POSTECH은 성균관대 의대와 공동 연구를 통해 구강세균이 장에 정착하면서 만들어낸 대사산물이 뇌까지 침투해 파킨슨병을 유발할 수 있는 발병 경로를 밝혀냈다고 19일 밝혔다.
연구에는 POSTECH 생명과학과 고아라 교수·박현지 박사과정생, 성균관대 의대 이연종 교수·천지원 박사과정생, 서울대 의대 김한준 교수 연구팀이 참여했으며, 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 지난 5일 게재됐다.
연구진은 파킨슨병 환자의 장내 미생물을 분석한 결과 충치를 유발하는 구강세균 ‘스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)’가 비정상적으로 많음을 확인했다. 이 세균이 생산하는 효소 ‘우로카네이터 환원효소(Urocanate reductase, UrdA)’와 대사산물 ‘이미다졸 프로피오네이트(Imidazole Propionate, ImP)’가 환자의 혈액에서 높은 농도로 발견됐다.
실험 동물 모델 장에 해당 세균을 정착시키거나 UrdA를 발현한 대장균을 주입한 결과, 혈액과 뇌 조직에서 ImP 농도가 크게 증가했고, 도파민 신경세포 파괴와 운동 기능 저하, 알파 시누클레인(α-synuclein) 응집 촉진 등 파킨슨병의 주요 병리 현상이 나타났다. 이는 장내 미생물 대사체가 파킨슨병 발병의 핵심 인자로 작용할 수 있음을 보여준다.
또 연구팀은 이 과정이 세포 내 신호 단백질인 mTORC1 활성에 의존하며, mTORC1 억제제를 투여할 경우 병리 현상이 억제된다는 사실을 규명했다. 이는 구강세균–장내 미생물–뇌를 연결하는 새로운 발병 경로를 밝히는 동시에, 파킨슨병 예방·치료제 개발의 잠재적 타깃을 제시한 성과로 평가된다.
고아라 POSTECH 교수는 “구강–장–뇌를 연결하는 새로운 파킨슨병 발병 경로를 밝혀냈다”며 “장내 미생물을 표적으로 한 새로운 치료제 개발 가능성을 보여준다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.
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