짠 음식이 뇌종양 악화…분자 기전 세계 최초 규명
국내 연구진이 짠 음식이 뇌종양까지 악화시킬 수 있다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 나트륨이 종양세포의 염분 감지 단백질을 자극해 특정 유전자 발현을 유도하고 그 결과 종양이 더욱 빠르게 자라는 과정을 세포 수준에서 입증했다.
KAIST는 이홍규 생명과학과 교수 연구팀이 고염식이 장내 미생물 구성을 변화시켜 증식이 활성화된 미생물이 분비하는 대사물질인 ‘프로피오네이트’가 장내에 과도하게 축적돼 뇌종양을 악화시킨다는 사실을 밝혀냈다고 1일 밝혔다.
연구팀은 뇌종양 쥐(마우스) 모델을 이용한 실험에서 이 같은 사실을 입증했다. 마우스에게 4주간 짠 사료를 섭취하게 한 뒤 종양세포를 주입하자 일반식이 그룹에 비해 생존율이 크게 낮아지고 종양이 커졌다.
항생제로 장내 미생물을 제거하거나 무균 마우스에 분변(고염사료 섭취한 사람의 대변에 해당되는 마우스 분변 샘플) 미생물을 이식하는 실험에서도 유사한 뇌종양 악화 반응이 관찰됐다. 장내 미생물 변화가 뇌종양 악화의 핵심 요인임을 보여주는 증거를 확인한 것이다.
연구팀은 장내 미생물 중 ‘박테로이드 불가투스’라는 균이 고염식이에 따라 증가하고 ‘프로피오네이트’라는 효소의 발현을 높인다는 사실도 발견했다. 장내에서 프로피오네이트 농도가 비정상적으로 상승하자 뇌종양 세포에서 산소가 충분한데도 마치 부족한 것처럼 ‘저산소유도인자-1알파(HIF-1α)’가 활성화됐다. 이어 ‘형질전환성장인자-베타(TGF-β)’를 증가시켜 제1형 콜라겐(COL1A1)을 과하게 만들었다. 그러자 종양 세포는 더 쉽게 퍼지고 악성도도 높아졌다.
연구팀은 이러한 분자 기전을 뇌종양 중 가장 악성도가 높은 교모세포종 환자의 암세포 데이터를 분석해 검증했다. 마우스와 인간 종양세포에서 공통으로 발현된 관련 유전자들이 실제 환자의 생존율을 낮추는 데 관여한다는 사실을 확인했다.
이흥규 교수는 “이번 연구는 짠 음식 섭취가 장내 미생물 생태계를 변화시키고 그 결과 생성된 대사산물이 뇌종양을 악화시킬 수 있음을 세계 최초로 분자 수준에서 규명한 것”이라며 “향후 뇌종양 환자를 대상으로 한 식이 조절 연구와 장내 미생물 기반 치료 전략 개발의 기초 자료로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 익스페리멘탈 메디슨’에 22일 게재됐다.
<참고 자료>
- doi.org/10.1084/jem.20241135
[박정연 기자 hesse@donga.com]
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