HMO의 과학에 대한 새로운 인사이트 3부: 면역력에 대한 HMO의 잠재적 혜택

작성:  영양 이야기 편집자

영·유아기 영양이 미래 건강에 영향을 미칩니다. 전문가의 의견

  • 모유 올리고당(HMO)이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 3부 시리즈 의 이 세 번째 글에서는 면역 체계의 발달 및 기능에서의 HMO의 잠재적 역할을 살펴봅니다. 추가적으로 HMO가 장-뇌-면역 축에 어떻게 영향을 미칠지에 대한 진화하는 과학도 논의됩니다. 
  • 지방과 유당 다음으로 모유(물 제외)에서 세 번째로 많은 성분인 HMO는 전임상 연구에서 신생아 면역을 조절하는 잠재력을 보여주었습니다.1-5 또한, 영아에게 가능한 면역 혜택에 대한 임상 데이터가 부각되고 있습니다.6,7 과학자들은 HMO가 면역에 어떤 긍정적인 영향을 주고 인간 건강에 기여할 수 있는지에 대한 자세한 내용을 밝히기를 열망하고 있습니다.8,9 
  • 이 글에서는  DSM의 생물학 책임자인 Louise Kristine Vigsnæs 박사 와 DSM의 과학자 Stine Dam Jepsen이 HMO가 면역력에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대해 알려진 내용의 개요를 제공하고 현재까지 이용 가능한 증거를 어떻게 해석해야 하는지 설명합니다. 

과학자들이 면역력에 대한 HMO의 잠재적 영향을 살펴봅니다

HMO가 모유 구성의 많은 부분을 차지하고 모유와 우유를 명확하게 구분하기 때문에1,2 과학자들은 인간 발달에서 HMO가 하는 역할을 이해하는 데 흥미를 느껴 왔습니다. 나아가서, 모유 수유 영아는 일반적으로 HMO를 섭취하지 않는 분유 수유 영아와 비교하여  잠재적으로 HMO에 기인할 수 있는 독특하고 긍정적인 여러 건강 결과를 경험합니다.10 HMO는 모유의 여러 생리 활성 분자 중 가장 풍부하며 인체에 어떻게 도움이 되는지에 대한 궁금증을 더합니다.11,12  

HMO와 이것이 면역 체계에 미치는 영향에 대한 증거가 부각되고 있으며 이 중 대부분은 전임상 연구에서 나온 것입니다. 이 데이터는 HMO가 장내 미생물군의 변형을 통해,1,13,14 바람직하지 않은 유기체가 세포벽에 부착되는 것을 막는 잠재력을 통해, 5,15,16 그리고 면역 반응을 지원함으로써 제안된 여러 메커니즘을 통해 면역 체계에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.1,17,18 HMO가 면역 체계에 어떤 영향을 미치는지에 대한 명확한 이해를 얻기 더 많은 연구와 추가 임상 데이터가 필요하지만 부각되는 데이터는 유망합니다.8,9

영·유아기는 면역 체계 발달을 위한 결정적인 시기입니다

DSM의 생물학  책임자 Louise Vigsnaes와 DSM의 과학자 Stine Dam Jepsen은 다음 Q&A를 통해 HMO와 면역력에 대한 우리의 이해를 돕습니다. 우선 영·유아기의 면역 면역 체계 발달에 대한 탐구를 논의합니다. 

질문:  건강한 만삭 영아에서 전형적인 면역 발달이 어떻게 진행되는지 설명해 주세요. 또한 면역 체계 의 기능이 “성숙”한 것으로 여겨지는 때는 언제인가요?

면역 체계는 역동적이며 생애 주기 전반에 걸쳐 변화하고 적응합니다. 출생 도중  영아는 거의 무균 상태의 환경에서 항원으로 가득한 환경으로 전환되며, 그 중 다수는 이로운 장내 미생물군 과 관련이 있지만 일부는 병원체와 연관되어 있을 수 있습니다.  이러한 변화는 영아의 면역 체계가 위협적이지 않은 항원과 위협적인 항원을 구별하기 시작하고 위험을 나타내는 항원에 적절하게 반응하도록 합니다.19,21  그러나 신생아의 선천성 및 후천성 면역 체계는 모두 나이가 많은 어린이와 성인의 면역 체계에 비해 미숙하여 영아를 감염에 취약하게 합니다. 영·유아기는 면역 체계를 형성하는 중요한 시기이며 분만 방식(예: 질식 대 제왕절개), 출생 시 재태 연령, 수유 유형 (예: 모유, 분유 또는 둘 다)과 같은 여러 요인 및 심지어  지리와 같은 환경적 영향이 면역 체계의 발달에 기여합니다.19,40  면역 체계는 생후 첫 몇 년 동안 성숙해지며 병원성 박테리아나 바이러스에 대한 보다 효과적인 1차 방어선이 되도록 발달합니다.19

면역 체계의 성숙은 역동적이고 복잡한 과정이지만 우리가 청소년기 와 청년기에 도달할 때 그 기능이 절정에 이르는 것으로 여겨집니다. 노년기에는 면역 체계의 기능이 저하되어 효과가 떨어집니다.21,23

질문: 면역 체계 세포의 약 70%가 장에서 서식하여 면역력에서 위장관이 하는 중요한 역할을 하고 있음을 보여줍니다 . 장이 우리의 면역 체계 기능에 어떻게 중심이 되는지 설명해 주세요.

장은 인상적인 기관으로 면역 체계의 가장 큰 부분을 차지합니다.  장벽은 영양소 흡수에 결정적인 역할을 하는 동시에 바람직하지 않은 미생물이 혈류에 진입하는 것을 방지하기도 합니다. 실제로 장 은 외부 물질과 미생물에 노출되는 신체의 가장 큰 표면적입니다.24 또한, 장은 끝없는 수의 미생물을 위한 보금자리를 만듭니다. 이들 대부분은 해롭지 않으며 면역 체계 교육을 돕고 적절한 면역 반응을 지원하는 것과 같이 숙주에게 실제로 이점을 제공할 수 있습니다.25 그러나 장은 감염원과 문제가 되는 이물질 또한 수용할 수 있습니다. 

장은 신체의 가장 강력한 방어 기제 중 일부를 통해 우리 건강에 대해 거의 수 없이 많은 가능한 위협을 완화할 수 있습니다. 여기에는 물리적 장애물 역할을 하는 장벽 과 공생균이 포함됩니다. 이들은 병원체에게 불리한 환경을 조성하고 이들이 위장관에 침범하여 대량 서식하는 능력을 방지하며, 숙주 면역 체계의 최적의 기능을 지원하는 박테리아입니다.26,27 이러한 보호 요인 외에도 다양한 면역 세포 유형이 전반적인 면역 기능에 중요한 작업을 수행합니다. 여기에는 1) 이물질과 바람직하지 않은 미생물을 섭취하고 제거함으로써 1차 방어선을 제공하는 “식세포형” 선천적 면역 세포와 2)선천적 면역 체계가 파괴되었을 때 외부 침입자의 침입에 맞서 싸우는 항원 특이성 림프구성 면역 세포가 포함됩니다.28 그러나 균형잡힌 면역 반응이 중요합니다! 신체의 방어 기제가 침입자를 제거하지 못하면 감염이 발생할 수 있습니다. 반면에 신체가 무해한 항원에 대한 면역 반응을 시작하면 지속적인 염증 또는 자가면역(자신의 세포 공격)을 유발할 수 있습니다.29

전임상 및 임상 연구에서는 HMO가 면역 체계를 어떻게 지원하는지 밝힙니다

질문: HMO가 면역력에 영향을 줄 수 있음을 시사하는 흥미로운 세포 및 동물 연구가 있습니다. 왜 이것이 사실일 수 있는지 이유를 설명해주실 수 있나요?

전임상 연구에서 나온 새로운 데이터에 따르면 HMO는 바람직하지 않은 물질 자체를 방해하고, 마이크로바이옴을 지원하고 유익한 미생물의 성장을 위해 장내 유리한 환경을 조성하거나 면역 세포 자체를 조절하는 것과 같이 다양한 방법으로 면역 체계에 영향을 줄 수 있습니다. 체외 연구에 따르면 HMO가 바람직하지 않은 미생물의 장 세포에 대한 부착을 막고5,30,31 B군 연쇄상구균에서 생물막의 성장과 생성을 억제합니다.4,3  체외 연구에 따르면 HMO가 특정 장내 세균에 의해 사용될 때 단쇄 지방산(SCFA)과 같은 생체 분자가 생성됩니다. 이러한 생체 분자는 바람직하지 않은 미생물에 의한 군집화에 저항할 수 있는 생태적 지위를 만드는 데 도움이 됩니다.33

면역 세포와 상호 작용하거나 이를 활성화하는 HMO의 능력은 현재 조사 중이며 이 메커니즘을 완전히 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 이 분야의 초기 연구에는 체외 모델에서 3'SL과 같은 산성 HMO가 염증 마커를 감소시킨 것으로 보고된 연구가 포함됩니다.34 새끼 돼지 모델에서 2'FL, LNnT 및 6'SL HMO는 설사의 지속 시간을 줄이는 것으로 밝혀졌고35 3'SL과 조합하여 감염된 동물의 전신 및 위장 면역 세포를 모두 변조합니다.36

위에서 언급한 전임상 연구에서 우리는 서로 다른 HMO가 다른 방식으로 면역 체계에 영향을 미칠 수 있음을 확인했기 때문에, HMO 구조가 기능에 영향을 준다는 것을 이해하게 되었습니다. 푸코실화된 HMO는 단쇄 지방산(SCFA)으로 분해되어 위장관에 건강한 미생물 군집 형성 및 면역 건강을 지원하는 것으로 나타났습니다..33 그러나 HMO의 다양한 구조가 면역 조절 특성에 어떻게 영향을 미치는지 완전히 이해하려면 이 분야에 대한 추가 조사가 필요합니다.

질문:  영·유아기의 HMO 및 면역력과 연관된 증거와 관련하여, 현재 과학이 유아의 면역 체계  발달 및/또는 기능에서   HMO의 역할 에 대해 말해주는 바가 무엇인가요? 

임상 시험 증거에서는 HMO가 유아기의 면역력을 지원하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. Puccio와 동료들은 2’FL 및 LNnT로 표준 유아용 분유를 보충하면 부모가 보고한 기관지염 발병률, 하부 호흡기 감염성 질환,  및 해열제 및 항생제 사용의 감소로 이어졌다고 보고했습니다.6 유아에게는 생후 첫 6개월 동안 HMO를 첨가한 분유를 먹였지만 이러한 여러 가지 이로운 면역 효과가 생후 12개월까지 관찰되었다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.  흥미롭게도 동일한 연구의 두 번째 발표에서는 2’FL 및 LNnT를 보충하면 이는 모유를 먹인 유아에 더 가까운 유아 대변 미생물군의 비피더스균 증가로 이어졌다고 보고했습니다. 또한 비피더스균의 양이 많은 유아는 생후 첫 1년 동안 부모가 보고한 항생제 사용이 훨씬 낮았습니다 .7

또 다른 임상 연구에서 표준 영아용 분유에 2'FL을 보충하면 대조군 분유에 비해 “전염성” 사건의 발생률이 감소했으며37 추가 사후 분석에서 호흡기 감염의 유의미한 감소가 보고되었습니다.38 동일한 연구의 다른 발표에서는 2'FL이 보충된 분유를 먹인 영아의 사이토카인 발현이 2'FL이 없는 대조군 분유를 먹인 영아에 비해 모유 수유 그룹의 사이토카인 발현에 더 가깝다는 것을 발견했습니다.39 현재 이용 가능한 임상 증거에 따르면, 2'FL 및 LNnT가 영아의 면역 체계의 발달 및/또는 기능에 영향을 미치는 역할을 할 수 있는 것 같지만, 향후에 다른 HMO 구조가 면역에 미치는 영향을 조사하면 흥미로울 것입니다.

DSM: 영·유아기 영양을 위한 혁신적인 솔루션의 선두 주자

DSM은 영양 지질, 비타민 및 맞춤 영양소 프리믹스를 포함한 고유의 포트폴리오로 영·유아기 영양 및 건강 기능 식품 산업에 글로벌 솔루션을 제공하는 선도적인 공급업체입니다. HMO를 포트폴리오에 통합하여 DSM은 유아가 길고 건강한 삶을 영위할 수 있도록 의미 있는 솔루션을 제공하는 리더십을 더욱 강화합니다. 이는 증가하는 세계 인구를 건강하게 유지하는 데 도움이 되고자 하는 DSM 약속의 일부입니다. 차세대 HMO는 DSM의 흥미진진한 혁신 로드맵의 일부로서 이미 빠르게 성장하는 HMO 시장을 더욱 촉진할 준비가 되어 있습니다.

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초기 컨셉 단계에서부터 소비자 판매에 이르기까지 귀사의 전체 제품 수명 주기를 확실하게 지원하는 것을 목표로 하는 과학 기반의 제품, 맞춤형 솔루션, 전문 서비스의 광범위한 포트폴리오에 접근하시려면 DSM과 협업 해보세요. 시작하시려면 www.partnerwithdsm.com 을 방문해보세요.

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19 May 2021

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참고 문헌

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