골관절염(OA)은 심한 통증, 이동성 장애, 심지어 장애까지 초래하는 일반적인 퇴행성 관절 질환입니다. 장내 미생물총의 불균형을 개선하고 단쇄지방산(SCFA)의 함량을 늘리면 임상 증상을 더욱 완화하고 이 질병의 진행을 지연시킬 수 있다는 증거가 늘어나고 있습니다.
2024년 4월 8일 Journal of Nanobiotechnology에서는 Au 나노입자가 장내 미생물군을 변화시켜 골다공증(OP)과 류마티스 관절염(RA) 발병 시 과도한 뼈 손실을 개선할 수 있다고 보고했습니다.
연구진은 Au 나노입자가 장내 미생물군에 의존하는 방식으로 전방 십자인대 절개(ACLT)에 의해 유발된 골관절염을 크게 완화시키는 것을 관찰했습니다. 16S rDNA 유전자 시퀀싱은 Au 나노입자가 장내 미생물총의 다양성과 구조를 변경하여 Akkermansia와 Lactobacillus의 풍부함이 증가하는 것으로 나타났습니다.
게다가,Au 나노입자또한 염증을 줄여 뼈 파괴를 개선할 수 있는 부티레이트와 같은 SCFA의 함량을 증가시켰습니다. Au 나노입자가 M1/M2 대식세포의 동적 균형을 조절하고 IL-10과 같은 항염증 사이토카인의 혈청 수준을 증가시켰다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
이번 연구는 Au 나노입자가 "미생물군-장-관절" 축 사이의 상호작용을 조절함으로써 골관절염 치료에 유망한 접근 방식을 제공함으로써 항골관절염 효과를 발휘한다는 것을 보여줍니다.
"미생물총-장-관절" 축
"미생물군-장-관절" 축은 장내 미생물군, 장 면역 체계 및 관절 조직을 연결하는 통신 경로입니다. 장내 미생물총은 숙주 면역체계의 항상성과 영양소 대사를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
그러나 이러한 균형은 항생제, 스트레스, 식이 변화 등 다양한 요인에 의해 교란되어 장내 미생물총의 불균형, 장 염증 및 장 투과성 증가로 이어질 수 있습니다. 결과적으로 지질다당류(LPS)와 같은 미생물 대사산물이 순환계로 유입되어 선천적 면역을 활성화시켜 전신 염증과 관절 손상을 일으킬 수 있습니다.
Au 나노입자와 장내 미생물총
Au 나노입자는 작은 크기, 높은 표면적 및 생체적합성과 같은 독특한 물리화학적 특성으로 인해 생의학 연구에 널리 사용되어 왔습니다. 이전 연구에서는 Au 나노입자가 DNA, RNA, 단백질 및 효소와 같은 생체 분자와 상호 작용할 수 있고 세포 증식, 세포 사멸 및 분화와 같은 세포 과정을 조절할 수 있음을 입증했습니다.
최근 몇 년 동안 장내 미생물 연구에 Au 나노입자를 적용하는 것도 광범위한 주목을 받았습니다. Au 나노입자는 장내 미생물의 구성과 기능을 조절하고 장 염증과 장벽 기능을 향상시킬 수 있는 것으로 보고되었습니다.
Au 나노입자 및 SCFA
아세테이트, 프로피오네이트, 부티레이트를 포함한 SCFA는 대장에서 식이섬유가 발효되면서 생성되는 주요 미생물 대사산물입니다. SCFA는 GPR41 및 GPR43과 같은 특정 수용체에 결합하여 숙주의 대사 및 면역 기능을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
이전 연구에서는 부티레이트가 파골세포의 분화를 억제하고 조골세포의 분화를 촉진하여 뼈 파괴를 감소시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한 SCFA는 대식세포, T 세포, 조절 T 세포(Treg)와 같은 면역 세포의 분화와 기능을 조절하고 염증과 내성 사이의 균형을 조절할 수도 있습니다.
요약하면, 이 연구는 항골관절염 효과를 발휘하기 위해 "미생물군-장-관절" 축을 조절하는 데 있어 Au 나노입자의 잠재적인 적용을 설명했습니다. 향후 연구는 Au 나노입자의 안전성과 효능 및 임상적 적용에 초점을 맞춰야 합니다.
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