장내 유익균 --＞ 숙주 멜라토닌 생산, 영아 멜라토닌 의미!!

[문형철]

배경

멜라토닌은

일주기 리듬 유지, 항염증, 장 장벽 조절 등 다양한 생리 작용을 합니다.

멜라토닌이

장내 미생물총(gut microbiota)을 조절한다는 사실은 잘 알려져 있으나,

장내 미생물이 숙주의 멜라토닌 생산을 어떻게 조절하는지는 거의 알려지지 않았습니다.

이 연구는 그 기전을 규명했습니다.

주요 결과

1. 장내 미생물 교란 모델
   • 항생제 처리 마우스와 germ-free(무균) 마우스에서 혈청 멜라토닌 감소, 대장(colon) 멜라토닌 증가가 관찰되었습니다.
2. 분변 미생물 이식(FMT)으로 확인
   • FMT를 통해 장내 미생물이 숙주 멜라토닌 생산에 직접 영향을 준다는 사실이 입증되었습니다.
3. 핵심 미생물
   • Lactobacillus reuteri (L. reuteri)와 Escherichia coli (E. coli)가 장내 미생물의 효과를 재현했습니다.
4. 분자 기전
   • 이 미생물들이 TLR2/4 → MyD88 → NF-κB 신호경로를 활성화하여 멜라토닌 생합성의 율속효소인 AANAT (arylalkylamine N-acetyltransferase) 발현을 촉진합니다.
   • 대장 상피세포의 MyD88 결핍 시, 장내 미생물이 대장 멜라토닌 생산에 미치는 영향이 사라졌습니다.

결론 및 의의

장내 미생물(특히 L. reuteri와 E. coli)이

대장 상피세포의 MyD88을 매개로

숙주 멜라토닌 생산을 조절한다는 새로운 기전을 밝혔습니다.

이 결과는

멜라토닌 관련 질환(수면장애, 염증성 장질환, 대사질환 등)에 대한

미생물 기반 치료 전략 개발에 중요한 기초 자료가 될 수 있습니다.

이 연구는 영아(3·6·12개월)의 대변 멜라토닌 농도가

• 장내 미생물 발달과
• 생체리듬(circadian) 성숙의 바이오마커가 될 수 있는지를 조사한 관찰 연구입니다.

장은

송과선보다 훨씬 많은 멜라토닌을 생산하는데,

영아기 대변 멜라토닌과 장내 미생물·수면 리듬의 관계는 거의 알려지지 않았습니다.

주요 결과

1. 대변 멜라토닌 농도는 나이가 들수록 증가하는 경향을 보였으나, 개인 간 차이가 매우 컸습니다.
2. 시간 관련 요인의 영향이 뚜렷했습니다.
   • 대변을 본 시각(stool timing)이 늦을수록 멜라토닌 농도가 낮아짐
   • 이전 배변 후 시간이 길수록 멜라토닌 농도가 높아지는 경향
3. 장내 미생물과의 관계
   • 대변 멜라토닌이 높을수록 미생물 다양성(richness & diversity)이 감소
   • 멜라토닌과 연관된 세균 종류(taxa) 수가 나이가 들수록 줄어듦
   • 특정 세균 변화:
     • 증가: Actinobacteriota, Bacteroidota, Bifidobacterium, Veillonella
     • 감소: Firmicutes, Streptococcus
4. 생체리듬 성숙과의 연관
   • 대변 멜라토닌이 액티미터(actimetry)로 측정한 생체리듬 지표와 연관되어, 영아의 일주기 리듬이 자리잡는 과정과 연결됨을 시사
5. 대변 채취 시간과 공복 시간이 멜라토닌 측정의 안정성에 영향을 미침

결론 및 의의

• 영아의 대변 멜라토닌은 장내 미생물 발달과 생체리듬 성숙을 동시에 반영하는 유망한 바이오마커로 제안됩니다.
• 장에서 만들어지는 멜라토닌이 단순히 국소 작용을 하는 것이 아니라, 미생물 군집 형성과 수면-각성 리듬 확립에 중요한 매개 역할을 할 가능성을 보여줍니다.

한 줄 요약

영아의 대변 멜라토닌 농도는

장내 미생물 구성 변화와 생체리듬이 성숙해가는 과정을 반영하는 지표로 활용될 수 있다.