장내 숙주의 생체 방어에 중요한 역할

사람이나 동물의 장에 많은 상주하는 박테리아가 존재한다. 공생적인 혜택을 주는 세균도 있고, 보통은 질병을 일으키지 않는 특정 조건에 해로운 병원성 세균도 존재한다. 장관 상피에 손상이 생기면 장내 세균이 조직에 침입하여 장염이 발생하고 때로는 패혈증을 일으킨다. 특히 장내 플로라에 이상이 생긴 경우 특정 병원성 세균에 의해 질환은 중증화한다. 항생제의 투여는 세균 Clostridium difficile 의 비정상적인 증식의 원인이 되며, 그 독소에 의해 장관 상피에 손상이 야기된다. 

이전에 필자들은 마우스 모델에서 조직에 침입하는 장내 세균이 C . difficile 감염했을 때의 심각도에 중요하다는 것을 발견했다. 이번에는 장의 면역의 주역인 인터루킨22 장에서 전신으로 전환하는 병원 세균 제거에도 중요하다는 것을 보여 주었다. 인터루킨22은 국소 면역을 뚫고 병원 세균에 대해서도 보완 체계의 강화에 의해 전신성 자연 면역을 강화함으로써 숙주의 생체 방어에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀지게 되었다.

인간의 소화관에는 수천가지 약 백조개의 세균이 서식하는 상주하는 박테리아는 비타민의 생산과 면역 균형제어등의 공생적인 혜택을 주는 세균도 있지만, 보통은 질병을 일으키지 않는 특정 조건하에서 유해한 병원성 세균도 존재한다. 기회 감염성 상주하는 세균도 병원성 세균의 일종이며, 장관 상피에 손상이 발생하면 조직에 침입하여 장염이나 때로는 패혈증을 일으킨다. 특히 장내 플로라에 이상을 초래하는 경우 특정 병원성 세균에 의해 질환은 중증화한다. 

Clostridium difficile은 그람양성의 편광성 혐기세균이며, 건강한 사람의 장내에도 찾을 수 있지만, 항생제의 투여로 장내 플로라가 변화하면 비정상적으로 증식하여 생산하는 독소에 의해 장관 상피을 상해한다. 이 C . difficile 감염은 특유의 조직상으로부터 위막성 대장염라고하지만 설사나 발열등의 가벼운것부터 패혈증과 다발성 장기부전과 같은 무거운 것까지 개인에 따라 중증도가 달라 그 이유가 수수께끼로 되어왔다. Nod1 및 인프라마솜등 자연 면역계 결핍 마우스 모델을 이용하여 대장에서 제거하지 못한 상주 세균의 다른 장기로의 전환이 질환의 중증화 기여하고 있는 것을 발견했다.

즉 C . difficile 감염에 의한 질환에서 자연 면역이 어떻게 숙주의 생체 방어에 기여하는지를 조사했는데, C . difficile 자체보다 오히려 상주세균 조직의 존재 유무 숙주 생존에 중요하다는 것을 발견했다. 이 모델에서 병태는 C . difficile과 염증유발 상주 세균과의 협력을 통해 설명할수 있다. C . difficile과 장내 세균과 박테리아가 모두 Nod1의 리간드를 방출하고 독소에 의해 상해를 받은 상피에서 침입한 Nod1 리간드가 CXCL의 유도를 통해 상해를받은 조직에 호중구 침투의 발단이 된다. 

하지만 혼자는 염증 또는 조직에 침입한 세균의 제거에 불충분하며 이 침윤한 호중구가 또한 C . difficile 의 생산하는 독소와 함께 장내 세균과 세균이 가지는 다당류등 성분에 의해 자극되는 것으로 염증성 사이토카인인 인터루킨1β를 분비하고 인터루킨1β가 더 창자에서 케모카인 CXCL의 발현을 유도함으로써  긍정적인 피드백 반응이 일어나는 것이다.