음주, 흡연과 장내 미생물
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음주와 장내 미생물
매년 2백5십만명이 과음과 그와 연관된 질환으로 사망하고, 음주가 조산의 가장 큰 원인으로 알려져 있다. 알코올은 직접 장과 접촉하게 되는데 장은 건강한 상태에서는 우리 신체에서 가장 많은 미생물을 저장하는 곳이고 장벽은 장내 세균들이 체내로 전이되지 않게 한다. 그러나 장벽이 알코올에 노출되어 손상되면 패혈증이나 복합장기부전을 일으켜 생명을 위협하는 전신 합병증을 일으킬 수 있다(1). 특히 알코올은 장내 미생물 균총 이상을 가져와 장의 견고성을 파괴하여 간 염증을 일으키고 간 경화까지 이르게 되는데, 장의 항균 반응을 약화시켜 장내 세균들이 바로 간으로 전이되어 질병 진행이 가속화 되는 것이다(2-4). 특히 알코올은 장내 그람 음성균의 생육을 촉진하여 체내 리포다당(LPS)인 내독소(endotoxin)가 축적되게 된다. 게다가 그람 음성균에 의해 알코올이 대사되어 숙취를 일으키는 아세트알데하이드가 축적되며 이로 인해 장에서 형성된 내독소의 체내 투과성이 높아지게 된다. 체내로 들어간 내독소는 간과 여러 기관에서 염증을 일으키게 되며, 알코올은 그람 양성균의 세포벽 펩티도글리칸의 투과성도 높이는데 이도 체내에서 염증을 일으킨다. 따라서 장내 그람 음성균의 수를 감소시켜야 내독소가 체내로 들어가 간과 다른 기관의 손상을 줄일 수 있다고 보고되고 있다(5).
최근 연구에 의하면 생체시계(Circadian clock) 조절 작용이 파괴되는 것도 알코올에 의한 장 누수에 의한 것으로 밝혀지고 있다(6).
흡연과 구강 및 장내 미생물
구강 미생물 균총이상이 구강질환뿐만 아니라 전신질환과도 관련이 있는데, 1204명의 미국 성인을 대상으로 한 실험에서 구강 미생물 구성이 흡연자와 금연한 사람들 사이에서 차이를 보였으며 심한 흡연자와 보통 흡연자 사이에서도 유의적 차이를 보인바 있다(7). 담배는 150여종의 다른 미생물종의 생육을 촉진한 반면 또 다른 70여종의 미생물은 증식을 억제하는 것으로 나타났다. 이러한 차이는 담배를 피우지 않았던 사람과 담배를 끊은 사람들 사이의 차이는 없는 것으로 나타나 담배를 끊으면 다시 회복되는 것으로 나타났다. 흡연으로 인해 구강 미생물 균총이 변하는 원인에는 여러가지가 있겠지만 한 예로, 흡연자의 입에는 치주질환 원인균인 스트렙토코커스균이 비 흡연자에 비해 많은데 흡연이 구강내 산소를 감소시켜 혐기성균인 스트렙토코커스균이 증가하게 되는 것이다. 또한 흡연이 침의 산도를 낮추어 산에 강한 스트렙토코커스 같은 산성에 강한 균이 유지되는 조건이 형성된다. 또한 담배의 특정 화합물들도 항균 작용이 있어 특정 미생물을 고갈시키게 되며 흡연 관련 독소를 분해하는 미생물이 줄어들게 된다. 결국 이러한 변화가 우리 몸의 방어 시스템을 약화시켜 구강내 질환을 일으키고 암에 대한 저항성을 약화시키게 되는 것으로 판단되고 있다. 또한 금연이 잇몸 속의 미생물 균총도 근본적으로 변화시키는 것이 밝혀지고 있어 금연이 치주 질환 치료의 중요한 요소인 것이 밝혀지고 있다(8, 9). 흡연은 구강 뿐만 아니라 비강의 미생물 균총에도 영향을 주어 비강 점막의 생리적, 면역기능을 변화시키는 것으로 밝혀져 만성 비부비동염을 악화시키는 것으로 밝혀졌다(10).
아세트알데하이드는 흡연 시 담배 속의 아세트알데하이드가 침에 녹아 장으로 가게 된다. 이로 인해 담배를 피우면 술을 마시지 않아도 장 속 아세트알데하이드 농도가 높아지게 된다. 그리고 침과 함께 소화관으로 들어가는 아세트알데하이드는 소화관내 암을 일으키는 것으로 알려져 있다(11). 특히 흡연자는 음주 시 담배를 피우지 않아도 비흡연자 보다 침 속의 아세트알데하이드 농도가 2배 높았고, 흡연자가 음주 시 담배를 피울 경우에는 비흡연자보다 침 속의 아세트알데하이드 농도가 7배 높은 것으로 보고되고 있다(12). 이러한 사실로 볼 때 흡연자도 소화기에 암을 일으키는 아세트알데하이드 문제가 크다고 볼 수 있다. 장에서 알코올 대사과정에서 생성된 독성 아세트알데하이드는 장 누수와 장내 미생물 균총이상을 가져오는데(13), 흡연에 의해 생성되는 아세트알데하이드도 장내 미생물 균총에 영향을 준다고 볼 수 있다. 금연자의 분변 미생물을 조사한 결과 금연 이후 장내 미생물 구성이 크게 변한 것이 관찰되어 금연 후 체중 변화와 관련이 있는 것으로 분석되고 있다. 또한 염증성 장 질환인 크론병과 괴양성 대장염의 임상에서도 흡연과 관련하여 환자 장내 미생물의 다양한 변화가 관찰된 바 있다(14). 결론적으로 흡연은 구강내 미생물뿐만 아니라 장내 미생물 균총에도 영향을 주어 구강 질환뿐만 아니라 전신질환에도 영향을 주는 것으로 밝혀지고 있다.
참고문헌
1. A. M. Hammer, N. L. Morris, Z. M. Earley, M. A. Choudhry, The First Line of Defense: The Effects of Alcohol on Post-Burn Intestinal Barrier, Immune Cells, and Microbiome. Alcohol Res 37, 209-222 (2015).
2. N. Iyer, S. Vaishnava, Alcohol Lowers Your (Intestinal) Inhibitions. Cell host & microbe 19, 131-133 (2016).
3. P. A. Engen, S. J. Green, R. M. Voigt, C. B. Forsyth, A. Keshavarzian, The Gastrointestinal Microbiome: Alcohol Effects on the Composition of Intestinal Microbiota. Alcohol Res 37, 223-236 (2015).
4. L. Bull-Otterson et al., Metagenomic analyses of alcohol induced pathogenic alterations in the intestinal microbiome and the effect of Lactobacillus rhamnosus GG treatment. PloS one 8, e53028 (2013).
5. V. Purohit et al., Alcohol, intestinal bacterial growth, intestinal permeability to endotoxin, and medical consequences: summary of a symposium. Alcohol 42, 349-361 (2008).
6. C. B. Forsyth, R. M. Voigt, H. J. Burgess, G. R. Swanson, A. Keshavarzian, Circadian rhythms, alcohol and gut interactions. Alcohol 49, 389-398 (2015).
7 J. Wu et al., Cigarette smoking and the oral microbiome in a large study of American adults. The ISME journal, (2016).
8. V. Joshi et al., Smoking decreases structural and functional resilience in the subgingival ecosystem. J Clin Periodontol 41, 1037-1047 (2014).
9. S. L. Delima, R. K. McBride, P. M. Preshaw, P. A. Heasman, P. S. Kumar, Response of subgingival bacteria to smoking cessation. Journal of clinical microbiology 48, 2344-2349 (2010).
10. V. R. Ramakrishnan, D. N. Frank, Impact of cigarette smoking on the middle meatus microbiome in health and chronic rhinosinusitis. Int Forum Allergy Rhinol 5, 981-989 (2015).
11. M. Salaspuro, Interrelationship between alcohol, smoking, acetaldehyde and cancer. Novartis Foundation symposium 285, 80-89; discussion 89-96, 198-199 (2007).
12. V. Salaspuro, M. Salaspuro, Synergistic effect of alcohol drinking and smoking on in vivo acetaldehyde concentration in saliva. International journal of cancer. Journal international du cancer 111, 480-483 (2004).
13. G. Malaguarnera, M. Giordano, G. Nunnari, G. Bertino, M. Malaguarnera, Gut microbiota in alcoholic liver disease: pathogenetic role and therapeutic perspectives. World journal of gastroenterology : WJG 20, 16639-16648 (2014).
14. L. Biedermann et al., Smoking cessation alters intestinal microbiota: insights from quantitative investigations on human fecal samples using FISH. Inflammatory bowel diseases 20, 1496-1501 (2014).