Intestinal Permeability : 1 (LPS)

 

최근 열심히 공부하고 있는 논문에서 intestinal permeablity 의 증가를 microbiota 의 변화와 연결하는 부분이 있는데 막연하게 알고 있던 개념에 대해 조금 확실하게 공부하고자 포스팅합니다.

 

이 영상을 주로해서 공부하였는데 발표도 잘하고 무엇보다 ppt 자료를 되게 잘 만들었더라구요. 논문 레퍼런스하는 부분 디자인은 나중에 한번 비슷하게 구성해보고 싶었습니다

 

 

1. Intestinal permeability 의 증가가 문제가 되는 이유

많은 분들이 intestinal permeablity 가 증가하면 좋지 않다 라는 것은 알고 계실 것 입니다. 그 이유에 대해 조금 더 자세하게 LPS, lipoprotein 등과 함께 알아보겠습니다.

 

intestinal permeability 증가로 인한 외부 물질의 유입

 

Intestinal permeability 가 증가한다는 것은 장내 상피세포를 단단하게 연결해주는 'tight junction' 이라는 단백질의 붕괴 또는 분해를 의미합니다.

 

* tight junction 이란 장내 상피세포를 연결함으로써 장벽을 형성하는 역할을 하는 단백질입니다. 장내 물질의 유입을 막기 위한 여러 가지 장벽들이 있는데 (mucin 의 분비) 그 중 하나입니다.

 

그래서 tight junction 의 분해 또는 붕괴는 예상할 수 있듯이 외부의 bacterial products (LPS, bacteria itself, food antigens to leak into circulation) 의 유입을 가능하게 합니다.

 

 

2. LPS 란

 

저는 세포실험을 주로 하지 않지만 관련 논문들은 몇번 본적이 있어 LPS 라고 하면 염증반응과 관련되어 있는 것이라는 부분만 알고 있습니다. 물론 박테리아의 세포벽을 이루는 다당류인것도 알고 있지만 그와 어떤 관계가 있는지는 잘 모르고 있었습니다.

 

기본적으로 LPS 는 그람 음성 박테리아의 세포벽을 이루는 lipopolysacchardies 와 동일한 물질입니다. 이는 그람음성 박테리아의 외벽을 이루고 있는 물질로 박테리아의 구조와 기능을 유지하는데 있어 중요한 역할을 합니다. 또한 다른 생명체와의 접촉 시 면역작용에 관여하기도 합니다. 

 

그런데 이것이 죽거나 다친 박테리아에서 방출되어 감염 과정 등에서 숙주 안으로 들어가면 염증 반응을 일으키게 됩니다. LPS 의 lipid A 부분이 면역 체계에 의해 인식되어 강한 염증반응이 나타나고 이는 염증성 사이토카인의 과도한 방출을 야기합니다. 이는 이전 사이토카인 관련 포스팅에서 말씀드렸듯이 염증성 사이토카인의 과다 분비는 발열반응, 쇼크 등을 일으켜 숙주에 안좋은 영향을 끼치게 됩니다. 

 

조금 더 알아보겠습니다. 그러기 위해선 먼저 lipoprotein 에 대해 알아야 합니다.

 

* lipoprotein 이란 지방과 단백질의 혼합물로 간에서 생성됩니다. 주요한 역할은 에너지로 사용되는 triglyceride 를 다른 조직들로 이동시키는 것 입니다. 

 

lipoprotein 의 종류에는 VLDL (very low density lipoprotein), LDL (low density lipoprotein), sdLDL (small dense low density lipoprotein) 이 있습니다.

 

 

그런데 이것들은 트리글리세라이드를 운반하는 것 뿐만 아니라 생체 내의 LPS 를 제거하는 역할도 함께 하고 있는데요, LPS 와 lipoprotein 은 위의 그림에서 처럼 lipid-lipid interaction 을 통해서 결합할 수 있습니다. 

 

 

그리고 위의 그림처럼, 결합된 상태의 lipoprotein 이 간에 흡수되고 LDL 은 빠져 나옴으로써 생체 내의 LPS 농도를 줄이고 LDL (lipoprotein) 은 재활용됩니다.

 

 

그러나 문제는, sdLDL 은 재활용되지 않는다는 점입니다. sdLDL 과 결합한 LPS 는 간에 의해 흡수되지 않아 순환계 내에 머물게 됩니다. 그러면 면역 시스템이 LPS 와 결합한 sdLDL 을 외부 박테리아 (threat) 으로 인지하고 lipoprotein 을 식세포작용 ( phagocytosis ) 을 통해 삼키게 되는데 이는 foam cell 을 생성하게 됩니다. 이것들은 결국 동맥혈의 벽에 쌓여 염증을 일으키고 이것이 계속 쌓이면 동맥경화로 이어지게 됩니다. 

 

 

 

이 밖에도 LPS 는 뇌와도 관련되어있습니다.

 

Increased intestinal permeability 로 부터 기인한 LPS 는 위에서 말씀드렸듯이 tight junction 을 붕괴시키고 내부로 유입되어 소교세포( microglial cell ) 의 toll-like receptor 와 결합하게 됩니다. 그런데 이 결합은 소교세포를 protective mode 에서 attack mode 로 전환시키고 이는 bbb ( blood-brain barrier ) 의 붕괴로 이어집니다. 그렇게 되면 더 많은 LPS 와 외부 물질들이 뇌를 보호하는 방벽을 넘어 내부로 유입되고 더 많은 문제가 발생하게 됩니다. 

 

추가로, LPS 의 증가는 호스트에게 우울감을 증가시킨다는 연구도 있다고 하네요.

 

 

다음 포스팅에서 이어가겠습니다.

틀린 부분에 대한 수정의견 많이 부탁드립니다.

 

 

# reference

1) https://www.youtube.com/watch?v=evQAzGaW1JU 

2) https://www.youtube.com/watch?v=2At9ka9QOFU&t=293s