P. gingivalis: 건강한 입에도 산다

여러분의 치아와 잇몸 사이 좁고 젖은 고랑에는 당에 아무 관심도 없는 세균이 살고 있습니다. 도넛을 줘도 건드리지 않습니다. 이 균이 원하는 것은 단백질 — 여러분의 것 — 이고, 그것에 닿기 위해 분자 칼 한 벌을 지니고 다닙니다. 수십 년 동안 사람 입안에서 가장 많이 연구된 생물 가운데 하나였고, 연구자들이 가까이 들여다볼수록 그림은 더 이상해집니다. 건강한 입안에 흔하고, 동시에 그 입을 무너뜨리는 병의 원인으로 가장 일관되게 지목되는 생물입니다.

한 문장으로 무엇인가

Porphyromonas gingivalis는 Bacteroidales 목에 속하는 그람음성 혐기성 비당분해성 막대균으로, 잇몸선 아래 공간에 정착하며 미생물학자들이 핵심종 병원균이라 부르는 것의 가장 잘 기록된 사례입니다 ¹².

"비당분해성"을 풀면 이 균의 생물학 대부분이 나옵니다. 이 생물은 에너지를 얻으려고 당을 발효하지 못합니다. 펩타이드를 먹고 자라며, 철 공급원으로 헴 — 여러분 헤모글로빈에서 철을 나르는 핵심 — 이 있어야 합니다 ². 그 대사 사실 하나가 이 균에 관한 다른 거의 모든 것을 설명합니다. 단백질을 먹고 혈액의 철이 필요한 세균은 염증이 생겨 진물이 나고 피가 배는 틈새에서 가장 잘 지냅니다. 그런 틈새를 우연히 만들 이유가 없는 것입니다.

어디에 사는가

집 주소는 치은연하 틈새, 곧 치근 위와 치주낭을 덮은 상피 위의 생물막입니다. 흡착된 침의 분자에, 기질 단백질에, 상피세포에, 그리고 이미 그곳에 자리 잡은 세균에 붙습니다. 이 모든 기질에 붙는 일이 이 균의 주요 섬모의 구조 단위인 핌브릴린의 여러 구역으로 매개될 수 있다고 그 리뷰의 저자들은 제안합니다 ². 표면에서 멈추지도 않습니다. 숙주 세포의 신호 전달을 조절해 자기 자신이 잇몸 상피세포 안으로 흡수되도록 유도하고 그 안에서 증식할 수 있습니다. 같은 리뷰의 말대로, 선천 숙주 방어의 구성 요소들을 침범할 수 있는 특권적 자리입니다 ².

몸의 다른 곳에도 속하는지는 정해진 사실이 아니라 살아 있는 질문입니다. 같은 리뷰는 이 감염이 심혈관 질환과 조산의 소인이 될 수 있다는 근거가 쌓이고 있다고 적고 ², 2019년의 한 보고는 알츠하이머병으로 사망한 사람들의 뇌에서 이 생물과 그 효소를 확인했습니다 ⁷. 어떤 자리에서 세균을 검출하는 것은 그 세균이 그곳에서 일어나는 일을 몰아붙인다는 것을 보이는 일과 같지 않고, 그 이야기로는 다시 돌아오겠습니다.

우리에게 해주는 일

여기서 정직한 답은 짧습니다. 입증된 것은 없습니다. Porphyromonas gingivalis가 사람 건강에 주는 확립된 이점은 없습니다. 공급하는 비타민도, 막아주는 병원균도, 우리가 기대는 대사산물도 없습니다. 달리 말한다면 그것은 제가 지어낸 것입니다.

말할 수 있는 것, 그리고 크게 말할 값어치가 있는 것은 이 균을 지니는 것과 이 균에게 해를 입는 것이 같지 않다는 사실입니다. 한 주요 리뷰는 이 생물을 기회균으로 설명하면서, 숙주와 공생적 조화를 이루며 지낼 수도 있고 병이 나는 시기는 균이 단순히 도착해서가 아니라 틈새의 생태적 균형이 기운 뒤에 따라온다고 적습니다 ². 유병률 자료도 같은 말을 합니다. 면역형광법을 쓴 한 조사에서 이 생물은 치주 질환이 있는 사람의 85.7 %와 건강한 사람의 23.1 %에게서 발견되었습니다 ³. 실시간 PCR을 쓴 더 최근 연구에서는 만성 치주염 환자의 91.5 %와 건강한 사람의 58 %에게서 검출되었습니다 ⁴. 사람이 아니라 부위로 세어 본 더 오래된 체커보드 연구는 치주염 환자에서 표본 부위의 평균 23 %, 건강한 사람에서 4 %에서 이 균을 찾았습니다 ⁵.

그 건강한 사람의 보유 수치들 — 23.1 % ³ 와 58 % ⁴ — 이 서로 두 배 넘게 어긋난다는 데 주목하십시오. 그것은 추문이 아니라, 서로 다른 실험실이 서로 다른 집단에 서로 다른 검출법을 쓸 때 일어나는 일입니다. 민감한 PCR은 면역형광법이 놓치는 DNA를 찾아냅니다. 가져갈 숫자는 어느 하나의 백분율이 아니라 그 전부의 모양입니다. 이 생물은 병이 있을 때 더 흔하고, 그럼에도 아주 멀쩡한 입의 상당한 몫에 존재합니다.

우리를 상대로 하는 일

무기는 진지페인이라 불리는 단백질 분해효소입니다. 특이성이 둘 있습니다. 하나는 아르기닌 뒤에서, 다른 하나는 라이신 뒤에서 단백질 사슬을 자르고, 어느 쪽도 여러분 자신의 숙주 단백질 분해효소 억제제로는 쉽게 억제되지 않습니다 ⁸. 그런 식의 통제되지 않은 단백질 분해는 치과의사가 보는 것과 깔끔하게 겹치는 결과를 냅니다. 아르기닌 진지페인은 칼리크레인-키닌 경로를 활성화해 부종을 만들고, 보체를 활성화해 호중구를 끌어들입니다. 라이신 진지페인은 피브리노겐을 분해해 출혈을 만듭니다 ⁸. 치은열구액의 증가, 호중구의 축적, 탐침 시 출혈은 치주염의 고전적인 징후 셋 가운데 셋입니다.

핵심종이라는 생각은 거기서 더 나아갑니다. 동물 모형에서 정착 수준이 낮을 때조차 이 생물은 보체와 톨유사수용체 사이의 대화를 조작해 둘레 공생 미생물의 수와 구성을 바꿉니다. 그렇게 생긴 불균형 군집이, 핵심종 하나가 아니라 그 군집이, 염증성 골 소실을 몰아붙입니다 ⁹¹. 효과는 그 양에 비해 지나치게 큽니다. 세포를 세는 일이 그토록 적은 것을 말해주는 이유가 바로 그것입니다.

전신과의 연결 둘은 한계를 붙여 댈 값어치가 있습니다. 첫째, 관절염입니다. 한 연구에서 시험된 구강 세균 가운데 단백질을 시트룰린화한 것은 이 균뿐이었습니다. 자기 자신의 펩티딜아르기닌 디이미네이스를 써서, 아르기닌 진지페인이 Arg-X 결합에서 단백질을 자른 뒤 카복시 말단의 아르기닌 잔기를 시트룰린으로 바꾼 것입니다. 류마티스 관절염의 면역 반응이 공격하는 바로 그런 종류의 변형된 자기 항원을 만들어내는 셈입니다 ⁶. 둘째, 치매입니다. 앞서 말한 2019년 연구는 알츠하이머 환자의 뇌에서 타우 및 유비퀴틴 병리와 상관관계를 보이는 수준의 진지페인을 찾았고, 생쥐에서 구강 감염이 뇌 정착과 아밀로이드 베타 생산 증가로 이어진다는 것을 보였습니다 ⁷.

두 발견 모두 기전으로서 진지합니다. 어느 쪽도 사람에서의 인과에 대한 증명은 아닙니다. 시트룰린화 연구는 그럴듯한 경로를 보여줄 뿐 환자에게서 그 경로가 실제로 쓰인다는 것을 보이지는 않습니다. 알츠하이머 연구는 사후 부검의 사람 상관관계와 생쥐 모형을 합친 것이고, 저자 26명 가운데 앞의 세 명을 포함한 12명이 진지페인 억제제를 개발하는 회사의 직원이었습니다. 논문 자신의 저자 소속에서 그대로 읽어낼 수 있는 사실이고, 그 평가에 들어가야 할 사실입니다. 이 세균은 강력한 용의자입니다. 아직 유죄 판결을 받지는 않았습니다.

새 이름과 옛 이름

이 생물은 처음에 Bacteroides 속에서 Bacteroides gingivalis Coykendall et al. 1980으로 기재되었습니다. 1988년 Shah와 Collins가 이 균과 그 친척들을 그 속에서 빼내 새로 만든 속 Porphyromonas에 두었습니다 ¹⁰. 그러므로 Porphyromonas gingivalis가 현행 유효 이름이고, Bacteroides gingivalis는 오래된 논문과 교과서에서 여전히 만나게 될 동의어입니다. NCBI 분류와 원핵생물 명명 목록 모두 이 균을 Porphyromonadaceae 과, Bacteroidales 목, Bacteroidota 문 — 예전에 Bacteroidetes로 쓰던 그 문 — 의 종 계급에 싣고 있습니다.

여전히 불확실한 것

세 가지를 분명히 말하겠습니다. 단순히 이 생물을 지니는 것이 얼마나 자주 잇몸과 뼈의 파괴로 이어지는지, 누구에게서 그러한지 우리는 모릅니다. 동물 모형에서 보인 것처럼 적은 수의 생물 하나가 군집 전체를 기울이는 핵심종 기전이 사람 입안에서도 같은 방식으로 작동하는지 우리는 모릅니다. 핵심종 리뷰의 저자들 자신이 답을 가정하는 대신 그 질문을 던집니다 ⁹. 그리고 입 밖의 관절염과 치매로 이어지는 전신 연관이 원인을 반영하는지, 결과를 반영하는지, 아니면 염증에 대한 공통의 취약성을 반영하는지 우리는 모릅니다. 이 균이 병을 몰아붙이는지, 병에 얹혀 가는지, 아니면 둘 다 염증에 잘 빠지는 같은 몸에서 솟는지 말입니다. 그것이 이 지도의 정직한 가장자리이고, 그 자리가 채워져 있는 척하는 것이 여러분을 오도하는 가장 빠른 길일 것입니다.