이를 조절하는 여러 기전이 장 줄기세포 주변의 미세환경을 구성하는 것으로 추정하는데 이번 연구로 프로바이오틱스에서 유래되는 젖산이 해당 조절 기전 중 하나임이 밝혀졌다.

 

권미나 교수는 “이번 연구를 계기로 항암과 방사선 치료에 의한 장 손상을 예방할 수 있는 방법이 개발돼 암환자들의 삶의 질 향상에 도움이 되길 바란다”고 말했다.

 

이번 연구는 미래창조과학부 지원을 받아 진행됐으며 셀(Cell) 자매지 2018년 12월호에 게재됐다.

 

 

Microbiota-Derived Lactate Accelerates Intestinal Stem-Cell-Mediated Epithelial Development


Yong-Soo Lee, Tae-Young Kim, Yeji Kim, Su-Hyun Lee, Seungil Kim, Sung Wan Kang, Jin-Young Yang, In-Jeoung Baek, Young Hoon Sung, Yun-Yong Park, Sung Wook Hwang, Eunju O, Kwang Soon Kim, Siqing Liu, Nobuhiko Kamada, Nan Gao, Mi-Na Kweon

 

Summary


Symbionts play an indispensable role in gut homeostasis, but underlying mechanisms remain elusive. To clarify the role of lactic-acid-producing bacteria (LAB) on intestinal stem-cell (ISC)-mediated epithelial development, we fed mice with LAB-type symbionts such as Bifidobacterium and Lactobacillus spp. Here we show that administration  of LAB-type symbionts significantly increased expansion of ISCs, Paneth cells, and goblet cells. Lactate stimulated ISC proliferation through Wnt/β-catenin signals of Paneth cells and intestinal stromal cells. Moreover, Lactobacillus plantarum strains lacking lactate dehydrogenase activity, which are deficient in lactate production, elicited less ISC proliferation. Pre-treatment with LAB-type symbionts or lactate protected mice in  response to gut injury provoked by combined treatments with radiation and a chemotherapy drug. Impaired ISC- mediated epithelial development was found in mice deficient of the lactate G-protein-coupled receptor, Gpr81. Our results demonstrate that LAB-type symbiont-derived lactate plays a pivotal role in promoting ISC-mediated epithelial development in a Gpr81-dependent manner. 

 

 

ksh2@healthi.kr 

 

 

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