연구요약

박출률보존 심부전 (HFpEF)은 심장이 정상적인 좌심실박출률을 유지하지만, 심장의 이완 기능이 저하되어 심부전 증상이 나타나는 상태를 말한다. HFpEF는 비만 및 대사 증후군과 밀접한 연관이 있으며, 특히 비만 환자에서 자주 발생하는데, 비만은 HFpEF 환자의 40-50%에서 나타나는 중요한 위험 인자이다. 장내 미생물군은 소화와 면역 조절뿐만 아니라, 대사 산물의 생산과 신체 대사 과정에도 중요한 역할을 한다. 비만 환자의 장내 미생물군은 디스바이오시스 (dysbiosis), 즉 장내 세균의 불균형을 보일 수 있으며, 이는 염증, 대사 이상, 지방 축적 증가 등을 유발할 수 있다.

영국의 수도 런던에서 개최된 ESC 2024의 Basic and Translational Late-Breaking Science Session의 첫 강의는 최근 많은 사람들이 관심을 가지고 있는 장내 미생물과 심부전과의 관련성에 대한 내용으로 발표자인 이스라엘 Hadassah-Hebrew 대학의 Rabea Asleh 박사에 따르면, 비만에 의한 HFpEF 환자의 장내 미생물은 일반 비만 환자와 비교했을 때, 분포가 다르고, 심각한 염증 및 섬유화를 유발할 수 있으므로 심부전을 더욱 악화시킬 수 있는 원인을 제공할 수 있다고 한다.

그림1. 장내 미생물의 불균형은 염증, 섬유화 등으로 인해 HFpEF를 유발할 수 있다.
(출처: ESC 2024 by Dr. Rabea Asleh)

본 연구에 따르면, 가장 흔한 장내 미생물의 분포가 HFpEF 환자와 일반적인 비만환자 사이에 큰 차이가 있다고 하며, 특히 HFpEF 환자의 경우 bacteroidales_bacteroidaceae가 많이 존재하는 것이 특징이라고 한다. 이는 장내 건강과 면역 기능 조절에 중요한 역할을 하는 그람음성, 혐기성 막대 모양 세균군인데, 비만, 염증성 장질환과 관련되어 염증에 민감할 수 있는 미생물이다. 이전에는 HFpEF의 표현형을 나타내는 마우스가 없어 동물 실험이 어려웠으나, 2019년 Nature에 보고된 Josehp A. Hill의 논문에서 Nω-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME)와 high-fat diet를 혼합하면 마우스에게서 뚜렷한 HFpEF 증상을 볼 수 있다고 한다.¹⁾ 본 연구에서는 이 마우스에 항생제를 줘서 마우스 장내 미생물을 모두 제거하고, 인간의 장내 미생물을 이식하였다. 비만을 동반한 HFpEF 환자의 장내 미생물을 이식한 마우스는 일반 비만 환자의 미생물을 이식한 경우보다 염증 관련 cytokine들의 발현이 높았고, 이들의 심장 조직으로 RNA sequencing을 수행했더니, hypertrophic, fibrosis, inflammatory 관련 유전자들의 발현이 높게 나타났다. 흥미롭게도 이들 마우스에 다시 건강한 사람의 장내 미생물을 이식하였더니, 심근 염증, 혈관내피세포의 기능이 회복되었다.

임상적 의의

비만을 동반한 HFpEF 환자의 장내 미생물은 다양한 대사산물의 변화와 함께 여러 염증 및 섬유화 신호를 유발하여 HFpEF를 악화시킬 수 있다. 이번 연구에 따르면, 건강한 사람의 장내 미생물을 이식하면 미생물 불균형으로 인해 유발되는 심부전이 호전될 수 있으므로 건강한 사람으로부터 염증을 줄 일 수 있는 특정 장내 미생물을 발굴하여 심부전 환자에게 이식할 수 있다면 새로운 심부전 치료제 개발에 활용할 수 있을 것이라 기대된다

참고문헌

1) Schiattarella GG, et. al. Nitrosative Stress Drives Heart Failure with Preserved Ejection Fraction. Nature. 2019;568:351–356.