Fatty Liver Disease Caused by High-Alcohol-Producing Klebsiella pneumoniae_2019

한줄 요약:

대장 마이크로바이옴 내 고효율 알코올 생산능력을 가진 Klebsiella pneumoniae로 인한 알코올 섭취 없이 비알코올성 지방간질환(NAFLD)이 발생하는 메커니즘이 새롭게 발견되었다.^​1​

논문: Yang et al. (2019) Cell Metabolism 30, 1–14

• 지방간질환은 원인에 따라 알코올과 비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease; NAFLD)으로 나눈다. NAFLD은 지방간염 (NASH), 간경변 (cirrhosis), 마지막으로 간암으로 진행할 수 있다.
• 드물지만 장내 미생물 (특히 효모)이 알코올 발효를 통해 알코올 섭취없이 혈중 알코올 농도가 크게 늘어나는 경우를 autobrewery syndrome (ABS)으로 진단한다.
• 본 연구에서는 중국의 ABS 환자로 알코올 섭취없이, 탄수화물 섭취를 통해 혈중 알코올 농도가 ~400 mg/L 이르고, 이로 인해 NASH가 발생한 사례임. 이 환자는 항생제 투여 후 저탄수화물 식단을 병행해서 혈중 알코올 농도는 정상으로 회복되었다.
• 효모를 제거하기 위한 항진균제 치료가 실패한 후에 항생제 치료를 실시하였다.
• 16S microbiome taxonomic profiling (MTP)를 통해 항생제 처리 후에 혈중 알코올 농도와 비례하여 줄어드는 종을 조사하였고, Proteobacteria phylum에 속하는 Klebsiella pneumoniae를 바이오마커로 발굴했다. 항생제 처리전에 K. pneumoniae는 전체 세균의 18.8%를 차지하여, 건강한 중국인 평균의 900배에 달하였다.

• 이 환자로 부터 K. pneumoniae 균을 2개를 분리했으며, 실제로 이 균은 알코올 발효능이 뛰어나고, 특별한 병원성 유전자는 없는 것으로 밝혀졌다 (낮은 병원성 균주).
• 알코올 생성 K. pneumoniae가 지방 간질환과 관련이 있지는 확인하기 위해, 중국 병원의 cohort를 조사하였다. NAFLD 환자 43명 (지방산 NFL 11명 + NASH 환자 32명)와 정상군 48명을 비교한 결과, 환자군에서 알코올 발효능이 높은 K. pneumoniae (HiAlc-Kpn)가 발견되었다.

• 32명의 NASH 환자 중 21명의 식이와 운동을 통한 weight loss 프로그램을 실시 (6~9 개월 후 평균 20kg 감량, NASH 증상 호전)한 후에 검사했을 때 대변의 알코올의 양과 발효능력이 크게 줄어들었다.
• 여러 실험 결과를 통해, 최소한 조사가 이루어진 중국 지역에서는 HiAlc-Kpn에 의한 비알코올성 지방 간질환이 상당수 있다고 볼 수 있다.
• 이 연구에서 분리한 HiAlc-Kpn 균주를 마우스에 먹여, 알코올 섭취 시에 나타나는 NASH를 유도하였다. 이는 germ-free mouse를 통해서도 검증하였다.
• HiAlc-Kpn에 의한 간질환을 진단하기 위해, 포도당의 섭취 후에 혈중 알코올 농도를 측정하는 방법을 제안하였다.