존스 홉킨스 블룸버그 공중보건대학원 연구진이 주도한 연구에 따르면, 보체 시스템으로 알려진 모유의 면역 성분이 특정 질병을 일으키는 박테리아에 덜 취약하게 만드는 방식으로 새끼 쥐의 장 환경을 형성한다. 연구자들은 모유에 주요 보체 단백질이 부족한 수유 쥐를 먹인 새끼 쥐는 표준 쥐 모유를 먹인 새끼와는 다른 장내 미생물 집단을 가지고 있어 쥐의 내장을 감염시키는 박테리아인 시트 로 박터 로덴티움(Citrobacter Rodentium) 에 매우 취약하다는 사실을 발견했다.

시트로박터 로덴티움(Citrobacter Rodentium)은 인간을 감염시킬 수 있지만 생쥐를 감염시킬 수 없는 특정 유형의 설사를 유발하는 대장균 과 유사하다. 연구진의 실험에서는 생쥐 모유의 보체 성분이 일부 유형의 장에 서식하는 박테리아를 직접적으로 제거하여 생쥐의 유아 건강을 향상시키는 것으로 나타났다. 이러한 장내 미생물총의 재편성은 어린 생쥐가 Citrobacter Rodentium 감염에 훨씬 덜 취약하게 하여 특정 감염 위협으로부터 새끼를 보호한다.

보체 성분이 일반적으로 작동하는 방식과 달리 재형성 활동은 항체에 의존하지 않는다. 연구자들은 또한 별도의 시험관 내 분석을 통해 인간의 모유에 특정 박테리아를 표적으로 삼는 데 유사한 활동을 보이는 이러한 보체 성분이 포함되어 있음을 확인했다. 종합적으로 말하자면, 이러한 발견은 모유가 특정 박테리아 감염으로부터 보호하는 기능을 수행하는 메커니즘을 밝혀준다.

"이러한 발견은 자손의 장내 미생물 구성을 형성하고 초기 장내 세균 감염으로부터 보호하는 데 모유 보체 단백질이 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 이것은 모유의 보호 메커니즘에 대한 우리의 이해가 크게 확장되었음을 나타냅니다." 라고 Bloomberg School의 생화학과 교수이자 연구 수석 저자인 펜지완(Fengyi Wan) 박사는 말했다.

또한 이 연구의 첫 번째 저자는 Wan 연구 그룹의 보조 과학자인 동킨주(Dongqing Xu) 박사이다. 모유수유에는 알려진 이점과 의심되는 이점이 많이 있다. 이는 유아에게 탁월한 영양을 제공하며 일부 단기 또는 장기 질병으로부터 보호하는 것으로 보인다. 모유는 또한 산모의 항체와 백혈구를 공유함으로써 일반적인 감염으로부터 보호하는 데 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 또한 박테리아를 공격할 때 항체와 함께 작용하거나 보완할 수 있는 보체 단백질이 포함되어 있다. 혈액에서 순환하는 보체 단백질은 많은 연구의 초점이 되어 왔지만, 모유의 보체 단백질은 훨씬 덜 연구되었으며 지금까지 그 역할이 불분명했다.

새로운 연구에서 완 박사와 그의 팀은 중요한 보체 유전자가 부족한 조작된 쥐를 사용했다. 그들은 이 유형의 암컷 생쥐의 우유가 몇 주 된 생쥐 새끼를 - 심지어 정상적인 보체 유전자를 가진 새끼라도 - 시트로박터 로덴티움( Citrobacter Rodentium) 감염 으로 인한 대장염에 매우 취약하고 종종 치명적이라는 사실을 발견했다 . 대조적으로, 정상적인 보체 함유 우유를 먹은 새끼들은 경미하고 일시적인 장 감염 징후만 보였다.

연구팀은 모유 보체 단백질의 이러한 보호 효과가 유아 장내 미생물군을 형성하는 능력에 달려 있다는 사실을 발견했다. 보체 단백질은 특정 장내 세균 종을 죽이고, 이러한 미생물 도태는 시트로박터 로덴티움 (Citrobacter Rodentium)이 있을 때 유해한 염증이 발생할 가능성이 훨씬 적은 전반적인 장 환경을 조성한다.

"장내 미생물군은 건강에 매우 중요합니다. 모유 보체 단백질은 발달 초기 단계에서 '보호적인' 장내 미생물군을 확립하여 유아 건강을 증진하고 병원균으로부터 방어하는 데 결정적으로 기여합니다."라고 완 박사는 전했다.

이번 연구는 또한 기본 면역학의 발전을 보여주는 것으로 보인다. 혈액 내 보체 단백질은 박테리아 세포에 직접적인 손상을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있지만 일반적으로 특정 면역 반응에서 항체와 협력하여 작용하는 것으로 생각되어 왔다. 그러나 완 박사와 그의 팀은 박테리아에 대한 모유 보체 활동이 항체를 필요로 하지 않으며 비특이적 면역 반응이라는 것을 보여주었다.

"이것은 예를 들어 모유의 특정 보체 생물학을 밝히고 이를 혈액 내 보체 생물학과 비교하고 항체 의존성 특정 면역 체계를 넘어서는 보체의 역할을 평가하는 등 많은 새로운 조사의 문을 열어줍니다." 연구원들은 덧붙였다.

이 연구에 대한 지원은 국립 보건원(GM111682, AI137719, CA244350)에서 제공되었으며 미국 국방부(W81XWH-19-1-0479) 미국 면역학자 협회 및 미국심장협회(19PRE34380234)에서 관여하였다. 이번 연구는 2024년 1월 18일 Cell 저널에 온라인으로 게재됐다.

참조:
Dongqing Xu, Siyu Zhou, Yue Liu, Alan L. Scott, Jian Yang, Fengyi Wan. Complement in breast milk modifies offspring gut microbiota to promote infant health. Cell, 2024; DOI: 10.1016/j.cell.2023.12.019