Transplantation of fecal microbiota from Age-related hearing loss patients compels inflammaging, age-related macrophage changes and hair cell degeneration in cochlea of young mice

사람들이 나이가 들면서 그들의 신체는 심장에서 정신에 이르기까지 거의 모든 계통에 영향을 미치는 느리고 조용한 변화를 겪습니다. 가장 흔하고 부담스러운 변화 중 하나는 노인성 난청으로 알려진 점진적인 청력 상실입니다. 수십 년 동안 과학자들은 이러한 퇴화가 귀 내부의 섬세한 감각 세포의 느린 죽음과 노화에 수반되는 일반적인 저강도 염증 상태, 즉 흔히 "염증성 노화(inflammaging)"라고 불리는 현상을 포함한다는 것을 이해해 왔습니다. 그러나 왜 이러한 염증이 귀에서 시작되는지에 대한 근본 원인은 미스터리로 남아 있었습니다. 증가하는 연구 결과들은 그 답이 귀가 아니라 오히려 장(gut)에서 발견될 수도 있음을 시사합니다. 인간의 소화관은 대사 및 면역 기관 역할을 하는 미생물 군집, 즉 마이크로바이옴이라고 불리는 수조 개의 미세한 생명체들의 집입니다. 우리가 나이가 들면서 이 미생물들의 균형이 변화하며, 종종 다양성이 낮아지고 유해한 물질을 생성하기 쉬운 상태가 됩니다. 이러한 변화는 장의 보호막을 약화시켜 염형 분자들이 혈류로 누출되어 신체의 먼 부분으로 이동하게 할 수 있습니다.

상하이 푸단 대학교 연구진의 새로운 연구는 이러한 점들을 연결하기 위해 대담한 발걸음을 내디뎠습니다. 그들은 심각한 난청을 겪는 사람들에게서 나타나는 특정 장내 세균의 변화가 건강하고 젊은 신체에서 실제로 난청을 유발할 수 있는지 알고 싶었습니다. 이를 테스트하기 위해, 그들은 단순히 사람들을 관찰하는 것에 그치지 않고 직접적인 생물학적 이식을 수행했습니다. 연구팀은 심한 난청이 있는 고령 환자와 건강한 고령층으로부터 장내 세로를 포함하는 대변 샘플을 수집했습니다. 그런 다음 연구진은 이 샘플을 난청을 경험한 적이 없는 젊고 건강한 생쥐에게 이식했습니다. 연구진은 청각 문제가 있는 노인의 장내 세균을 젊은 생쥐에게 제공함으로써, "오래된" 장이 "젊은" 귀를 노화시킬 수 있는지 확인하기 위한 살아있는 실험을 설계했습니다.

결과는 놀랍고 즉각적이었습니다. 난청 환자의 장내 세균을 받은 젊은 생쥐들은 청력을 잃기 시작했습니다. 저음부터 매우 높은 음역대까지의 소리에 대해 테스트했을 때, 이 생쥐들은 소리를 듣기 위해 필요한 볼륨이 유의미하게 높아졌는데, 이는 청각 장애의 명확한 신호입니다. 이러한 퇴화는 처치 후 불과 몇 주 만에 일어났습니다. 반면, 건강한 고령 기증자의 박테리아를 받은 생쥐나 처치를 받지 않은 생쥐들은 날카로운 청력을 유지했습니다. 연구진은 그다음 영향을 받은 생쥐들의 귀 내부를 들여다보며 세포 수준에서 어떤 일이 일어나고 있는지 확인했습니다. 그들은 소리를 감지하는 섬세한 유모 세포, 특히 외유모 세포가 특히 고주파수를 처리하는 귀 부분에서 사멸하고 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 물리적 손상은 청력 상실과 일치했으며, 이는 장내 세균이 파괴적인 과정을 촉발했음을 확인시켜 주었습니다.

더 깊이 파고들자, 연구는 장과 귀를 연결하는 연쇄 반응을 밝혀냈습니다. "난청" 박테리아의 이식은 먼저 생쥐의 장벽을 손상시켰습니다. 이 틈을 통해 박테리아 파편 및 염증 단백질과 같은 유해 물질이 혈류로 탈출했습니다. 혈액에 들어온 이 물질들은 내이로 이동하여, 귀의 섬세한 환경을 보호하는 중요한 장벽을 공격했습니다. 뇌를 보호하는 장벽과 유사하게 작동하는 이 장벽은 누출되기 쉬운 상태가 되었습니다. 일단 손상되자, 이 장벽은 내이로 염증 신호를 범람시켜 만성 염증 상태를 유발했습니다. 연구진은 이 환경이 마크로파지(대식세포)라고 불리는 특정 유형의 면역 세포를 활성화하는 것을 관찰했습니다. 건강한 귀에서 이 세포들은 조직의 손상을 모니터링하는 조용한 파수꾼 역할을 합니다. 그러나 이식된 박테리아를 가진 생쥐의 경우, 이 세포들은 형태와 행동이 변했습니다. 그들은 공격적으로 변하여 부풀어 올랐고, 주변의 유모 세포와 신경 섬유를 손상시키는 화학 물질을 방출했습니다.

연구는 또한 이 과정을 주도하는 특정 화학적 전령들을 식별했습니다. 연구진은 영향을 받은 생쥐의 귀에서 부상 부위로 더 많은 면역 세포를 모집하는 단백질을 포함한 특정 면역 신호의 수치가 상승한 것을 발견했습니다. 이는 장에서의 초기 누출이 귀의 방어력을 무너뜨리고 파괴적인 면역 세포를 모집하여 추가적인 손상을 일으키는 악순한 순환을 만들었습니다. 연구진은 이 과정이 무작위적인 사건이 아니라 특정 경로임을 주목했습니다: 장내 세균의 연령 관련 불균형이 새는 장을 유발했고, 이것이 전신 염증을 일으켰으며, 다시 귀의 방어 체계를 무너뜨리고 파괴적인 면역 세포를 활성화했다는 것입니다.

이 연구는 장과 귀 사이의 명확한 생물학적 연결 고리를 제공하며, 우리의 청력 건강이 소화 건강과 깊게 연관되어 있음을 시사합니다. 연구진은 장내 세균이 귀 세포를 직접 공격한다고 본 것이 아니라, 박테리아가 귀의 방어력을 약화시키고 귀 자신의 면역 체계가 스스로를 공격하게 만드는 적대적인 환경을 조성했다고 보았습니다. 비록 이 연구가 생쥐를 대상으로 수행되었지만, 그 결과는 인간의 난청이 발생하는 이유에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 이는 신체 전체에 영향을 미치는 "염증성 노화"가 장에서 시작되어 귀로 이동하여, 자연스러운 노화의 일부를 파괴적인 질병 과정으로 바꿀 수 있음을 시사합니다. 이 연구는 건강한 장내 마이크로바이옴을 유지하는 것이 청력을 보호하는 강력한 방법이 될 수 있음을 암시하며, 이는 난청이 나타난 후 증상을 치료하는 것보다 예방에 집중하는 새로운 길을 제시합니다. 이 연구는 인체가 하나의 연결된 시스템이며, 한 장기의 변화가 혈류를 통해 멀리 떨어진 다른 신체 부위의 기능을 변화시킬 수 있음을 강조합니다.