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표제지

목차

국문 초록 9

제1장 서론 12

제1절 연구배경 및 목적 12

1. 연구배경 12

2. 연구 목적 21

제2장 본론 23

제1절 재료 및 연구 방법 23

1. 동물 모델(Animal model) 23

2. 로타로드 테스트 24

3. 16S rRNA 유전자 시퀀싱 및 분석 25

4. 생화학적 분석 26

5. 조직학적 분석 27

6. 데이터 분석 28

제3장 연구결과 29

제1절 장내 미생물 대체 및 운동 능력에 따른 그룹화 29

제2절 장내 미생물 대체 전과 후의 구성 비교 35

제3절 마이크로바이옴 대체 전과 후의 다양성 비교 50

제4절 FMT 후 미생물 군집 변화 56

제5절 근력 영향에 특정 마이크로바이옴 분석 62

제4장 결론 및 고찰 64

참고 문헌 68

ABSTRACT 76

표목차

표 1. Phylum level에서 taxonomy abundance 비교. 38

표 2. Order level taxonomy abundance 비교. 39

표 3. family level taxonomy abundance 비교. 40

표 4. genus level taxonomy abundance 비교. 40

표 5. species level에서 taxonomy abundance 비교. 44

표 6. α-diversity indexes. 53

표 7. Co-occurrence network indices. 61

그림목차

그림 1. 동물실험 모식도. 31

그림 2. FMT 전후의 근력 변화에 따른 마우스 그룹화. (a) FMT 전후 마우스의 로타로드 근력 비교. (b) FMT 후 실험용 마우스 그룹별 근력. 유의수... 32

그림 3. FMT 후의 근력 변화에 따른 마우스 조직 분석. 분변이식 후 운동성에 따른 근력 향상(SMS), 중간(MMS), 저하(WMS)을 가진 마우스의 H &... 33

그림 4. FMT가 혈당, 혈압, 지질 수치 변화. (a) 체중, (b) 혈당, (c) 총글리세롤(TG), (d) 총콜레스테롤(TCHO), (e) HDL-콜레스테롤(HDL-CHO), (f)... 34

그림 5. Phylum 단계에서 taxonomy abundance 비교. 0m는 FMT 이전을 나타내고, 3m는 FMT 이후 3개월을 나타낸다. 37

그림 6. FMT 전과 후 마우스 장내 미생물 군집 구성. 장내 미생물 군집 구성의 상대적 변화는 (a) phylum, (b) class, (c) order, (d) family, (e) genus,... 49

그림 7. α-diversity 비교. 장내 마이크로바이옴 FMT대체 전(0m) 및 대체 후(3m) 표시하였고, S(SMS) 및 M(MMS) 및 W(WMS) 그룹으로 나타냈다. 52

그림 8. β- diversity 비교. (a) Non-metric multidimensional scaling (NMDS) plots. (b) Multidimensional scaling (MDS) plot. SMS, MMS, WMS... 55

그림 9. 마이크로바이옴 phylogenetic tree. gut microbiome taxa의 maximum-likelihood phylogenetic tree를 사용하여 원형의 dendrogram... 59

그림 10. co-occurrence network analysis. class level의 OTU이며 Transparent 모양은 Louvain modularity algorithm의해 나타냈다. 60

그림 11. 근력에 사이에 특정 마이크로바이옴 분석. (a) DESeq2를 이용한 log2-fold change 분석. (b-f) 분석에서 확인된 5개의 species. (p-값 ＜ 0.05) 63

초록보기

 미생물은 어떤 생명체보다도 많은 다양성을 보이며 모든 환경에 적응하면서 생존하고 있으며, 인간의 몸 안에는 미생물이 생태계를 조성하고 삶을 공존하고 있다.

장내 마이크로바이옴이 인간의 생리 및 노화에 미치는 영향을 고려할 때, 식습관 및 환경 등에 의해 마이크로바이옴 다양성의 변화는 잠정적으로 유해한 박테리아가 증가하면서 유익한 박테리아는 감소 되어 미생물불균형(dysbiosis)을 유발한다.

장내 미생물군집의 기능에 대한 연구 결과를 고려할 때, 숙주 자신의 유전자만큼 장내 마이크로바이옴이 숙주의 근력에 영향을 미칠 가능성이 있으며, 이전 연구에서는 장내 마이크로바이옴이 근력에 긍정적인 영향과 부정적인 영향이 있음을 보여주었으며, 이는 두 가지 다른 유형의 장내 마이크로바이옴이 존재함을 제시하였다.

본 연구에서 장내 마이크로바이옴이 근력에 다르게 기여할 수 있다는 가능성을 보여 주었다. 인간 분변을 이용한 분변 마이크로바이옴 이식(FMT)을 통해 마우스의 원래 장내 마이크로바이옴을 대체하고 FMT 전과 후의 3개월 동안 동일한 마우스의 운동성 관련 근력 변화를 비교분석 하였더니 FMT 후 근육 강도의 개인차에 따라 교체된 장내 미생물 군집의 구성은 마우스 마다 차이점을 보였다.

FMT 가 세가지 그룹(증가된 그룹, 변화가 없는 그룹, 저하된 그룹)으로 근력에 영향을 받는다는 것을 발견하였다. 세 그룹의 장내 미생물에 대한 phylogenesis, α-diversity 및 β-diversity 을 분석한 결과, 세 그룹 각각에서 FMT 후에 더 다양한 장내 미생물 그룹이 형성되었으며, 마우스보다 인간 장내 미생물이 더 다양함을 나타냈다. 각 그룹에서 FMT 에 의해 대체 된 장내 미생물 군집도 서로 달랐다. Fold change 와 linear correlation analyses 분석에서 장내 미생물 군집의 Phocaeicola barnesiae, Eisenbergiella massiliensis, Anaeroplasma abactoclasticum 이 근력이 증가된 그룹에서 풍부도가 높아 근력 향상에 긍정적으로 기여하는 것으로 보이며, 반면 Ileibacterium valens, Ethanoligenens harbinens 는 감소된 근력 그룹에서 풍부도가 높게 나와 근력에서 부정적 영향에 미치는 것으로 사료된다. 결론적으로 이 연구에서 근력에 다르게 기여하는 장내 미생물군집의 존재를 확인할 뿐만 아니라 장내 미생물군집과 근력 사이의 연관성에 대한 가능성을 보여주었다.

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