심혈관질환(Cardiovascular Disease, CVD)은 여전히 전 세계 사망 원인 1위를 차지하고 있다. 그 핵심 기전은 죽상동맥경화증(atherosclerosis)이다. 지금까지는 고혈압, 고지혈증, 당뇨, 흡연, 비만과 같은 전통적인 위험 요인을 조기에 발견하고 관리하는 방식이 예방의 중심이었다. 하지만 임상적으로 건강해 보이는 사람들 중에서도 조기에 동맥경화가 진행되는 사례들이 지속적으로 보고되면서 기존의 위험 평가 방식으로는 놓치는 환자들이 많다는 점이 한계로 지적돼 왔다.

이러한 배경 속에서 과학자들은 기존 접근을 보완할 수 있는 새로운 바이오마커와 치료 타깃을 찾기 위한 연구를 활발히 진행 중이다. 특히 최근 들어 ‘보이지 않는 장기’라 불리는 장내 미생물총(microbiota)이 인체 건강에 미치는 영향을 조명하는 연구들이 눈길을 끌고 있다.

장내 미생물은 단순히 소화를 돕는 것에 그치지 않고 면역 조절, 대사 균형 유지, 병원균 방어 등 다양한 생리적 기능을 수행하며 심혈관 질환과도 직접적인 연관이 있음이 밝혀지고 있다.

장내 미생물이 만든 새로운 위협 요인, 이미다졸 프로피오네이트(Imidazole propionate, ImP) 

2025년 7월 16일 세계적 학술지 네이처(Nature)에 발표된 ‘이미다졸 프로피오네이트는 죽상경화증의 촉진제이자 치료 표적(Imidazole propionate is a driver and therapeutic target in atherosclerosis)’은 장내 미생물이 생산하는 대사산물 중 하나인 이미다졸 프로피오네이트(Imidazole propionate, ImP)에 주목했다. 이 물질은 히스티딘(histidine)이라는 아미노산이 특정 장내 미생물에 의해 분해되며 생성된다. 이러한 결과는 조기 동맥경화와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려졌다.

연구에 따르면 사람과 생쥐 모두에서 ImP의 혈중 농도는 동맥경화 범위와 정량적으로 연관되어 있었고 ImP를 투여한 실험 생쥐에서는 혈중 콜레스테롤 수치 변화 없이도 동맥경화가 유발되었다. 특히 ImP는 면역세포에 작용해 염증 반응을 유도했고 죽상동맥경화증의 주요 원인 중 하나인 플라크 형성과 직결되었다.

ImP는 골수세포(myeloid cell)에 존재하는 이미다졸린-1 수용체(imidazoline-1 receptor)에 결합해 염증과 혈관 병변을 유도하는 경로를 활성화시킨다. 이 축을 차단하면 ImP나 고지방식이로 유발된 동맥경화가 억제된다는 사실도 밝혀졌다. 이는 ImP가 조기 진단의 바이오마커이자, 새로운 치료 타깃이 될 수 있음을 시사하는 연구 결과이다.

장내 미생물의 숨겨진 위험과 잠재적 열쇠

우리 몸속 장에는 수십조 개의 박테리아, 고균, 바이러스, 곰팡이 등이 서식하며, 숙주와 오랜 시간에 걸쳐 공진화해왔다. 이들은 섬유질을 발효시켜 유익한 단쇄지방산(SCFA)을 생성하고 장 점막을 보호하며 면역계를 조절하는 등 다방 면에서 건강에 기여한다.

하지만 특정 미생물이 지나치게 많거나 부족해지는 ‘장내 미생물 불균형(dysbiosis)’이 발생하면 다양한 질환의 위험이 높아진다. 염증성 장 질환, 대사질환, 심혈관 질환, 심지어 신경계 질환까지도 장내 미생물의 영향과 무관하지 않다. 실제로 ImP 외에도 TMAO(Trimethylamine N-oxide)처럼 장내 미생물이 육류 속 콜린이나 L-카르니틴을 대사해 만든 물질들이 심혈관 질환 위험을 높인다는 연구 결과도 꾸준히 발표되고 있다.

정밀의학으로 가는 미생물–면역–대사축 (microbiota–immunity–metabolism axis)

이번 연구는 장내 미생물과 인체 면역계, 대사 경로가 얼마나 긴밀하게 연결되어 있는지를 보여준다. ImP가 특정 수용체와 결합해 염증과 동맥경화를 유도한다는 사실은 해당 경로를 차단하는 치료제가 향후 심혈관 질환의 예방 및 치료에 활용될 수 있음을 의미한다.

장내 미생물 연구는 이제 장을 넘어 구강, 폐, 피부 등 전신으로 확장되고 있다. 인간 미생물군 프로젝트(Human Microbiome Project, HMP)나 메타히트(MetaHIT) 프로젝트 같은 글로벌 연구들은 방대한 데이터를 바탕으로 개인 맞춤형 치료 전략을 개발할 수 있는 기반을 마련하고 있다. 프로바이오틱스, 미생물 이식(FMT), 대사산물 차단제 같은 치료법은 그 대표적인 예다.

공존의 균형이 깨질 때 병은 시작된다

ImP는 단순한 부산물이 아닌, 인체 생리와 병리, 면역 반응을 관통하는 ‘미생물–면역–대사축(microbiota–immunity–metabolism axis)’의 핵심이다. 미래의 의학은 이처럼 ‘보이지 않는 파트너’인 미생물과의 공존을 이해하고 조절하는 능력에 달려 있다.

“인간은 혼자가 아니다. 수조 개의 세포와 수천 조 개의 미생물이 함께 쓰는 생명체이다.” 이 복잡한 공생 관계가 흔들릴 때 심혈관계는 조용히 병들기 시작한다. 그리고 이제 우리는 그 경고음을 ‘ImP’라는 이름으로 포착할 수 있게 되었다.

결론적으로 ImP를 비롯한 장내 미생물 유래 대사산물은 기존 위험 요소만으로는 설명되지 않았던 심혈관 질환의 발생 메커니즘에 새로운 통찰을 제공한다. 인간과 미생물 간의 섬세한 균형을 이해하고 이를 활용하는 것이 미래 정밀의학의 핵심이 될 것이다.

자료출처

1. Aimee Cunningham, A molecule produced by gut microbes may help spur heart disease, sciencenews, Health & Medicine

https://www.sciencenews.org/article/heart-disease-gut-microbes-plaques

2. Gut microbiota, Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/Gut_microbiota

3. Elizabeth Thursby, Nathalie Juge, Introduction to the human gut microbiota, National Library of Medicine, PMC Pubmed Central, 2017 May

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5433529/

4. Kaijian Hou, Zhuo-Xun Wu, Xuan-Yu Chen, Jing-Quan Wang, Dongya Zhang, Chuanxing Xiao, Dan Zhu, Jagadish B. Koya, Liuya Wei, Jilin Li & Zhe-Sheng Chen, Microbiota in health and diseases, nature, Signal Transduction and Targeted Therapy, 23 April 2022

https://www.nature.com/articles/s41392-022-00974-4

5. Annalaura Mastrangelo, Iñaki Robles-Vera, Diego Mañanes, Miguel Galán, Marcos Femenía-Muiña, Ana Redondo-Urzainqui, Rafael Barrero-Rodríguez, Eleftheria Papaioannou, Joaquín Amores-Iniesta, Ana Devesa, Manuel Lobo-González, Alba Carreras, Katharina R. Beck, Sophie Ivarsson, Anders Gummesson, Georgios Georgiopoulos, Manuel Rodrigo-Tapias, Sarai Martínez-Cano, Ivan Fernández-López, Vanessa Nuñez, Alessia Ferrarini, Naohiro Inohara, Kimon Stamatelopoulos, Alberto Benguría, David Sancho, Imidazole propionate is a driver and therapeutic target in atherosclerosis, Nature, 16 July 2025

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09263-w

이승은 / Lee Seung Eun / seungenlee0307@gmail.com

미국 Tulock Christian High School 재학 중이며, 미국 최대 청소년 리더십 단체 중 하나인 FFA(Future Farmers of America)에서 Tulock Christian High School의 FFA 부회장과 연합 FFA 리포터를 역임했다. 퍼블릭 스피킹 대회 및 다양한 리더십 경연대회에서 입상하였고 리더십 컨퍼런스에 학교 대표로 참석하여 글로벌 청소년 리더들과 활동하고 있다. 또한 비영리단체 Premmaa의 SNS 매니저로서 소셜미디어 콘텐츠 기획 및 운영을 통해 디지털 홍보 전략을 실현하며 사회적 메시지를 전달하고 있다. 이와 함께 ASB(Associated Student Body) 학생회 부회장으로 학교 내 리더십을 실천하며, 초등학교 치어리딩 코치로 봉사와 교육 활동도 병행하고 있다.

기후 변화와 생물 다양성 보존에 깊은 관심을 가지고 그린피스, 350.org, WWF 등 국제 환경 단체의 회원으로 활동하고 있으며, 습지의 중요성에 대한 인식을 바탕으로 람사르 협약 관련 학술발표 논문을 통해 환경 문제에 대한 지속적인 관심을 이어가고 있다. 현재 한국이에스지위원회 환경청소년위원회 위원장으로 활동 중이며, The Best ESG Award 청소년 프론티어상을 수상한 바 있다. 미국에서 기후 위기 환경캠페인 활동을 하고 있으며, 한국에서 탄소중립을 위한 친환경 퍼포먼스, 플라스틱 ZERO 친환경 퍼포먼스에도 참여하였다. ESG Korea News의 국제 학생기자로 코이오스의 뷰 Coios View) 기사와 이승은의 생명과학이라는 칼럼을 연재하고 있다.