Reference
Lemon KP. Human nasal microbiota. Curr Biol. 2020 Oct 5;30(19):R1118-R1119. doi: 10.1016/j.cub.2020.08.010. PMID: 33022252.
사람의 비강에는 어떤 미생물이 서식하고 있고, 왜 이것이 중요한가?
인간의 비강(nasal passage)은 콧구멍(nostil)에서 목구멍의 윗부분을 말하며, 독특한 미생물 군이 자리 잡고 있다. 인간의 비강 미생물 군은 공중보건과 개인 건강에 매우 중요하다. 공생균(commensal)과 상리공생균(mutualist) 외에도 병원균을 포함하는 경우가 많다. 비강에 존재하는 병원균은 중이염부터 심각한 혈류 및 심장판박질환을 유발할 수 있다.
또한 병원체는 코에 군집을 이루기 때문에, 전염의 기반이 되기도 한다. 즉, 비강 미생물 연구를 통해 실질적인 감염을 줄일 수 있다.
일반적인 비강 병원균에는 Staphylococcus aureus와 Streptococcus pneumoniae 이 포함된다. S. auresu는 전체 사람의 1/4에 군집을 형성하고 있으며, 이는 피부와 연조직부터 뼈와 심장 판막에 이르기까지 먼 신체 부위에 감염되는 위험 요소이다. 2017년에 미국에서 20,000명 이상이 S. aureus 감염으로 인해 사망했으며, 그중 절반은 methicillin-resistant S. aureus(MRSA)로 인한 것으로 추정된다.
특히 S.aures와 S. pneumoniae는 7세 미만 어린아이에게 널리 퍼져있으며, 균혈증과 같은 감염 병의 원인이 되기도 한다. S. pneumoniae도 이병원체(otopathogen)이며 Haemophilus influenzae 및 Moraxella catarrhalis도 마찬가지이며, 이 세 균은 어린이의 중이 감염의 대부분을 야기할 뿐만 아니라 어린이와 성인의 많은 급성 부비동염 사례를 유발한다.
또한 비강은 병원균은 syncytial virus, infl uenza viruses과 human rhinovirus 같은 바이러스와 관련이 있다는 보고서가 발간되었다. 이는 미생물 군이 바이러스 감염에 대한 숙주의 면역반응을 조절한다는 것을 시사한다.
인간의 비강은 어떤 특성을 가지고 있는가?
콧구멍(nostil or nares)은 비강의 입구 부분 을려, 이는 코전정(nasal vestibules)으로 열리는데, 가장 쉽게 볼 수 있는 구조이다. 전정(vestibule)은 땀샘과 피지선, 모낭이 존재하며, 피부와 비슷한 각질화된 층화 편평 상피(stratified squamous epithelium)로 덮여있다. 팔에 비해 비강의 모발은 서지 않는 것을 본 적 있는가? 이는 비강의 모낭에는 기모근(털세움근; erector pili muscle)이 없기 때문이다.
전정의 뒤에는 limen nasi라고 불리는 능선이 존재한다. 이 능성을 넘어서면, 가중층원주상피(거짓중층원주상피; pseudostratified columnar epithelial)로 바뀌며, 이는 점액소(mucins)를 생성하는 배상세포(술잔세포; goblet cells), 곤봉세포 (club cells), 그리고 기저 세포(basal cells)로 이루어져 있다. 이 상피는 목 뒤쪽 상단의 비인두(nasopharynx)로도 알려진 곳을 덮고 있다. 코 통로 내에서 표면적을 증가시키는 세 개의 얇은 돌출부인 비갑개(코선반; turbinates)는 공기 흐름을 조절하고 들어오는 공기를 습하게 하고 따뜻하게 하는 데 도움을 준다. 코의 천장에는 특수한 후각 상피(olfactory epithelium)가 있으며, 비인두와 연결된다. 중이는 비인두(코인두; nasopharynx)로 배수된다. 비인두 미생물총 내의 중이병원체(otopathogens)는 중이 감염의 주요 원인으로 여겨진다.
부위에 따라 얼마나 다른 세균 구성을 보이는가?
상대적으로 큰 차이는 없다. limen nasi능선 이후 점액을 생성하는 부위의 미생물의 구성은 매우 일관성이 있다. 그러나 이들의 풍부도는 일부 변화가 있다.
코와 입의 미생물 분포는 비슷한가?
거의 겹치는 부분이 없다. 사실 입인두(oropharynx)는 혀, 타액, 그리고 편도와 비슷한 미생물 공동체를 가지고 있다. 반면 비인두(nasopharynx)는 비강과 비슷한 미생물군을 공유한다.
어떤 요인이 비강 미생물을 바꾸는가?
나이는 비강 미생물 군집에 큰 영향을 미친다. 출생 후 균에 의한 군집화가 시작되며, 청소년기에는 성인과 같은 Proteobacteria와 Firmicutes(Streptococcus)의 감소와 Actinobacteria(Corynebacteria 및 Cutibacterium)의 증가를 보인다. 어린이와 성인 모두 소수의 Genus가 비강의 미생물 군을 구성합니다. 나이 외에 기후에 따른 차이와 계절적 차이가 보고되었으며, 염증에 의해서도 변화한다.
소아와 성인의 차이는?
소아의 코 내 미생물군은 그람 음성균인 Haemophilus와 Moraxella 속과 그람 양성균인 Streptococcus, Staphylococcus, Dolosigranulum 및 Corynebacterium 속으로 특징지어진다. 이 속은 주요한 중이병원체(otopathogens), H. influenzae, M. catarrhalis 및 S. pneumoniae, 을 포함한다.
반면, 성인의 코 내 미생물군은 대부분 Firmicutes 문(phyla)의 Staphylococcus epidermidis, S. aureus 및 Dolosigranulum pigrum과 Actinobacteria 문의 Cutibacterium acnes 및 Corynebacterium 속의 네 가지 종으로 구성된다. S. epidermidis, C. acnes 및 Corynebacterium tuberculostearicum은 코 외에도 인간 피부에 광범위하게 분포하고 있다. C. acnes의 일부 균주는 여드름(acne vulgaris)과 연관되어 있으며, 비록 비강이 S. aureus의 주요한 정착지이긴 하지만, S. aureus는 겨드랑이와 사타구니 영역과 같은 다른 습한 부위를 포함하여 더 넓게 군집을 이룬다. 또는, 아토피성 피부염의 병변에서는 풍부하게 발견된다.
비강 미생물은 산소를 필요로 하는가?
비강은 공기의 통로이기 때문에 호기성균이 존재할 것이라는 오해가 있지만, 가장 흔한 종은 내부분 호기성내성균( aerotolerant anaerobes)이거나, 선택적 호기성균(facultative anaerobes)이다. 또한 점막 아래 환경은 저산소(hypoxic)로 알려져 있으며, 코전정(nasal vestibules)도 마찬가지이다.
이를 연구하면 무엇을 얻을 수 있는가?
비강 미생물군집은 입과 장의 미생물군집과 달리 양분을 전달받지 않기 때문에, 상피세포와의 세균 상호작용을 이해하는 것이 더 간단하다. 앞으로 이 분야의 연구는 미생물군집을 타깃으로 한 치료법 개발을 목표로 하고 있다.
추가적인 연구 톺아보기
- Bomar, L., Brugger, S.D., and Lemon, K.P. (2018). Bacterial microbiota of the nasal passages across the span of human life. Curr. Opin. Microbiol. 41, 8–14.
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