Bacteroidota: 섬유가 없으면 점막을 먹는다

사람들에게 세균을 나눠 보라고 하면 두 무더기가 나옵니다. 요구르트 광고에 나오는 좋은 것들과 문손잡이에 있는 나쁜 것들입니다. Bacteroidota는 어느 무더기에도 들어가지 않는데, 그것은 외교적인 회피가 아니라 발표된 기록이 말하는 바입니다. 저녁 식사에서 우리가 소화하지 못하는 부분을 소화해 주고 면역계에게 무엇을 견뎌야 하는지 가르치는 것을 돕는 바로 그 문이, 있으면 안 될 곳에 닿았을 때 혐기성 감염 대부분에서 나타나는 무리이기도 합니다. 그러니 이점과 단점을 차례로, 매번 연구 이름을 붙여 가며 살펴봅시다.

한 문장으로 무엇인가

Bacteroidota는 문 — 세균 계통수의 아주 큰 가지 — 이고, 그람음성이며 포자를 만들지 않는 세균들의 무리로, 구성원들이 복잡한 당을 분해하는 일에 특화되어 있습니다. 장에 사는 구성원은 절대혐기성이고, 이 문에는 산소와 함께 사는 흙과 물의 계통도 들어 있습니다.

그 특화가 관통하는 줄기입니다. 이 문의 생물학을 다룬 2019년 리뷰는 공유된 연장통을 이렇게 설명합니다. 구성원들은 탄수화물 활성 효소를 다당류 이용 유전자좌에 묶어 두는데, 이 유전자 무리는 짝이 맞는 당이 실제로 있을 때만 켜집니다. 그리고 이 문 말고는 사실상 어디에도 없는 분비 체계로 그 효소들을 바깥으로 밀어냅니다 ⁴. 효율적인 설계입니다. 식사가 도착하기 전에는 효소를 만들지 마라.

내 몸 어디에 사는가

주로 대장이고, 엄청난 수로 삽니다. Eckburg 연구진이 2005년 Science에서 건강한 성인 세 명의 대장 점막과 대변에서 나온 리보솜 RNA 유전자 서열 13,355개를 살폈을 때 — 무언가를 키우려 하지 않고 장을 읽으려 한 첫 시도 가운데 하나였습니다 — Bacteroidetes는 건강한 대장을 지배하는 두 부문 가운데 하나로 돌아왔습니다 ². 이후의 연구는 이 군집이 매끄러운 기울기가 아니라 되풀이되는 소수의 배치로 갈린다는 것을 찾아냈습니다. 2011년 Nature의 분석은 여러 나라의 코호트에 걸쳐 튼튼한 세 개의 무리를 찾아냈고 그중 하나를 Bacteroides가 이끌고 있었습니다 ¹².

이 문은 장에만 있지 않습니다. 친척들이 입과 기도와 질에 살고, 몸 밖에서는 흙의 지배적인 문이며, 그곳에서는 같은 효소 기계가 식이섬유 대신 식물과 곰팡이의 글리칸을 분해합니다 ⁴.

우리에게 해주는 일

우리가 못 먹는 것을 먹습니다. 우리 유전체가 담고 있는 탄수화물 효소는 얄팍한 묶음입니다. 저들의 것은 거대합니다. Xu 연구진이 2003년 Science에 Bacteroides thetaiotaomicron의 완전한 유전체를 발표했을 때, 4,779개로 이루어진 프로테옴에는 달리 소화되지 않는 식이 다당류를 붙잡아 가수분해하는 정교한 장치와, 어떤 당이 도착했는지 알아내는 큰 감지 체계가 들어 있었습니다 ³. 그 일의 발효 산물 — 짧은사슬지방산 — 이 대장 점막이 돌아가는 연료입니다.

면역계를 세우는 것을 돕습니다. 이것이 이 분야가 공생균을 말하는 방식을 바꾼 발견입니다. Mazmanian 연구진은 2005년 Cell에서 Bacteroides fragilis의 분자 하나, 다당류 A가 숙주 면역계의 성숙을 이끈다는 것을 보였습니다. 무균 생쥐에 이 세균을 정착시키자 전신 T세포 결핍과 보조 T세포 불균형이 교정되고 림프 기관 형성이 이끌렸지만, 그 다당류가 없는 돌연변이는 그러지 못했습니다 ⁷. 세균의 당 하나가, 생쥐 혼자서는 못 하는 발생 작업을 해낸 것입니다.

단서는 소리 내어 말하겠습니다. 그것은 무균 생쥐였습니다. 기전을 깔끔하게 보여준 것이지, 사람에게 하는 어떤 특정한 개입이 그것을 재현한다는 근거는 아닙니다.

점액 장벽을 정직하게 지켜줍니다 — 먹여준다면. Desai 연구진은 2016년 Cell에서 사람 장 군집을 정해 넣은 생쥐에게 식이섬유가 없는 사료를 주었습니다. 식물 다당류를 빼앗기자 세균들은 숙주 자신의 점액 당단백질을 영양원으로 삼았고, 대장 점액층이 깎여 나갔으며, 동물들은 점막 병원균에 훨씬 취약해졌습니다 ⁵. 이 생물들이 악의를 품게 된 것이 아닙니다. 남은 유일한 기질을 먹었을 뿐입니다.

우리를 상대로 하는 일

장 밖에서는 심각한 병원균입니다. Hannah Wexler가 Clinical Microbiology Reviews에 낸 리뷰는 산수에 관해 단도직입적입니다. Bacteroides 종은 혐기성 감염 대부분에서 발견되고 관련 사망률은 19 %가 넘으며, 사람 대장 세균의 약 0.5 %에 지나지 않는 B. fragilis가 가장 흔히 분리되는 혐기성 병원균입니다. 양이 많아서가 아니라 병독 인자 때문입니다 ⁶. 수술이나 천공, 외상으로 장벽이 뚫리면 조용한 상주자가 농양이 됩니다.

만만치 않은 항생제 내성을 지니고 있습니다. 같은 리뷰는 Bacteroides 종이 모든 혐기성 병원균 가운데 항생제 내성 기전이 가장 많고 내성률이 가장 높으며, 세폭시틴과 클린다마이신, 메트로니다졸, 카바페넴, 플루오로퀴놀론에 대한 임상적 내성이 늘고 있다고 적습니다 ⁶. 이것은 항생제를 아껴 쓸 이유이지 자기 대장을 무서워할 이유가 아닙니다.

한 균주 유형에는 암 관련 서류철이 있습니다. 일부 B. fragilis는 분비 독소 유전자를 지닙니다. Wu 연구진은 2009년 Nature Medicine에서 장 종양 생쥐 모형에서 독소를 만드는 B. fragilis는 대장염을 일으키고 대장 종양을 강하게 유도했지만 독소를 만들지 않는 형태는 그러지 않았으며, 그 경로가 인터루킨-17을 중화해 막을 수 있는 Th17 염증 경로임을 보였습니다 ⁸. 사람에서는 Boleij 연구진이 대장 종양 환자 49명과 대조군 49명의 점막 생검을 비교해, 독소 유전자를 환자 검체의 왼쪽 85.7 %와 오른쪽 91.7 %에서, 대조군 생검의 53.1 %와 55.5 %에서 찾았습니다 ⁹.

단서는, 그리고 큰 단서인데, 그것이 작은 연구에서의 연관이고 대조군의 절반도 그 유전자를 지니고 있었으며 독소 유전자를 지닌 것이 암에 걸리는 것과 같지 않다는 점입니다. 생쥐 연구는 기전이 존재함을 보여주고, 사람 연구는 연구할 값어치가 있는 상관관계를 보여줍니다. 어느 쪽도 사람에서의 인과를 보이지는 않습니다.

입안에서는 한 구성원이 방 전체를 다시 씁니다. Porphyromonas gingivalis는 이 문에 속하며, 2012년 Nature Reviews Microbiology에 제시된 핵심종 병원균 가설의 창시 사례입니다. 다른 모두를 눌러 이겨서가 아니라, 원래 무해했을 군집을 해로운 군집으로 다시 짜서 병을 일으키는, 양이 적은 생물입니다 ¹⁰.

이름: Bacteroidota, 옛 Bacteroidetes

두 이름 모두 맞고, 하나가 현행입니다. 얼마 전까지 문이라는 계급은 원핵생물 명명의 공식 규약에서 지위가 없었습니다. 지위가 생기자 Oren과 Garrity가 2021년에 42개 문 이름에 유효한 지위를 주는 공식 기재를 발표했고, Bacteroidetes는 Bacteroidota로 정리되었습니다 ¹. NCBI 분류는 이 문을 현행 이름으로 싣고 "CFB group bacteria"를 더 오래된 비공식 이름표로 함께 둡니다. 분류 식별자는 이 페이지의 개체 패널에 있습니다. 문헌을 찾는다면 두 표기 모두로 찾으십시오. 위에 나온 고전 논문 대부분은 옛 이름으로 발표되었습니다.

"날씬한 장 비율" 헤드라인, 그리고 믿지 말아야 할 이유

Bacteroidetes 대 Firmicutes 비율이 높으면 날씬한 장이라는 주장을 아마 만나 보셨을 겁니다. 그 주장은 버티지 못했습니다. Sze와 Schloss는 2016년 mBio에서 독립적인 열 개의 데이터 집합을 모아, 일부 다양성 지표는 비만 여부와 약하게 연관되었지만 Bacteroidetes 대 Firmicutes 비율과 각 문의 양은 그렇지 않다는 것을 찾아냈습니다. 한 데이터 집합으로 훈련해 나머지에서 시험한 기계학습 모형의 중앙값 분류 정확도는 33.01 %에서 64.77 % 사이였고, 비만인 사람과 비만이 아닌 사람 사이의 섀넌 다양성 차이는 2.07 %였습니다 ¹¹.

십 년치 헤드라인에 대한 정직한 요약이 그것입니다. 이 문은 우리 장이 돌아가는 방식에 엄청나게 중요합니다. 그러나 현재의 근거로는, 대변 검사에서 읽어 내어 그대로 행동할 수 있는 눈금이 아닙니다.