Microbiome, microbiota, 장내세균. EndoTODAY 이준행

[Microbiome, microbiota, 장내세균] - 終

1. Introduction
2. 뇌-장-미생물 축 Brain-Gut-Microbiota Axis
3. Lectures
4. FAQs
5. References

1. Introduction to microbiome

Metagenomics: the study of the total DNA extracted from an enviornmental sample

Metagenome: all genetic materials present in a sample derived a specific person, consisting of microbial genomes and human DNA, some also including RNA and proteins and other metabolites.

Microbiome: can refer to microbiota but can also refer to collective genomes and gene products of microbes living within and on humans. (유전자 중심의 개념)

Microbiota: total collection of microorganisms including the isolated/cultured and the genome-based identified microbes, extending the concepts of microbial community (분리된 미생물 중심의 개념)

General understanding of enteric microbiota. 한양대학교 김정목 (2014-8-8)
[YouTube] 김정목 교수님 YouTube 강의 2020-7-10 대한소화기학회 경기 인천지역 연구자 심포지엄

2. 뇌-장-미생물 축. Brain-Gut-Microbiota Axis

3. Lectrures

[2020-12-5. 대한헬리코박터상부위장관심포지엄 김정목교수님 강의] 마지막 슬라이드

연구목표 설정을 위한 https://clinicaltrials.gov 이용
연구 방법은 (1) 샘플 채취, (2) DNA 추출, (3) 16S rRNA 유전자 중 일부에 대한 PCR 증폭, (4) sequencing, (5) data 분석으로 이루어진다.
Bioinformatics에 기반한 program을 통한 data 분석. (1) primary data의 가공/여과, (2) 유사한 염기 서열끼리 grouping하여 OTU(operational taxonomic unit, 운영 분류 단위)를 얻고, (3) OTU 염기 서열을 database와 비교하여 계통유전학적으로 분류, (4) diversity 분석을 통한 샘플 간 microbial community profile 비교...
연구비와 공동 연구자 확보

[2016-7-11] Protein-losing enteropathy associated with PPI use. (성빈센트 병원)

85세 여자. 위암 수술 병력. GERD로 인하여 pantoprazole 사용하던 환자

Loose stool 하루 3회. Pitting edema.

Chest PA: pleural effusion, Hg 9.9, Albumin 1.7, Iron 26, pleural effusion: transudate,

Abdominal CT: pleural effusion, EGD & colonoscopy: nonspecific

Glucose breath test 후 small intestinal bacterial overgrowth (SIBO)로 진단하였음

악화인자일 수도 있는 PPI를 끊고 Rifaximin 400 mi TID for 7 days, MDZ 500 mg TID for 7 days 후 호전됨. (Rifaximin을 7일만 쓴 것은 보험 이슈임)

Classification of protein losing enteropathy
Erosive gastrointestinal disorders	- Inflammatory bowel disease - Gut malignancy - NSAID-induced enteropathy - Erosive gastropathy - Acute graft versus host disease - Pseudomembraneous enterocolitis - Intestinal lymphoma
Non-erosive gastrointestinal disorders	- Celiac disease - Hypertrophic gastropathy - Eosinophilic gastroenteritis - Lymphocytic gastritis - Amyloidosis - Small intestinal bacterial overgrowth (SIBO) - Parasitic or viral gastroenteritis
Impaired lymphatic drainage	- Intestinal lymphangiectasia - Congestive heart failure - Constrictive pericarditis - Portal hypertensive gastroenteropathy - Enteric-lymphatic fistula - Mesenteric venous thrombosis - Sclerosing mesenteritis - Neoplasia involving mesenteric lymph nodes or lymphatics

Diagnosis of PLE

1) alpha 1 anti-trypsin (A1AT) clearance
2) ^99mTc-human serum albumin scintigraphy

PPI 장기 사용이 SIBO의 위험인자인가는 controversial함. Duodenal aspirates로 분석한 최근 연구에서는 positive relationship을 보여주었음 (Franco. Gastroenterol Res Pract 2015). 2013년 메타분석에서는 "PPI use statstically was associated with SIBO risk, but only when the diagnosis was made by a highly accurate test (duodenal or jejunal aspirate culture)"라고 결론을 맺고 있음 (Lo WK. Clin Gastroenterol Hepatol 2013).

Saad RJ. Clin Gastroenterol Hepatol 2014

SIBO 진단에 대한 gold standard가 없다는 문제를 잊지 말아야 합니다. Breath test에서 나왔다고 그대로 믿으면 안 되고 앞뒤 정황을 잘 살펴보아야 합니다.

Saad RJ. Clin Gastroenterol Hepatol 2014

함기백 교수님 comment: PPI가 intestinal permeability에 영향을 줄 수 있습니다.

김상균 교수님 comment: 오래 전에 subtotal gastrectomy를 받은 분입니다. A loop에 의한 SIBO일 가능성이 있다고 생각됩니다.

[2017-9-1] Longterm PPI use and gut microbiota. 서울의대 정현수

PPI의 pH 무관 효과: (1) Hormonal effect, (2) Nutriant absoprtion, (3) Non-gastric H1/K1 ATPase (Vesper BJ. Current Drug Metab 2009)
Hp (+) 환자의 위내 micribiome의 70-97%가 Helicobacter임. Helicobacter 공생균도 위종양발생에 영향을 미칠 수 있다.
PPI 사용자에서 oral microbiota가 증가되어 있다.
PPI 사용자 변에서 Methylobacteriaceae가 현저하게 감소되어 있다.

[2018-2-11. 대웅제약 심포지엄] 장내 세균 불균형 평가 방법과 임상 적용. 아주대학교 김규남

Definition of dysbiosis: a state in which the microbiota produces harmful effects via (1) qualitative and quantitative changes in the intestinal flora itself, (2) changes in their metabolic activity, (3) changes in their local distribution

Assessment of dysbiosis

1) A shift in local distribution of communities of microbes
- breath hydrogen/methane for SIBO
- jejunal aspiration - fungus and SIBO
- urine organic acids test (Indican - product from tryptophan)
2) A change in the composition of the microbiota
- fecal specimen: calprotectin : 보건복지부 고시 제2017-37호. 염증성 장질환과 과민성 대장 증후군 감별 진단 및 치료 효과 판정, 추적검사로 이용
- urine specimen: organic acids test (phenylacetic acid...)
3) A change in microbial metabolic activities (stool sample)
- N-butyrate
- short-chain fatty acid composition
- beta-glucoronidase

[2018-2-12. 월요집담회] 박재근 선생님 리뷰

Common ground hypothesis

C. difficile infetion과 영유아 pancreatic islet autoimmunity에서 clinicl study가 있음. Atherosclerosis, anxiety, cancer, adiposity 등에 대한 preclinical study가 진행되고 있음.

[2023-4-9] SIDDS 2023. 아침 8시 session. 김나영 교수님 강의] 헬리코박터 제균치료 후 microbiota의 변화

헬리코박터 제균 후 위 마이크로바이옴은 정상화되지만, 일부 Acinetobacter가 자라는 dysbiosis 군이 있고, aging에 따른 변화는 있다. 장 마이크로바이옴은 일시적으로 변하지만 곧 정상화된다.

[FAQ]

[2013-11-22] 삼성서울병원의 수소호기검사

검사명: 수소호기검사(Hydrogen Breath test)
검사 코드: BS4650
검사목적: 수소호기검사는 구강으로 섭취한 비흡수성 탄수화물이 장내세균에 의해 분해되어 수소가 형성된 후 문맥순환을 거쳐 호흡기를 통해 배출되는 원리를 이용한 검사로, 소장세균과증식(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)을 진단하는데 비침습적인 검사법입니다. 소장세균과증식은 대장 및 원위부 소장의 상재균이 근위부 소장으로 확장하여 서식하는 것을 말하는데, 소장내 넓은 영역에서 세균에 의한 가스가 발생하여 과민성장증후군 환자에서 발생할 수 있는 여러 증상(복부팽만, 복통, 설사, 변비 등)을 유발할 수 있습니다.
검사방법: 약 3시간 가량 소요되는 검사로, 시약(lactulose)을 물 240 cc 에 녹여 섭취 후 20~30분 간격으로 7~10번 비닐팩이 달린 검체용 주사기를 당기면서 풍선 불듯이 천천히 불어 호기가스를 수집한 후, 호기가스분석기를 이용하여 분석하게 됩니다.

[2013-8-20. 17회 SGEA 참석자 질문]

함께 근무하는 선생님께서 장염 환자에게 rifaximin을 종종 처방하시는 것을 보았습니다. 제가 사용 경험이 적어서 rifaximin이 어떤 경우에 도움이 되는지 궁금합니다. 그리고 개인적으로 고민되는 환자가 있습니다. 만성 설사를 호소하는 고령 남자환자입니다. 설사에 대한 여러 약에 반응이 없다가 ciprofloxacin + metronidazole을 썼더니 증상이 다소 호전되어 환자분은 이 약을 장기로 복용하고 싶어 하십니다. 약을 장기로 쓰시면 안 된다고 설득하였습니다. 이런 경우 어떻게 해야 할지요?

[2013-8-20. 김은란 교수님 답변]

항생제가 필요한 정도의 급성 감염성 설사를 유발하는 주된 균은 Salmonella, Shigella, Campylobacter 그리고 개발도상국에 좀 더 흔한 enterotoxigenic E. coli (ETEC, fecal to oral infection) 등이 있겠습니다. Campylobacter (quinolone에 효과가 없는 것이 아니라, 최근 quinolone resistant 균주들이 많아졌기 때문임)를 제외한 균 들은 모두 quinolone 제제에 효과가 있으며, 몇 가지 특수 항생제가 필요한 균주 이외에 Aeromonas, Vibrio, Yersinia 등도 quinolone에 효과가 있으므로 first choice로 quinolone 제제를 사용하시는 것이 추천됩니다.
Rifaximin은 ETEC에 효과가 있으며 Salmonella, Shigella 그리고 Campylobacter에 대한 치료효과는 없는 것으로 보고되고 있습니다. 그러므로 수양성 설사로 내원한 환자로 ETEC 감염이 의심되거나 traveler's diarrhea가 의심되는 경우만 추천됩니다.
만성설사 환자이고 ciprofloxacin과 metronidazole 병합요법에 효과가 있었는데 이후 증상이 반복되는 환자분의 경우, enteric pathogen에 의한 설사가 아니라면 SIBO를 의심해 볼 수 있을 것 같습니다. SIBO에는 metronidazole이 효과가 있으며, SIBO의 경우 재발할 가능성이 제법 있으며 (특히 고령환자) 일부 환자에서는 1-2달의 장기치료 후 호전되기도 하기 때문입니다. 그렇다면 언제까지 항생제를 지속해야 할지가 고민인데, 이에 대한 guideline은 없습니다. 개인적인 견해로는 probiotics를 사용해 보는 것도 방법일 것 같습니다. 물론 SIBO 환자에서 probiotics가 효과가 있는지는 아직 controversial합니다만 꼭 SIBO가 아니더라도 설사형의 과민성장증후군 환자에서도 probiotics가 도움이 되기 때문입니다. 다만 국내에서 시판되는 probiotics들 중 효과가 입증된 균주의 probiotics가 많지 않다는 점이 문제이긴 합니다. 추천되는 균주로는 Bifidobacterium infantis나 LGG등이 있겠으며, Saccharomyces boulardii 등의 균주도 복용해 볼 수 있을 것 같습니다.

[References]

1) EndoTODAY Fecal microbiota transplantation
2) [blog] 장내세균과 프로바이오틱스 이야기 김용성
3) 위암과 마이크로바이옴 고려의대 최혁순 (PDF)
4) 뇌-장-미생물 축 Brain-Gut-Microbiota Axis. 대한소화기학회 2023