마이크로비옴과 장누수 증후군은 비교적 많이 알려진 개념이다. 하지만 마이크로비옴이 어떻게 생착되고 그것이 호스트와 어떤 영향을 주고 받으며 결국 어떤 성체로 자라게 되는데에 도움을 줄지에 대해 많이 알려져 있지 않다.
오늘은 착상부터 출산 전까지 모체의 뱃속에서 마이크로바이옴이 어떻게 바뀌고 그것이 태아에 어떤 영향을 끼치는지 적어보려고 한다. (이미 한번 다른 사이트에서 글 쓰다가 날려서 딮빡...ㅠ)
임신을 하면 모체에는 여러가지 변화가 발생한다. 이와 마찬가지로 모체의 마이크로 비옴에도 변화가 생긴다.
https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01031
이러한 변화는 왜 발생하는가? 이에 대해 Mueller 등은 2015년도에 모체의 소장에서 발생하는 변화에 대하여 diversity (alpha and beta모두) 가 감소하고, 에너지생성에 효율이 좋은 종으로 변하며, proinflammatory proteobacterium이 감소하고 antiinflammatory faecalibacterium 이 증가한다고 하였으며, 이것이 직장과 질로 점차 번진다고 하였다. 이와같은 변화는 모체가 외부물질인 태아를 더 잘 보호하기 위해 변화하는 것이라고 설명하였다. (https://doi.org/10.1016/j.molmed.2014.12.002)
고전적으로 임신중 태아를 둘러싸고 있는 양막과 양수, 태반등은 모두 무균 상태인것으로 생각해왔다. 그러나 최근 연구에서는 오염된 것이 아니라고 확신하지는 못하지만 각각의 기관에서 모두 microbiome이 검출되었다.
이런 microbiome은 태아의 출생에도 지대한 영향을 미칠수 있다. 2016년 미국 산부인과학술지에서 Prince등은 융모막염의 유무와 관계없이 조산아와 만삭아의 모체에서 microbiome을 비교하였다.( 10.1016/j.ajog.2016.01.193)
이 논문에서 만삭아 출생의 융모막이 없는 그룹과, 조산아 출생의 유모막염이 있는 그룹에서 placental membrane에서 검출된 microbiome의 종류가 다르게 나온 것을 알수 있다.
모체의 microbiome은 이미 태아에게 태어나기 전부터 많은 영향을 주고 있다.
다음으로 살펴볼 내용은 모체의 microbiome상태가 태아의 면역발달에 주는 영향이다.
https://www.nature.com/articles/nri.2017.58
태아는 뱃속에서부터 모체가 섭취하는 음식을 바탕으로 영양소를 공급받는다. 이때 받는 영양소는 모체스스로가 소화하는 것이 아닌경우가 많다. 평소와 마찬가지로 장내 세균의 도움을 받아 세균 대사물의 영향을 받게 된다. 그리고 그 대사물들은 태아의 장벽을 튼튼하게 만들고 장벽에서 만들어지는 면역세포들을 만들어내는데 도움을 준다.
https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01993
이 세균 대사물들에는 신경전달물질, 신경펩타이드, 단쇄지방산등이 있으며 이것은 태반을 통과한다. 그리고 태아의 혈관-뇌 장벽도 통과한다. 결론적으로 모체의 장내 세균들이 태아의 신경발달에 영향을 미치는 것이다.
뇌에는 microglial cell이라는 뇌 특성 macrophage가 존재한다. 이 세포들은 신경발달을 하는 임신 초기에 가장 활발한 활동을 시작하여 뉴론의 연결이 끊어지고 연결되는 것을 반복하며 성장하는 동안 중요한 역할을 한다. 이 세포가 멀쩡한 세포를 잡아먹고 괴롭히면 그것을 신경염증 반응이라고 말한다. 만약, 모체에서 발생하는 마이크로비옴의 대사산물이 신경염증을 일으키는 물질이라고 한다면, 태아는 신경염증반응을 일으키기 시작할 것이고 그렇게 발달하는 여러가지 문제들 중에 자폐증이 있다는 것이 여러연구의 설명이다.
2017년 네이처지에 동물실험 모델로서, 모체의 장내 염증을 만들었을때 발생한 IL-12가 임신초기 신경발달과정중에 태아의 microglial cell에 영향을 줌으로써 자폐성향을 가진 자손을 만들수있다는 실험결과로 성과를 낸 과학자 부부에 대한 기사였다.
https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01993
위의 그림에서 보듯이 microglial cell의 발달은 임신의 첫 삼분기에 시작된다. 그리고 신경의 발달은 출생이후에 더욱더 활발해진다. 모체에서 받았던 microbiome의 대사물은 이제 스스로 생성하게 되고 그것이 직접적인 역할을 하여 신경면역과 면역시스템에 영향을 주게 된다.
다음은 출생부터 살펴보도록 하겠다.