Gut Commensal Candida albicans Constrains Whole-Body Energy Storage in Mice
장내에 지속적이고 비감염성인 *Candida albicans*의 집락 형성은 박테리아 마이크로바이옴과 담즙산 프로파일을 재구성하여 지질 흡수를 감소시킴으로써 생체 내 에너지 저장을 제한하고 마우스의 식이 유도 비만을 방지하는 동시에, T 세포가 관여하는 조절된 대사 및 제17형 면역 반응을 통해 에너지 소비를 증대시킨다.
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생쥐의 장 내부에는 음식을 소화하고 건강을 조절하는 데 도움을 주는 박테리아로 주로 구성된 거대하고 활기찬 생태계가 번성하고 있습니다. 수십 년 동안 과학자들은 거의 전적으로 이 박테리아 거주자들에게 집중해 왔으며, 이들을 대사의 주요 설계자로 취급해 왔습니다. 그러나 이 미생물 공동체 안에는 종종 간과되곤 하는 더 작은 왕국, 즉 곰팡이가 숨겨져 있습니다. 박테리아가 지배적인 주인공이긴 하지만, 곰팡이는 항상 존재하며, 때로는 아주 적은 수로 박테리아 이웃들과 함께 복잡한 상호작용의 그물망 속에서 살아갑니다. 장내에서 발견되는 가장 흔한 곰팡이 중 하나는 *칸디다 알비칸스(Candida albicans)*라는 효모입니다. 보통 사람들은 이 유기체를 신체가 약해졌을 때 감염을 일으키는 골칫덩이로만 생각하지만, 건강한 숙주 내에서 이들은 종종 해롭지 않은 거주자로서 조용히 살아갑니다. 연구자들의 큰 의문은 이 조용한 곰팡이 이웃들이 일상적인 에너지 균형을 위해 실제로 어떤 역할이라도 하는 것인지, 아니면 단지 수동적인 승객에 불과한 것인지였습니다.
캘거리 대학교의 한 과학자 팀은 이 특정 효모가 체내 에너지 저장 방식에 영향을 미치기 위해 나머지 장 공동체와 어떻게 상호작용하는지 조사함으로써 이를 알아내기로 했습니다. 그들은 스스로의 미생물이 전혀 없는 상태로 태어난 특수한 종류의 생쥐를 사용했는데, 이를 통해 통제된 공동체를 처음부터 구축할 수 있었습니다. 그들은 일부 생쥐에게는 알려진 특정 그룹의 박테리아를 도입했고, 다른 생쥐들에게는 동일한 박테리아에 칸디다 알비칸스 효모를 추가하여 투입했습니다. 그런 다음 이 생쥐들에게 인간의 고지방, 고당분 식단과 유사하게 체중을 늘리도록 설계된 식단을 먹였습니다. 목표는 효모의 존재가 생쥐가 추가 칼로리를 처리하는 방식을 변화시키는지 확인하는 것이었습니다.
결과는 놀라웠습니다. 효모를 박테리아와 함께 보유한 생쥐들은 박테리아만 있는 생쥐들보다 똑같은 양의 음식을 먹었음에도 불구하고 눈에 띄게 날씬한 상태를 유지했습니다. 사실, 효모를 가진 생쥐들은 단순히 적게 먹은 것이 아니라, 실제로 음식으로부터 지방을 덜 흡수하고 더 많은 에너지를 태웠습니다. 연구진은 효모가 장의 화학적 환경, 특히 담즙산의 혼합물을 변화시킨다는 것을 발견했습니다. 담즙산은 간에서 생성되는 천연 세제와 같은 것으로, 지방을 분해하여 흡수될 수 있도록 돕습니다. 효모가 있는 생쥐의 경우, 장내 박테리아가 재편되어 지방 분해에 도움이 되는 이러한 유익한 담즙산의 양을 줄였습니다. 결과적으로 장벽은 식단으로부터 지방을 덜 흡수하게 되었고, 더 많은 지방이 사용되지 않은 채 몸 밖으로 배출되었습니다.
하지만 이야기는 장에서 멈추지 않았습니다. 연구진은 생쥐의 지방 조직 내부에서 어떤 일이 일어나고 있는지도 살펴보았습니다. 그들은 효모의 존재가 면역 체계, 특히 감마-델타 T 세포라고 알려진 백혈병의 일종을 자극한다는 것을 발견했습니다. 신체 방어 체계의 일부인 이 세포들은 효모를 가진 생쥐의 지방 조직에서 더 활발해졌습니다. 이러한 면역 활동은 지방 세포 내의 "온도 조절기"를 켜서, 세포가 여분의 무게로 저장되는 대신 열로서 에너지를 태우도록 유도하는 것처럼 보였습니다. 지방 세포 자체는 더 작아졌고 산소를 사용하는 효율이 높아졌는데, 이는 연료를 태우기 위해 더 열심히 일하고 있다는 신호입니다.
이 특정 감마-델타 T 세포를 생성할 수 없는 유전적 결함이 있는 생쥐를 사용하여 실험을 반복함으로써, 연구진은 이 면역 세포들이 정말로 날씬한 몸을 만드는 데 책임이 있는지 확인했습니다. 이 생쥐들은 효모를 가지고 있었음에도 불구하고 일반적인 생쥐만큼 날씬함을 유지하지 못했습니다. 즉, 효모가 없는 생쥐들에 비해서는 여전히 어느 정도 보호를 받았지만 체중이 늘어났습니다. 이는 면역 세포가 퍼즐의 중요한 부분이지만, 그것이 유일한 요인은 아니라는 것을 보여주었습니다. 효모는 다각적인 전략을 조율하고 있었습니다. 즉, 장의 화학 성분을 변화시켜 지방 흡수를 차단하고, 지방 조직의 열을 높이도록 면역 체계에 신호를 보낸 것입니다.
이 연구는 숙주와 그 미세한 이웃들 사이의 관계가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 시사합니다. 그것은 단지 박테리아에 관한 것이 아닙니다. 작고 지속적인 곰팡이 거주자조차도 신체의 전체적인 대사 경관을 재편할 수 있습니다. 이 연구는 체내 에너지 균형이 장내 미생물 공동체, 그들이 생성하는 화학 물질, 그리고 그들에 대한 면역 체계의 반응 사이의 조율된 노력의 결과라는 것을 밝혀냈습니다. 효모를 단순한 승객이나 잠재적 병원균으로 보는 대신, 이번 발견은 효모를 신체가 에너지를 얼마나 저장할지를 제한할 수 있는 능동적인 조절자로 보여줍니다. 이 작업은 우리 내부의 다양한 생명의 왕국들이 우리가 지방을 저장할지 아니-면 태울지를 결정하기 위해 어떻게 협력하는지를 이해하는 새로운 문을 열어주며, 우리 내부의 가장 작은 구성원들조차 우리의 건강에 심대한 영향을 미칠 수 있음을 강조합니다.
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