소변 내 세균 유래 소포체로 분석한 정상인과 만성폐쇄성폐질환의 체내 미생물체의 차이

Abstract

배경: 미생물체(microbiome)는 면역체계의 발달과 염증 반응 등을 조절하며, 만성 염증성 질환의 발생에 기여하는 것으로 알려져 있다. 선행 연구들에서 특정한 세균의 소포체를 주입했을 때 염증반응의 증가 및 폐기종의 발생이 관찰되었고, 만성 폐쇄성 폐질환이 있는 환자에서 정상인에 비해 폐의 미생물체 구성이 다르다는 점이 알려져 있다. 그러나, 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 환자에서 체내 미생물체의 구성에 대한 정보는 잘 알려져 있지 않다. 연구방법: 본 연구는 후향적 코호트 연구로, 한국인 유전체역학조사 사업(Korean Genome Epidemiology Study, KoGES)의 일환으로 구축된 지역사회 기반 코호트 자료를 이용하였다. 소변 내에 분비되는 소포체(extracellular vesicles)의 메타유전체분석을 통해 만성 폐쇄성 폐질환이 있는 환자에서 정상인에 비해 더 많이 나타나는 균이 있는지를 비교해보았다. 결과: 2001년부터 모집된 환자 중 14년간 추적한 3484명을 분석하였고, COPD의 유병률은 3.0%로 관찰되었다. 14년의 추적 기간 동안 COPD는 144명(5.0%)에서 발생하였다. COPD군은 정상군에 비해 나이가 많고, 남성이 많았으며, 흡연자 및 과거 흡연자의 비율도 높았다. COPD 군에서 미생물의 다양성이 정상군에 비해 감소되었고, COPD군의 미생물체 조성은 정상군과 달랐다. 성향점수 매칭된 동수의 정상군과 비교했을 때에도 COPD군에서 39개의 균(taxon)이 정상군보다 자주 관찰되었다. Actinobacteria 문(phylum)이 가장 빈번하게 관찰되었으며, 그 다음으로 Firmicutes, Bacteroidetes 순이었다. 23개의 종이 더 자주 발견되었고, Cellulomnas, Rothia, Lactobacillus 종과 family Enterobactericeae가 포함되었다. 상대존재비 분석에서 COPD 군에서 정상군에 비해Firmicutes 문이 더 많았고, Firmicutes/Bacteroidetes 비가 낮았다. 결론: 정상인의 미생물체 구성은 COPD가 있는 사람과 다르고, 특정문의 균들이 더 자주 관찰되었다. 신체의 미생물체 구성의 차이가 만성폐쇄성폐질환의 이환에 영향을 줄 가능성이 있다. |BACKGROUND: The microbiome has an important role in maintaining health and regulating the various inflammatory responses. Bacteria excrete extracellular membrane vesicles (EVs) which can promote airway inflammation and induce emphysema. Lung microbiota of healthy subjects is different from that of chronic obstructive lung disease (COPD). However, is not well understood whether the composition of bodily microbiota in COPD has distinct characteristics compared to a healthy population. OBJECTIVE: To evaluate the difference in microbiome composition between the patients with COPD and healthy population. DESIGN: A retrospective cohort study. RESULTS: We included 3,484 patients with a 14-year follow up period since 2001 from pre-existing population-based cohort built in Ansan. COPD prevalence was 3.0%. During follow up, COPD occurred in 5.0% of the participants. COPD patients were older and had lower BMI. They had a higher proportion of males and smokers and worse pulmonary function compared to the normal group. In COPD patients, the diversity of the microbial community was decreased. The microbial composition of COPD patients was different from that of the healthy population. Compared with propensity score-matched cohort, 39 taxa were more frequently detected in COPD. Actinobacteria was the most abundant phylum, followed by Firmicutes and Bacteroidetes. We observed an increased portion of the Bacteroidetes phylum among identified genera. Twenty-three genera were more frequently found in COPD including genus Cellulomonas, Rothia, Lactobacillus, and family Enterobactericeae. The relative abundance of phylum Firmicutes was increased and Firmicutes/Bacteroidetes ratio was decreased in COPD. CONCLUSIONS: The microbial composition of COPD was different from those of healthy population. The difference in bodily microbiota composition may affect morbidity of COPD.