[신경] 단식이 장내 미생물에 영향을 미쳐 혈압을 낮춘다

베일러 의과대학 연구자들은 처음으로 간헐적인 단식이 동물 모델에서 장내 미생물군을 재구성함으로써 고혈압을 줄일 수 있다는 것을 증명했다

 

미국에서 사망의 주요 원인은 심장질환과 중풍이며, 미국 성인 인구의 절반 가량이 심장질환과 중풍의 기저 질환으로 지적되는 고협압을 앓고 있다.

 

베일러 의과대학 연구진은 고혈압에 관한 연구를 진행 중인데, 특히 장내 미생물 불균형이 혈압에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다는 결과를 도출했다. SHRSP와 같이 고혈압을 가진 동물 모델에서 장내 미생물군의 구성은 정상 혈압을 가진 동물들의 것과 다르며, 고혈압을 가진 동물의 장내 미생물을 정상혈압을 가진 동물에 이식했을 때, 고혈압을 유발시킨다는 사실도 관찰했다. 따라서, 장내 불균형 미생물 군집은 고혈압의 결과가 아니라, 실제로 고혈압을 일으키는 데 관여하는 것으로 보인다.

*SHRSP : Spontaneously Hypertensive Stroke-prone rat : 자연 발생적인 고혈압, 뇌졸중 위험이 높은 쥐

 

이로 인해 연구진은 두 가지 의문을 갖게 되었다.

• 장내 불균형 미생물군집을 조정하면 고혈압을 예방하거나 안정화 시킬 수 있을까?
• 어떤 기전으로 장내 미생물이 동물의 혈압에 영향을 미치는 것일까?

장내 미생물 군이 혈압을 조절할 수 있을까?
이전 연구에서, 연구진은 단식이 미생물 군집의 변화와 심혈관에 이로운 영향을 가진다는 결과를 도출해 냈지만, 장내 미생물과 혈압의 직접적인 상관관계는 증명해 내지는 못했었다.

연구진은 SHRSP 고혈압 쥐와 정상 혈압 쥐 각각을 다시 두 그룹으로 나누었다. 한 그룹은SHRSP와 정상혈압쥐를 격일로 단식을 시켰으며, 나머지 그룹은 대조군으로 SHRSP와 정상혈압쥐 모두 제한을 두지 않고 평소대로 먹이를 주었다. 9주가 지난 후, SHRSP 대조군의 쥐는 정상 대조군에 비해 혈압이 더 높아졌다. 흥미로운 것은, 격일로 단식한 그룹에서 SHRSP 고혈압 쥐의 혈압은 단식하지 않은 SHRSP 쥐에 비해 현격히 감소 되었다는 것이다.

 

연구진들은 이어서 단식한 SHRSP의 혈압 감소에 미생물군이 관여했는지 조사하였다. 단식한 쥐와 음식제한을 갖지 않은 쥐의 장내 미생물을 무균쥐- 자신의 마이크로바이옴이 전혀 없는-에 이식하였다. 정상식이를 한 SHRSP쥐의 마이크로바이옴을 받은 무균쥐의 혈압이 정상식이를 한 정상 혈압군의 마이크로바이옴을 받은 무균쥐보다 훨씬 높은 것을 관찰하였다. 또, 단식을 한 SHRSP 쥐의 마이크로바이옴을 받은 무균주는 정상식이를 한 대조군의 SHRSP 쥐의 마이크로 바이옴을 받은 무균쥐에 비해 현저히 낮은 혈압을 가졌다. 결과적으로, 간헐적 단식이 장내 미생물 군집의 변화를 일으켜, 혈압을 낮추는데 기여함을 알 수 있다.

 

어떻게 장내 미생물군이 혈압을 낮출까?
이 질문에 대한 해답을 얻기 위해, 연구진은 장내 미생물의 전체 유전자 시퀀싱 분석은 물론 혈장과 위장관 내강 성분의 대사체 분석 (metabolomics)까지 활용했다. 이를 통해 관찰된 변화 중에서 담즙 대사 산물의 변화가 혈압 조절의 강력한 매개 인자임이 밝혀졌다.

정상식이를 한 SHRSP 고혈압 동물은 정상 혈압 동물에 비해 순환계에 담즙 산이 적었다. 반대로 간혈적 단식 스케줄을 따른 SHRSP 동물은 순환계에서 좀 더 많은 담즙산이 관찰되었다. 이 결과를 뒷받침하기 위해, SHRSP 고혈압 쥐에게 1차 담즙산인 cholic acid를 보충해 보았더니, 현저히 혈압감소를 나타냈다.

*metabolomics : 대사체학. 생체 내 단백질 기능에 의해 나타나는 대사물질들의 생성 및 전환을 종합적으로 분석하는 학문.
* cholic acid : 담즙산의 하나. 간에서 생성되어, 글리신 또는 타우린과 포합해서 담즙 중에 배출된다.

이번 연구는 동물 모델에서 간헐적인 단식이 장내미생물 군집의 변화를 통해 혈압을 감소 시키는데 도움을 줄 수 있음을 처음으로 밝힌 실험이다. 또한 장내 미생물 군집붕괴는 담즙산 관련 시그널을 변화시켜 고혈압을 유발할 수 있다는 근거도 제공한다.

 

단식이 마이크로바이오타 변화를 통해 혈압에 영향을 줄 수 있음을 이해하고, 임상에 적용할 수 있는 근거가 될 수 있다. 장내 미생물군 중 많은 박테리아가 인체에 유익한 물질을 생성에 관여하고, 이 물질들이 순환계로 보내져 생리 조절에 기여한다. 이를 근거로, 단식이 자연스러운 건강 관리의 방안으로, 장내 박테리아군집의 활성을 조절하기 위해서도 사용될 수 있을 것이다.

 

Circulation Research, 2021; DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.120.318155

 

 

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