Host and environmental factors shaping gut microbiome and host-microbe interactions using multi-omics approach
Year: 2023
Type: dissertation
Abstract: 장내 마이크로바이옴은 장내에 공생하는 박테리아, 바이러스, 곰팡이를 모든 포함한 미생물과 그 유전체의 군집이다. 최근 연구들을 통해 장내 마이크로바이옴이 정교한 숙주-미생물 상호작용을 통해 소화 기능, 면역 기능 및 대사 기능 등의 숙주 건강에 밀접한 영향을 준다는 것이 밝혀졌다. 장내 마이크로바이옴은 숙주 유전체, 식이, 행동 습관 및 환경 등의 다양한 요인에 의해 형성된다. 장내 마이크로바이옴을 형성하는 요인에 대한 대부분의 연구는 인간과 실험실 마우스에 대해 수행되었으며 반려 동물 및 야생 동물의 장내 마이크로바이옴에 대한 연구는 아직 부족한 상황이다. 따라서 본 연구는 동물의 숙주 유전체, 환경 및 식이 등의 요인들이 장내 마이크로바이옴에 대한 영향을 밝히기 위해 진행되었다. \n그 결과 첫째, 본 연구는 동일한 서식지를 공유하는 두 종의 한국 야생 마우스, Micromys minutus와 Mus musculus의 장내 마이크로바이옴이 뚜렷한 차이를 보인다는 것을 밝혔다. 메타유전체 및 배양 분석 결과, Micromys minutus는 Campylobacter 를 풍부하게 보유하고 있었지만 Mus musculus는 장내에 Campylobacter가 존재하지 않았다. 두 종류의 야생 마우스 사이에 Campylobacter의 존재 차이는 각각의 장내 마이크로바이옴에서 Campylobacter를 억제하는 Lactobacillus의 상호작용으로 인한 것일 가능성을 제시하였다. \n둘째, 본 연구는 재활 기간 동안의 환경 변화가 야생 조류에서 장내 마이크로바이옴의 변화 및 항생제 내성 획득을 유발한다는 것을 밝혔다. 재활 기간동안 야생조류의 장내 마이크로바이옴은 다양성의 감소, 단쇄 지방산 생산미생물의 고갈, 생태학적 미생물 네트워크 복잡성의 감소 및 인수공통병원체의 증가 등의 장내 마이크로바이옴의 불균형을 나타내는 변화들이 일어났다. 또한 재활 기간 동안 ciprofloxacin과 tetracycline 등의 항생제 내성이 유의하게 증가하였으며, 대부분의 야생조류는 항생제 다제내성을 획득하였다. \n셋째, 본 연구는 홍삼 식이섬유의 장기간 식이 섭취가 반려견의 장내 마이크로바이옴에 미치는 영향을 밝혔다. 홍삼 식이섬유의 섭취는 장내 마이크로바이옴의 다양성, 단쇄지방산 생성 미생물 및 생태학적 미생물 네트워크의 복잡성을 증가시켰고 헬리코박터를 포함한 인수공통병원체를 감소시켰으며 이는 홍삼 식이섬유의 프리바이오틱스로 활용될 가능성을 시사한다. \n마지막으로 본 연구는 중추신경계의 탈수초화를 유도하여 다발성 경화증 모델에 사용되는 cuprizone 식단이 마우스의 장내 마이크로바이옴과 장내 대사체에 미치는 영향을 밝혔다. Cuprizone 식이 급여 결과 마우스 장내 마이크로바이옴 다양성의 감소, 베타다양성의 변화 등 불균형의 지표들이 확인되었다. 또한, cuprizone 급여는 마우스에서 Akkermansia를 포함한 미생물 증가 및 분지쇄아미노산 등의 포함한 대사산물을 증가시켰으며 이는 사람 다발성 경화증 환자의 장내 마이크로바이옴 분석 결과와 유사하였다. \n결론적으로 본 연구는 동물의 장내 마이크로바이옴이 숙주 종, 환경, 식이 등 숙주 요인과 환경 요인에 의해 영향을 받는 다는 것을 밝혔으며, 이러한 요인들에 의해 변화한 장내 마이크로바이옴이 숙주-미생물 상호작용을 통해 동물의 건강에 영향을 줄 수 있다는 것을 밝혔다. 본 연구 결과는 추후 동물에서의 장내 마이크로바이옴 특히, 장내 마이크로바이옴 조절을 위한 프리바이오틱스와 유용 미생물 발굴 연구에 기초 자료를 제공할 수 있다. 또한 지속 가능한 야생동물 재활을 위해 장내 마이크로바이옴 분석을 적용할 수 있는 새로운 관점을 제시하고 있다. 마지막으로 뇌와 장내 마이크로바이옴의 상호작용을 밝힘으로써 장내 마이크로바이옴 조절을 통한 퇴행성 신경질환 치료 연구의 기초 자료를 제공할 수 있다.
Author: 송효근
Language: English
Topic: Gut microbiota and health
Subfield: Molecular Biology
Domain: Life Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7065988804