Meta-analysis of shotgun sequencing of gut microbiota in Parkinson’s disease (2024)

https://doi.org/10.1038/s41531-024-00724-z

 

파킨슨병(Parkinson’s Disease, PD)은 운동 증상(경직, 자세 불안정, 느린 동작, 떨림)뿐만 아니라 비운동 증상(변비, 우울증, 후각 상실, 수면 장애)도 동반하는 신경퇴행성 질환이다. PD의 발병과 진행은 장내 미생물군과 연관이 있을 가능성이 제기되어 왔으며, 장내 미생물이 신경 염증, α-시누클레인(α-synuclein) 섬유 형성, 면역 반응에 영향을 줄 수 있다. 해당 리뷰 논문은 일본, 미국, 독일, 중국(2개 지역), 대만의 데이터를 포함한 6개국 PD 환자 94명 및 대조군 73명의 데이터를 메타 분석하여 PD와 장내 미생물 간의 명확한 상관관계를 규명하였다.

 

연구 결과

1. 장내 미생물 다양성 증가

• α-다양성 증가: PD 환자의 장내 미생물 다양성이 대조군보다 높게 나타났으며, 이는 PD 환자에서 특정 박테리아의 상대적 분포가 더 고르게 이루어진 결과로 보인다.

• 미생물 구성의 차이

  • PD 환자에서 Akkermansia muciniphila가 증가

  • Roseburia intestinalis 및 Faecalibacterium prausnitzii는 감소

  • 이러한 박테리아는 장내 점막 형성과 염증 반응 조절에 중요한 역할을 한다.

2. 주요 대사 경로 감소

• 리보플라빈(비타민 B2) 대사 감소

  • 리보플라빈 대사 경로에 관여하는 유전자의 수가 PD 환자에서 유의미하게 줄어듦

  • 리보플라빈은 산화 스트레스 완화, 미토콘드리아 기능 개선, 신경 염증 감소에 관여한다.

  • 지역별 차이

    • 일본, 미국, 독일에서는 Faecalibacterium prausnitzii 감소가 주요 원인

    • 중국, 대만에서는 Phocaeicola vulgatus 감소가 주요 원인

• 비오틴(비타민 B7) 대사 감소

  • 비오틴 대사 유전자도 유사한 패턴으로 감소

  • 비오틴은 염증 완화 및 면역 조절 기능을 담당하며, PD 환자에서 부족할 가능성이 제기됨

3. 장내 단쇄 지방산(SCFA) 및 폴리아민 농도 감소

• SCFA 감소

  • 아세트산, 프로피온산, 부티르산 농도가 PD 환자에서 유의미하게 낮아짐

  • SCFA는 장 점막층 유지 및 면역 세포 조절(Treg 세포 형성)에 필수적이다.

• 폴리아민 감소

  • 푸트레신, 스페르미딘, 스퍼민 농도도 PD 환자에서 감소

  • 폴리아민은 장내 점막층 강화 및 염증 조절에 기여한다.

  • SCFA와 폴리아민의 감소는 장 점막층 얇아짐과 장벽 투과성 증가를 유발하여, 외부 독소와 α-시누클레인 섬유 형성을 촉진할 수 있다.

4. 대사와 미생물 구성의 상관관계

• 리보플라빈 및 비오틴 대사 유전자 감소는 SCFA와 폴리아민 농도 감소와 강한 양의 상관관계를 보였다.

• 이는 PD 환자의 장내 미생물 불균형이 중요한 역할을 할 가능성을 제시한다.

 

 

장내 미생물 변화와 파킨슨병(PD)의 병리적 연관성

1. 리보플라빈(비타민 B2) 및 비오틴(비타민 B7) 대사

   • 리보플라빈과 비오틴 대사가 감소한 것이 표시된다.
   • 이는 PD 환자에서 관찰된 주요 특징 중 하나로, 장내 특정 미생물이 감소함에 따라 해당 비타민의 대사가 약화된 것을 의미한다.

2. 장내 미생물 변화

   • 각국에서 리보플라빈과 비오틴 대사에 영향을 미치는 주요 미생물들이 하단에 나열되어 있다.
     • 예: 일본과 독일에서는 Faecalibacterium prausnitzii가 감소한 반면, 중국에서는 Phocaeicola vulgatus가 감소

3. SCFA 및 폴리아민 감소

   • 리보플라빈과 비오틴 대사 감소는 단쇄 지방산(SCFA)과 폴리아민 농도 감소로 이어진다.
   • SCFA와 폴리아민은 장 점막층 유지, 염증 조절, 면역 균형에 중요한 역할을 한다.

4. 장 점막층 얇아짐 및 장벽 투과성 증가

   • SCFA와 폴리아민 감소는 장 점막층을 약화시키고 장벽 투과성을 증가시킴으로써 독소와 α-시누클레인 섬유 형성을 촉진한다.

5. 신경 염증 및 파킨슨병 진행

   • 장 점막의 변화는 신경 염증과 α-시누클레인 섬유 축적을 유도하며, 이는 파킨슨병의 병리적 특징으로 연결된다.

 

연구 결론

파킨슨병은 장내 미생물 불균형에서 시작될 가능성이 높으며, 리보플라빈과 비오틴 대사 감소가 장내 SCFA와 폴리아민 농도를 줄여 장 점막을 약화시키고 신경 염증을 촉진할 수 있다. 따라서, PD의 진행을 늦추기 위해 리보플라빈과 비오틴 보충 및 장내 미생물 균형을 회복시키는 맞춤형 영양 관리가 중요한 전략으로 제안된다.

 

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