하루 굶었더니 장 속 유익균 급증…방사선 손상 회복 빨라졌다

미국 MD앤더슨 연구진, 단식이 아크만시아균 늘려 장 줄기세포 재생 준비시킨다는 동물실험 결과 발표

미국 텍사스대 MD앤더슨 암센터 연구진이 단 하루 굶는 것만으로 장 속 유익균이 늘어 방사선 손상을 입은 소장의 재생 능력이 높아진다는 동물실험 결과를 발표했다. (AI 생성 이미지)

단 하루 굶는 것만으로 장 속 유익균이 급격히 늘어나 방사선 손상을 입은 소장의 재생 능력이 크게 높아진다는 동물실험 결과가 나왔다.

미국 텍사스대 MD앤더슨 암센터의 헬렌 피우니카-웜스 실험방사선종양학과 교수와 쿠날 라이 유전체의학과 교수가 공동으로 이끈 이 연구는 국제학술지 Proceedings of the National Academy of Sciences에 실렸다. 연구진은 24시간 단식이 소장 내 아크만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila, 이하 AKK) 균의 증식을 유도하고, 이를 통해 장 줄기세포가 방사선 손상 이후 빠르게 재생되도록 준비 상태에 들어간다는 사실을 동물실험으로 확인했다.

연구진은 24시간 단식이 소장 내 AKK 균의 양을 늘린다는 점을 발견했다. 이 균은 프로피오네이트라는 물질을 만들어내는데, 이 물질이 방사선 손상 이후 장 세포의 재생 능력을 높이는 변화를 유도한다.

AKK가 생성한 프로피오네이트는 단식이 유발하는 다른 대사 변화와 함께 세포 안에서 DNA가 감겨 있는 히스톤 단백질에 화학적 표지를 추가한다. 이 표지는 DNA 염기서열 자체를 바꾸지 않으면서 유전자가 읽히는 방식을 바꾼다. 이 변화는 DNA의 특정 부위를 더 열린 상태로 만들어 조직 재생과 관련된 유전자들이 활성화될 수 있게 한다. 단식 중에는 이런 재생 프로그램을 갖춘 장 세포 집단이 더 많아진다.

이렇게 준비 상태에 들어간 세포들은 이후 소장이 방사선에 노출됐을 때 빠르게 증식해 손상된 장 점막을 재건하는 데 기여한다. 연구진은 이 과정을 '마이크로바이옴-대사산물-크로마틴 축'으로 설명했다.

AKK 균의 역할이 얼마나 결정적인지를 확인하기 위해 연구진은 이 균을 선택적으로 제거하는 실험도 진행했다. AKK를 제거하자 단식의 방어 효과가 사라졌고, AKK를 다시 도입하자 보호 반응이 회복됐다. 이는 단식으로 인한 대사 환경과 AKK의 존재 두 가지 모두가 이 보호 효과에 필수적임을 보여준다.

방사선 치료는 췌장암·대장암·부인과 암 등 복부 종양에 널리 쓰이지만, 소장 점막이 방사선에 취약해 오심·설사·감염 등 심각한 부작용을 일으킬 수 있다. 부작용 위험 의사가 투여할 수 있는 방사선량이 제한되는 경우도 있다. 피우니카-웜스 연구실의 이전 동물실험에서는 방사선 조사 전 단식이 소장 회복에 도움이 된다는 사실이 이미 확인됐지만, 그 생물학적 기전은 밝혀지지 않은 상태였다. 이번 연구는 AKK라는 특정 균을 지목하며 그 퍼즐 조각을 채웠다.

피우니카-한 교수는 "단식은 장 세포가 손상 후 더 빠르고 효과적으로 반응하도록 준비시킨다. 마치 세포에게 비상 대비 훈련을 시키는 것과 같다"고 말했다.

다만 이번 연구는 동물실험 단계다. 향후 연구에서는 유익균이나 균이 생성하는 분자를 활용해 실제 금식 없이도 유사한 장 회복 효과를 낼 수 있는 방법을 탐색할 계획이다. 한편 일부 연구에서는 AKK가 방사선 유발 장 손상을 악화시킬 수 있다는 상반된 결과도 보고된 바 있어, 인체 적용 가능성을 검증하기 위한 임상시험이 필요하다.

이번 연구는 미국 국립암연구소(NCI)와 텍사스암예방연구소(CPRIT)의 지원을 받았다.