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문제 정의
- 본 논문에서는 모유 세균총의 구성, 이들 구성에 영향을 주는 요인, 또 모유 내 세균의 기원을 밝히고자 한 최근의 연구 결과들을 소개하고자 한다.
제안 방법
- 56명의 핀란드 여성(22명은과체중, 34명은 정상체중)을 대상으로 출산 후 1∼2일, 1달, 그리고 6달째에 모유를 채취하여 qPCR을 진행했다.
- 이들은 18명의 핀란드 여성에게서 얻은모유의 미생물 군집을 세 시점(초유, 출산 후 1달째, 6달째)에서 분석하였다. 과(family), 속(genus)수준에서의 분류 식별을 위해 16S rRNA 유전자의 초가변 영역 V1-V3를 표적으로 하는 primer를사용하여 454-pyrosequencing과 qPCR 방법을 진행했다. 결과는 특히 초유에서 비교적 많은 양의젖산균을 확인했고, Staphylococcus, Streptococcus, Veillonella, Leptotrichia, Prevotella 또한 높은 비율을 나타냈다.
- 이들은 모유 수유중인 8명의 건강한 스페인 여성과 이들의 아기를 통해 모유가 젖산균의 근원이라는 가설을 시험했다. 또한, 이들은 젖산균에 특이적인 배양기법과 분자적 기법인 Random Amplification of Polymor- phic DNA(RAPD) 분석방법을 조합하였다. 그 결과, 모유, 유륜, 아기의 입, 아기의 분변, 모두에서 Lactobacillus gasseri와 Enterococcus faecium이 발견되었다.
- 모유에 있는 세균들은 문(phylum)과 속(genus) 수준에서 분류되었다. 모유의 미생물 군집 구조는 엄마와 아기의 분변 내 미생물 군집 구조와 문(phylum) 수준에서 비교하였다. 분석 결과, Proteobacteria 와 Firmicutes 문(phylum)이 우세한 가운데 360개 이상의 속(genus)이 확인되었다.
- 유사한 실험이 Cabrera-Rubio 등(2012)에 의해 수행되었다. 이들은 18명의 핀란드 여성에게서 얻은모유의 미생물 군집을 세 시점(초유, 출산 후 1달째, 6달째)에서 분석하였다. 과(family), 속(genus)수준에서의 분류 식별을 위해 16S rRNA 유전자의 초가변 영역 V1-V3를 표적으로 하는 primer를사용하여 454-pyrosequencing과 qPCR 방법을 진행했다.
- Williams 등(2017)은 수유 중인 21명의 건강한 미국인 여성을 대상으로 출산 후 2일부터 6달째까지 총 9번 모유를 채취했다. 표본들은 16S rRNA 유전자의 초가변 영역 V1-V2를 표적으로 하여high-throughput sequencing을 통해 분류되었다. 모든 기간의 표본에서 Firmicutes 문(phylum)이 가장 우세했고, 속(genus) 수준에서는 Streptococcus와 Staphylococcus가 가장 우세했다.
대상 데이터
- 그러나 에이즈 감염으로 인해 미생물군집이 변화한 것일 수도 있다. 또한, Olivares 등(2014)은 심장병이 있는 12명의 스페인 여성과12명의 건강한 스페인 여성을 대상으로 실험을 진행했다. 이들은 심장병이 있는 여성보다 건강한여성의 모유에 Bifidobacterium spp.
성능/효과
- 이들은 완전 모유수유 중인 7명의 건강한 스위스 여성에게서 출산 후 첫 한 달 동안 모유를 총 세 번 채취했다. Firmicutes, Proteobacteria 문(phylum)이 우세했고, 속 (genus) 수준에서는 Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas, Ralstonia, Bifidobacterium, Blautia, Bacteroides가 가장 풍부했다.
- 최근에는 Jiménez 등(2015)이 건강한 10명의 산모와 유방염이 있는 10명의 산모를 대상으로 모유 내 metagenome을 비교했다. 건강한 산모의모유와는 다르게 급성 유방염에 걸린 산모의 경우 Staphylococcus aureus 가 명백히 높은 비율을 나타냈고, 아급성 유방염의 경우 Staphylococcus epidermidis 관련 유전자가 증가했다. 이러한 연구들이 보고한 차이들이 오로지 질병에 의한 것인지, 아니면 다른 요인에 의한 것인지 확실히 하기 위해서는 동물 모델을 동반한 대규모 임상 실험을 진행할 필요가 있을 것이다(McGuire & McGuire,2015).
- 과(family), 속(genus)수준에서의 분류 식별을 위해 16S rRNA 유전자의 초가변 영역 V1-V3를 표적으로 하는 primer를사용하여 454-pyrosequencing과 qPCR 방법을 진행했다. 결과는 특히 초유에서 비교적 많은 양의젖산균을 확인했고, Staphylococcus, Streptococcus, Veillonella, Leptotrichia, Prevotella 또한 높은 비율을 나타냈다. 그러나 해당 실험진은 Hunt 등(2011)이 보고한 것처럼 모유가 시기에 따라 독특한 미생물 구성을 보이는지는 밝히지 못하였다.
- 결과적으로 유방염 또는 다른 유방과 관련된 질병의 조짐이나 증상이 없는 건강한 여성이 만든 모유에 다양한 세균 군집이 존재한다는 것이 확실해졌다. 비록 연구집단에 따라 밝혀낸 세균 군집 조성에 차이가 있지만, 대부분의 연구가 Staphylococcus, Streptococcus 속(genus)을 함유한다고 보고했다(Fitzstevens et al.
- Biagi 등(2017)은 36명의 건강한 이탈리아 여성을 대상으로 모유를 채취하여 16S rRNA 유전자의초가변 영역 V3-V4를 표적으로 하여 Illumina NGS 방법을 진행했다. 그 결과, Streptococcus,Staphylococcus, Bifidobacterium 속(genus)이 우세했다.
- 이후 Collado등(2009)은 50명의 건강한 스페인 여성을 대상으로 모유 미생물총을 규정하기 위해 quantitativePCR(qPCR)을 진행하였다. 그 결과, 모든 표본에서 Bifidobacterium, Lactobacillus, Staphylococcus, Streptococcus가 분리되었고 Streptococcus가 가장 풍부했다. 해당 실험은 건강한 여성의 모유 미생물총을 규정하기 위해 qPCR을 이용한 첫 연구이며, 건강한 여성의 모유에 풍부한 세균 DNA가 존재함을 보고했다.
- 또한, 이들은 젖산균에 특이적인 배양기법과 분자적 기법인 Random Amplification of Polymor- phic DNA(RAPD) 분석방법을 조합하였다. 그 결과, 모유, 유륜, 아기의 입, 아기의 분변, 모두에서 Lactobacillus gasseri와 Enterococcus faecium이 발견되었다. 모유에서 분리된 젖산균의 종류는 아기의 분변에서 분리된 것과는 동일했으나, 유방 피부에서 분리된 것과는 그 종류가 달랐다.
- 저자는 이들을 “core”bacterial community라고 칭했으며, 여기엔 Staphylococcus, Streptococcus, Serratia, Pseudomonas, Corynebacterium, Ralstonia,Propionibacterium, Sphingomonas, Bradyrhizobium이 포함된다. 또한, 핵심 세균 집단은 전체 조작 분류 단위(operational taxonomic unit, OTU)의 52%를 차지하는 것으로 나타났다. 유사한 실험이 Cabrera-Rubio 등(2012)에 의해 수행되었다.
- 표본들은 16S rRNA 유전자의 초가변 영역 V1-V2를 표적으로 하여high-throughput sequencing을 통해 분류되었다. 모든 기간의 표본에서 Firmicutes 문(phylum)이 가장 우세했고, 속(genus) 수준에서는 Streptococcus와 Staphylococcus가 가장 우세했다. Biagi 등(2017)은 36명의 건강한 이탈리아 여성을 대상으로 모유를 채취하여 16S rRNA 유전자의초가변 영역 V3-V4를 표적으로 하여 Illumina NGS 방법을 진행했다.
- 모유의 미생물 군집 구조는 엄마와 아기의 분변 내 미생물 군집 구조와 문(phylum) 수준에서 비교하였다. 분석 결과, Proteobacteria 와 Firmicutes 문(phylum)이 우세한 가운데 360개 이상의 속(genus)이 확인되었다. 속(genus) 수준에서는 Pseudomonas 와 Staphylococcus 가 전체 군집의 대다수를 차지했다.
- 56명의 핀란드 여성(22명은과체중, 34명은 정상체중)을 대상으로 출산 후 1∼2일, 1달, 그리고 6달째에 모유를 채취하여 qPCR을 진행했다. 분석 결과, 정상체중의 산모와 비교했을 때 과체중 산모의 모유에 Staphylococcus속(genus) 세균이 더 많았고, Bifidobacterium 속(genus) 세균이 더 적었다. Williams 등(2017)도산모의 비만이 모유 미생물총의 문(phylum) 수준에는 영향을 주지 않지만 속(genus) 수준에서Granulicatella의 증가와 관련이 있었다고 보고했다.
- 예를 들어González 등(2013)은 에이즈 양성반응을 보이는 아프리카 여성의 모유가 높은 세균 다양성과 높은Lactobacillus spp. 빈도를 보였으며, 에이즈 양성반응을 보이는 여성의 모유에는 Staphylococcushominis 와 S. aureus 가 낮은 빈도로 발견됨을 밝혔다. 서로 다른 미생물 생태계와 관련된 여러 요인들이 에이즈 감염에 대한 민감성에 영향을 주었을 수 있다.
- 이는 Jost 등(2013)이 스위스에서 진행하여 454-pyrosequencing으로 분류한 결과와 동일하다. 속(genus) 수준에서는 Staphylococcus,Pseudomonas 가 가장 풍부했으며, 그 다음으로 Sterptococcus, Lactobacillus 순으로 풍부했다. Williams 등(2017)은 수유 중인 21명의 건강한 미국인 여성을 대상으로 출산 후 2일부터 6달째까지 총 9번 모유를 채취했다.
- 예를 들어, Hunt 등(2011)은 4주 동안 16명의 미국인 여성에게서 각각 3개의 모유 표본을 수집하고, 16S ribosomal RNA(rRNA) 유전자의 초가변 영역 V1-V2를 표적으로 하는 primer를 이용해454-pyrosequencing을 진행함으로써 모유 미생물총을 특성화 했다. 속(genus) 수준에서의 생태계분석 자료는 상당히 풍부하고 다양한 세균 군집을 나타냈지만, 모든 표본이 동일하게 보유한 세균집단은 9개의 속(genus)뿐이었다. 저자는 이들을 “core”bacterial community라고 칭했으며, 여기엔 Staphylococcus, Streptococcus, Serratia, Pseudomonas, Corynebacterium, Ralstonia,Propionibacterium, Sphingomonas, Bradyrhizobium이 포함된다.
- 모유에서 분리된 젖산균의 종류는 아기의 분변에서 분리된 것과는 동일했으나, 유방 피부에서 분리된 것과는 그 종류가 달랐다. 이를 근거로 연구자들은 모유가 아기에게 젖산균을 제공하는 중요한 공급원이 될 수 있으며, 이러한 세균이 단순히 주변 피부에서 오염된 것이 아니라 내생 기원일 것이라는 결론을 내렸다. 이후 Collado등(2009)은 50명의 건강한 스페인 여성을 대상으로 모유 미생물총을 규정하기 위해 quantitativePCR(qPCR)을 진행하였다.
- Cabrera-Rubio 등(2012)은 또한 Body Mass Index(BMI)가 30 이상인 비만 산모의 모유와 BMI25 이하인 정상 체중 산모의 모유를 비교했을 때 미생물의 구성이 서로 다르고, 비만 산모의 모유가 세균 다양성이 적다고 보고했다. 표본 집단의 식단 기록이 없기 때문에 에너지 균형, 미생물 영양상태 등 전체적인 영양상태에 따른 효과는 확인할 수 없었으나, 같은 연구실에서 유사한 방법으로 채취, 분석되었기 때문에 저자는 두 집단의 차이가 채취 방법이나 실험 방법에 의한 것이 아니라, BMI의 차이에 의한 것이라고 결론지었다. 또한, Collado 등(2012)은 산모의 비만, 산후 기간, 그리고 모유의 미생물총 사이의 잠재적 상관관계를 확인하기 위한 연구를 진행했다.
후속연구
- 그러나 연구들 간에 나타나는 차이가 어떤 요인으로 인해 발생한 것인지 추가적인 연구를 통해 밝혀내야 할 것이다(McGuire & McGuire, 2015).
- 전문가들은 모유 내 미생물이 “probiotics”로 작용하여 아기의 초기 장내 미생물총 형성에 도움을 줄 것으로 추측하고 있다. 따라서 모유 미생물총의 존재에 대한 발견을 넘어 모유가 가지는 세균의 특성과 이들이 아기의 건강에 미치는 영향에 대한연구가 활발히 진행되어야 할 것이며, 이러한 연구들은 모유에서 분리한 균주를 이용하여 probiotics의 개발을 가능하게 하고, 이를 적용하여 보다 모유에 가까운 조제분유를 만들 수 있게 할 것으로 기대된다.
- 이를 근거로 했을 때, 아마도 Streptococcus와 Staphylococcus는 모유가 일반적으로 가지는 세균 속(genus)인 것으로 보인다. 수유 기간, 분만 형태, 산모의 비만, 산모의 건강, 화학적 치료여부 등의 요인으로 인해 모유 미생물총이 영향을 받을 수 있다는 연구 결과들이 있으나, 이를 반박하는 연구 결과 또한 존재하기 때문에 모유 미생물총에 영향을 주는 요인을 정확히 밝히기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것이다. 모유 내 미생물의 유입 경로는 크게 유선관을 통한 외인성 경로와 entero-mammary pathway라는 내인성 경로로 생각되고 있다.
- 이러한 결과적 차이는 실험을 진행한 표본집단의 차이와 실험 방법의 차이 때문에 발생했을 수 있다. 이를 확인하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것이다.
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