짠 음식, 뇌종양 악화 유발…첫 분자 수준 규명

짠 음식이 뇌종양을 악화시킬 수 있다는 연구결과가 공개됐다. 왜 나빠지는지, 무엇이 그 과정을 유도하는지, 어떤 유전자가, 어떤 단백질이 작용하는지 등 원인과 기전을 포함한 분자적 인과관계까지 입증한 결과다.

이흥규 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 고염식이 장내 미생물 구성을 변화시키고, 이로 인해 증식이 증대된 미생물에 의해 분비되는 대사물질 프로피오네이트(propionate)가 장내에 과도하게 축적돼 뇌종양을 악화시킨다는 사실을 처음으로 규명했다고 1일 밝혔다.

연구팀은 뇌종양 마우스 모델을 이용해, 4주간 짠 사료를 섭취하게 한 뒤 종양세포를 주입하자 일반 식이 그룹에 비해 생존율이 크게 낮아지고 종양 크기가 증가하는 것을 확인했다. 이어 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 요인이라는 방증이다.

특히, 장내 미생물 중 박테로이드 불가투스(Bacteroides vulgatus)라는 균이 고염식이에 따라 증가하고, 이 균이 프로피오네이트라는 효소(Pccb)의 발현을 높인다는 사실을 발견했다.

그 결과, 장내에서 프로피오네이트 농도가 비정상적으로 상승했으며, 이 물질은 뇌종양 세포에서 산소가 충분한데도 마치 부족한 것처럼 저산소유도인자-1알파(HIF-1)를 활성화시켰다. 이는 다시 형질전환성장인자-베타(TGF-)를 증가시켜 제1형 콜라겐(COL1A1)을 과하게 만들고 종양 세포가 더 쉽게 퍼지면서 악성도를 높였다.

이런 분자적 기전은 실제 뇌종양 중 가장 악성도가 높은 교모세포종(Glioblastoma) 환자의 암세포 데이터 분석을 통해 임상 적용 가능성을 제시했다. 마우스와 인간 종양세포에서 공통적으로 발현된 관련 유전자들로 인해 환자의 생존율이 낮아진다는 지적이다.

이흥규 교수는 이번 연구는 짠 음식 섭취가 장내 미생물 생태계를 변화시키고, 그 결과 생성된 대사산물이 뇌종양을 악화시킬 수 있음을 세계 최초로 분자 수준에서 규명한 것이라면서 향후 뇌종양 환자를 대상 식이 조절 연구와 장내 미생물 기반 치료 전략 개발의 기초 자료로 활용될 수 있다라고 설명했다.

공동 제1 저자로는 김채원 KAIST 박사(현 미국 하버드의대 부속 보스턴 어린이병원 박사후연구원)와 김현진 박사(KAIST 생명과학연구소 박사후연구원)가 참여했다.

이 연구 결과는 생의학 분야 권위 학술지인 Journal of Experimental Medicine 5월 22일 자에 게재됐다. 논문 제목은 Gut dysbiosis from high-salt diet promotes glioma via propionate-mediated TGF- activation.