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칼럼


【윤복근 칼럼】바이러스와 마이크로바이옴(Ⅱ)

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네오마이신 민감성 박테리아가 폐 보호 면역반응과 연관되었기 때문에 일반 생쥐 내의 모든 공생 박테리아가 숙주 보호를 책임지는 것은 아니었다. 흥미롭게도 항생제 치료를 받은 생쥐의 면역반응을 회복시키기 위해서 TLR(toll-like receptor) 작용제를 사용한 자극은 특정 장내 미생물이 인플루엔자 바이러스 방어를 위한 주요 면역체계라는 것을 시사했다. 마찬가지로 Abt 외 연구진은 항생제 치료를 받은 생쥐가 기존 생쥐에 비해 인플루엔자 바이러스 역가 병원체 발생이 증가했음을 입증했다.

 

 

바이러스 특이적 CD8+ T세포 반응과 IgG 및 IgM 항체 수준이 감소한 경우 항생제 치료를 받은 생쥐의 바이러스 복제 및 질병이 강화되어, 감소된 미생물을 가진 생쥐의 적응 면역반응이 손상되었음을 시사했다. 또한 항생제 치료를 받은 생쥐의 허파꽈리 큰포식세포는 항바이러스성 면역반응으로 인해 악화되었다.

 

최근 Wang 외 연구진들은 M2 허파꽈리 큰포식세포가 상부 호흡기 공생균인 황색포도상균 기폭제에 이어, 바이러스를 없애는 하류 전달물질이라는 사실을 발견했다. 이러한 대식세포는 폐에 염증이 생기는 것을 제한함으로써 인플루엔자의 발생을 감소시키는 것으로 나타났다.

 

기폭제는 TLR2에 의존하여 인플루엔자 면역반응을 자극하는데 있어 패턴 인식 수용체 역할이 확인되었다. 전반적으로, 이러한 발견은 장내와 상부 호흡기 모두에서 나온 균일한 박테리아가 면역 체계를 교정하는 강장 신호를 제공함으로써 인플루엔자 바이러스 감염을 감소시키는데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다.

 

림프구성 맥락수막염 바이러스

(Lymphocytic choriomeningitis mammarenavirus, LCMV)

 

인플루엔자 바이러스와 마찬가지로 미생물에 의한 숙주 면역체계의 자극은 림프구성 맥락수막염바이러스(LCMV) 감염에 영향을 미친다. LCMV는 아레나 바이러스과(Arenaviridae)계열의 알려지지 않은 음성-가닥 RNA 바이러스로서 바이러스 변종에 따라 생쥐에게 급성 또는 지속적인 감염을 일으킬 수 있다. Abt 외 연구진은 항생제 치료를 받은 생쥐에서 LCMV 치료가 지연되고 있다는 것을 증명하여, 미생물이 항바이러스 반응을 촉진한다는 것을 발견했다.

 

손상된 바이러스 제어는 LCMV-특이적 CD8+ T세포 반응 감소 및 IgG 항체 역가와 상관관계가 있다. 실제로 항생제 치료를 받은 생쥐의 CD8+ T세포는 억제 수용체 증가와 작동체 분자의 생산 감소를 보여 기존 미생물이 없는 경우 T세포가 소진됨을 보여줬다. 항생제 치료를 받은 생쥐에서는 대식세포 그룹이 손상되지 않은 반면, 기존 생쥐의 대식세포는 항바이러스 반응 유전자가 더 높게 나타났고, 항생제 치료를 받은 생쥐의 선천적 면역능력이 손상되었음을 시사했다. 이러한 결과는 항생제 치료를 받은 생쥐의 변화된 환경이 LCMV 감염에 대한 적응 면역반응을 감소시킨다는 것을 의미했다.

 

뎅기열 바이러스(Dengue Virus)

 

미생물은 곤충과 같은 인간이 아닌 숙주의 바이러스 감염에도 영향을 미친다. 뎅기열 바이러스는 플라비바이러스과(Flavi viridae)로 잘 알려지지 않은 단사 RNA 바이러스로서 모기로부터 인간에게 전염된다. 뎅기열(dengue fever)은 뎅기 바이러스를 가지고 있는 모기가 사람을 무는 과정에서 감염되어 생기는 고열을 동반하는 급성 열성 질환이다.

 

모기가 바이러스를 함유한 혈액을 공급하고 섭취할 때, 바이러스는 모기의 중간 장관(midgut)과 마주쳐 복제단계를 거친다. 인간의 위장기관과 마찬가지로 모기의 중간 장관은 미생물에 의해 집단화된다. Xi 외 연구진은 이집트 숲모기에 항생제를 투여해 중간 장관의 미생물을 감소시킬 때, 뎅기열 바이러스 복제에 미치는 영향을 연구했다. 그들은 항생제 치료를 받은 모기들의 중간장관에도 많은 뎅기열 바이러스를 발견했는데, 이는 미생물이 바이러스 복제를 제한한다는 것을 암시했다.

 

TLRs 적용 단백질 MyD88의 녹다운도 중간 장관에서 바이러스 복제를 증가시켜, 톨 경로(toll pathway)가 뎅기열 바이러스 복제의 감소에 관여하고 있음을 시사했다. 미생물은 항바이러스 방어로 궁극적으로 톨 경로 자극의 원천이 될 가능성이 높다. 일부 박테리아 변종에 의해 도출된 안티-댕기열 바이러스 면역반응은 다른 박테리아 변종에 의해 도출된 면역반응보다 더 효과적이었다.

 

흥미롭게도, 뎅기열 바이러스와 다른 모기-매개 감염 물질의 전염을 제한하는 방법은 곤충 미생물의 한 멤버인 월바키아속(Wolbachia)을 연구하는 것이다. 월바키아속 종은 공생 기생충으로 인해 곤충 개체군 내에서 주로 점염된다.

 

월바키아속 모기 감염은 뎅기열 바이러스의 내성을 교란시키고, 모기-매개 질병을 억제할 수 있는 잠재적인 도구로서 연구되어오고 있다. 최근 연구에서는 월바키아속이 항바이러스 톨 경로를 활성화시켜 숙주 모기 안에서 산화스트레스를 유발한다는 것을 밝혀냈다. 뎅기열 바이러스 복제에 대한 월바키아속 효과의 근간을 이루는 정밀한 메커니즘을 제공하기 위해서는 향후 연구가 필요하지만, 뎅기열 바이러스 전염과 모기-매개 질환과 관련된 향후 연구를 위한 유망한 자료들을 제공하고 있다.

 

지금까지 바이러스 감염 중에 존재하는 복잡한 사실들, 특히 바이러스가 미생물에 의해 어떻게 영향을 받는지 관련된 정보를 피상적으로 살펴봤을 뿐이다. 미생물은 바이러스 감염을 제한하거나, 촉진하거나 또는 아무런 효과가 없을 수도 있고, 바이러스 감염에 직접적이거나 간접적인 영향을 미칠 수도 있다.

 

예를 들어, 미생물 (또는 미생물이 들어있는 제품)은 바이러스 입자와 직접적으로 상호작용하여 감염 또는 반응을 변화시킬 수 있다. 반대로, 미생물은 면역 기폭을 유도함으로써 바이러스 감염에 간접적인 영향을 미칠 수 있다. 실제로 TLR 신호를 통한 미생물-매개 면역 기폭은 미생물에 의해 부정적인 영향을 받는 모든 바이러스에 작용하는 것으로 예측되어 미생물이 여러 메커니즘에 의해 각 바이러스에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 있는 것이다.

 

향후 연구들은 바이러스에 대한 미생물의 여러 가지 효과를 밝혀낼 수 있을 것이다. 바이러스 감염의 기초가 되는 완전한 환경을 평가하는 것은 바이러스학 분야가 앞으로 나아갈 때 필수적인 요건이다. 미생물을 포함한 환경의 요소들은 다양한 감염에 영향을 미칠 것이다. 그러므로 향후 연구에서 인체의 복잡한 환경 내에서 개인의 바이러스 감염 영향에 대한 새로운 패러다임을 확립하는데 도움이 될 것으로 기대한다.








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