밤낮으로 식중독 예방 능력 차이 달라져

장내 섬유상 세균 활성화 정도 차이 발생

과학자들은 하루 중 어느 시간에 음식을 먹느냐에 따라 식중독에 걸릴 위험이 달라진다는 사실을 확인하고 매우 놀랐다. 결론부터 말하자면, 생쥐를 대상으로 실험한 결과 밤에 음식을 섭취하면 식중독에 걸릴 위험이 더 커진다.

동물이 음식물을 섭취하면, 신체 내부에서는 천연 항균 화합물을 만들어서 식중독을 예방하는 능력을 갖춘다. 그런데 이 식중독 예방 능력이 내장 벽에 붙어있는 박테리아에 의해 밤낮에 따라 변하는 것이 밝혀졌다.

미국 텍사스 주립대 사우스웨스턴캠퍼스(UT Southwestern) 과학자들이 7월 28일 셀(Cell) 저널에 발표한 논문에서 “천연 항균 화합물을 만들어 식중독을 예방할 수 있는 능력이  낮 동안 증가한다”고 발표했다. 이번 연구결과는 신체의 자연적인 면역 반응을 극대화하려면 치료 시기와 예방 접종 시간에 응용할 수 있다.

“이번 연구는 우리의 면역 체계가 항상 켜져 있지 않다는 것을 보여주는 것으로서, 전혀 예상치 못한 결과이다”고 연구 리더인 존 F 브룩스 II(John F. Brooks II) 박사는 말한다. 브룩스 박사는 “이는 신체가 감염과 싸울 준비가 잘 되어 있는 절정기가 있음을 시사한다”고 말했다.

과학자들은 거의 모든 동물이 해가 뜨는 일출과 해가 지는 일몰에 따라 어떤 순환기가 있다는 것은 오래전부터 알고 있었다. 이러한 일일주기는 동물들이 환경의 변화를 예측하고 준비할 수 있게 해준다. 예를 들어, 만성 수면 장애는 장내 감염 증가와 관련이 있다. 하지만 왜 이런 일이 발생하는지는 분명하지 않았다.

낮(왼쪽)보다 밤(오른쪽)에 섬유상 세균이 장내에 더 많이 서식하기 때문에 식중독 위험이 커진다. ⓒ JOHN F. BROOKS II

브룩스 박사 연구팀은 항균 면역이 장에서 일일 주기에 의해 바뀔지 모른다고 생각했다. 연구진은 이를 확인하기 위해 식인성 질병과 싸우는 생쥐 내장에서 생성되는 천연 항균제의 발현에서 일일 신체 주기를 찾았다. 연구진은 일반 실험실 생쥐에서 항균분자의 하나인 REG3G가 밤에 더 풍부하고, 낮에는 덜 풍부한 것을 발견했다.

섬유상 세균 활성화 밤낮으로 달라

재생 분자로 알려진 이 항균 분자 중 하나가 야행성 동물이 활동하는 밤에는 더 풍부했고 쥐가 잠을 자는 낮에는 덜 풍부했다고 밝혔다. 그러나 장내 세균이 없는 쥐에서 REG3G는 낮과 밤 두 시간 동안 기본적으로 존재하지 않았다.

REG3G의 양이 변하는 생쥐의 내장에는 실 모양의  ‘절편 섬유상 세균'(Segmented filamentous bacteria)이 풍부하게 서식했다. 이 세균은 설치류, 비인간 영장류, 인간에게 일반적으로 존재하는 미생물이다. 세균은 장내 내벽에 붙어서 숙주의 유전자 활동을 변화시키는 역할을 한다. 추가 실험 결과, 세균은 음식을 섭취하는 동안 동물의 장내 내벽에 붙어 있는데 아마도 영양분을 빨아들이기 위해서이다. 이럴 때 장에서의 REG3G 생산이 늘어났다.

이 주기는 쥐가 감염을 퇴치하는 데 중요한 결과를 가져왔다. 연구진이 정상 쥐를 세균에 감염시키는 시기에 따라 감염률과 사망률이 달라졌다. 해 질 녘에 감염시키면 일출 때보다 세균 부담과 사망률이 높았다. REG3G 등 항균 단백질을 만들 수 없는 생쥐도 비슷하게 나타났다.

만약 사람을 대상으로 하는 실험에서도 이러한 현상이 일어난다는 것을 보여준다면, 과학자들은 결국 장 감염과 구강 백신을 위한 합성 항생제의 투여 시기를 맞추거나 장 감염을 완전히 피할 수 있는 새로운 방법을 찾아냄으로써 이를 활용할 수 있을 것이다.

이러한 결과는 한밤중에 일어나 냉장고를 뒤지는 것에 대해 두 번 생각하게 한다. 로라 후퍼(Lora Hooper) 박사는 “내장의 방어력이 가장 낮을 때 박테리아가 가득한 감자 샐러드를 먹는 것이 더 위험할 수 있다”고 말했다.

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