Ⅰ. 서 론
아토피피부염(atopic dermatitis, AD)은 만성적이고 재발을 반복하는 염증성 피부질환으로, 소아 인구의10–20%, 성인의 약 3-7%에서 유병하는 흔한 질환이다1).
아토피피부염의 병태생리는 유전, 면역, 피부장벽 기능이상 등으로 설명되며, 최근 장내미생물(gut microbiome)과의 연관성이 주목받고 있다1), 장내미생물의 불균형은 Th2 면역 반응의 편향 및 IgE 증가와 같은 면역기능이상, 단쇄지방산(short chain fatty acid, SCFA) 감소 등의 대사기능 이상, 코르티솔 증가 및 신경전달물질 변화 등의 신경내분비계 이상 등으로 장-피부-면역 축을 교란시켜 아토피피부염의 발생과 악화를 유발한다2). 또한, 피부병변으로 인하여 전신 염증매개체가 증가하고 장내 염증까지 유도되는 경로가 보고됨으로써, 장-피부 축에 대한 다각도의 접근이 이루어지고 있다3,4).
질환에 따라 장내미생물의 변화 양상이 상이하며, 아토피피부염의 경우 일반적으로 Entenrobacteriaceae, Clostridium이 증가하고, Bifidobacterium, Bacteroides, Akkermansia등이 감소한다고 알려져 있다5). 다만 아토피피부염 환자의 장내미생물에 대한 연구간에 상이한 결과가 보고되고 있어, 장내미생물을 기반으로 한 아토피피부염 치료 접근의 일관된 방향성을 도출하기에는 어려움이 있다6).
이에 본 연구에서 아토피피부염 진단 여부에 따른 정량적으로 장내미생물의 조성 차이를 분석한 관찰연구를 바탕으로 아토피피부염군과 건강인의 장내미생물 구성에 대한 고찰을 하고자 한다.
II. 방 법
2016년부터 2025년까지 10년간 Pubmed 및 Embase 데이터베이스를 활용하여 아토피피부염 진단 여부에 따른 장내미생물을 비교한 인간 대상 관찰연구를 검색하였다. 검색어는 ((Atopic Dermatitis OR Atopic Eczema) AND (Intestine OR Microbiome OR Intestinal Microbiome OR Intestinal microflora OR Gastrointestinal microbiome OR Gut microbiome)) [title/abstract]로 설정하였고, 대상자의 연령에는 제한을 두지 않았다. 이 중 의료행위, 유산균 혹은 분변이식(Fecal Microbiota Transplantation (FMT)) 등의 중재를 대상으로 한 연구는 아토피피부염 환자의 장내미생물의 조성을 확인하고자 배제하였다. 더불어 장내미생물을 정성적으로 분석한 narrative review 연구는 제외하였다.
문헌의 선정 및 제외기준은 다음과 같다.
-
1) 미생물의 분류는 일반적으로 사용되는 계통 분류 체계에 따라 Phylum(문), Class(강), Order(목), Family(과), Genus(속), Species(종)의 6단계로 구분하여 정리하였다. 분석에 포함된 미생물이 이 중 어느 한 수준까지 명확히 정의되어 있지 않은 경우에는, 해당 Group이 속하는 가장 낮은 분류 수준(taxonomic rank)에 포함하여 분석하였다. 예를 들어, 특정 미생물이 Genus 수준까지는 명확히 분류되었으나 Species 수준에서는 불분명한 경우, 해당 항목은 Genus 수준에서만 분석에 포함되었다. 세균의 이름은 List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) [https://lpsn.dsmz.de]에 따라 표기하였으며, 해당 데이터베이스에 등재되어있지 않은 경우에는 원 문헌에 기재된 명칭을 그대로 사용하였다.
-
2) 논문의 Result 내용 중 각 군별 우세균을 확인할 수 있거나, 인과성을 정량화한 자료를 바탕으로 하였으며, 만약 한 문헌 내에 여러 결과가 유효하다면, 두 항목 모두를 인정하여 기록하나 같은 미생물이 한 연구 내에서 중복하여 인정되면 한 번만 기록하였다. 표본의 Subgroup에서 인정된 경우는 기록하되 별도 표시를 병기하였다. 통계적 유의성을 띄는 항목에 한해 기록하였고, 통계적 유의성은 해당 문헌 내의 기준에 따라 판단하였다.
III. 결 과
중복된 문헌을 제외하고 논문 선정 제외기준을 만족하는 35개의 문헌을 최종 선별하였다. 2세 미만의 소아를 대상으로 한 연구 14건, 2세이상 18세 미만의 연령대를 주된 대상으로 한 연구 7건, 18세 이상의 성인을 주된 대상으로 한 연구 4건, 전 연령대를 대상으로 분석한 연구는 8건 이 포함되었다. 연구는 중국에서 9건, 한국 6건 태국 3건, 러시아 2건 일본, 싱가포르, 이탈리아, 홍콩, 브라질, 캐나다, 네덜란드 및 독일, 스위스, 루마니아 각 1건씩 수행되었으며, 유럽 기반 전장 유전체 연관성 연구 (Genome-Wide Association Study, GWAS)도 4건이 보고되었다.
정상군과 아토피피부염군의 장내미생물에 대한 단면연구 결과를 정량적으로 분석한 연구기법으로는 Linear discriminant analysis Effect Size(LEfSe) 기법을 활용한 12개의 연구, Mendelian randomization(MR) 기법을 활용하여 인과성을 분석한 연구 6개의 연구, Wilcoxon-Mann Whitney U test를 활용한 4개의 연구 등이 있었고, 이 외에 Kruskal-Wallis rank sum test, Recursive Feature Elimination Support Vector Machine (RFE-SVM), ANCOM-BC(Analysis of Composition of Microbiomes with Bias Correction), unweighted UniFrac distance 분석, SHapley Additive exPlanations(SHAP) 등이 있었다. LEfSe 기법은 Python 기반 소프트웨어로, 통계적 검정과 생물학적 일관성 평가를 결합하여 연구자가 정의한 그룹 간에 유의하게 풍부한 특징을 식별하는 데 사용된 다7). Wilcoxon-Mann Whitney test는 데이터가 정규분포를 따르지 않거나, 샘플 수가 적은 경우 두 독립적인 집단의 중앙값 차이를 비교하기 위한 비모수 통계검정(non-parametric test)이다8). Mendelian randomization 연구는 임의의 변수에 노출되었을 때 결과에 대한 인과성을 평가하는 방법으로, 변수에 노출된 정도를 유전적 변이를 통하여 간접적으로 측정한다9). 본 연구에 수록된 연구들은 GWAS에서 얻은 단일염기다형성(Single Nucleotide Polymorphism, SNP) 연관성을 도구 변수로 활용하여 장내미생물과 아토피피부염간의 인과관계를 연구하고 밝혀내었다. REF-SVM 기법은 특정 표본에서 가장 중요하지 않은 기법을 하나씩 소거하는 후방 제거(backward elimination) 방법을 사용하는 특징 선택(feature selection)을 위한 머신러닝 기법이다10). ANCOM- BC 기법은 하나의 미생물군이 증가할 때, 전체 합이 일정하다는 제약으로 인해 다른 미생물군이 상대적으로 감소한 것처럼 나타나는 구성 편향(compo sitional bias)을 보정함으로써, 각 미생물군의 절대적인 풍부도(absolute abundance)를 추정할 수 있도록 설계된 통계적 방법이다11). SHAP 기법은 입력값에 대한 머신러닝 모델의 예측 결과에 대한 각 특성의 기여도를 확인하고자 하는 방법으로 다른 방법보다 정확도가 높고 처리 속도가 개선되고 있어 최근 주목받고 있다12).
각 연구별 세부정보 및 우세한 박테리아의 종류를 분류하여 대상자의 연령 및 출판연도 순으로 Genus(속), Species(종)에 대한 내용에 한해 Table 1에 정리하였다. Song 등의 연구는 연령별로 그룹을 나누어 진행하여, 각 항목으로 나누어 기재하였다. (모든 수준별 Table은 Supplementary table에 정리하였다.)
Author (Year) (CountryofSubjects) | Age | Study Type | Size of Sample | Bacterial Detection Method | Statistic Analysis Method | Genus (Normal Control) | Genus (Atopic Dermatitis) | Species (Normal Control) | Species (Atopic Dermatitis) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H. Song13) (2016) (Korea) | <1y | case-control study | AD: 15 NC:5 |
16S rRNA | RFE-SVM | Escherichia Shigella |
Ruminococcus
Parabacteroides Faecalibacterium Subdoligranulum Lachnobacterium Megamonas Anaerostipes Alistipes |
||
M. J. Lee14) (2018) (Korea) | 6m | case-control study | AD: 63 NC:66 (milk-mixedfeeding) |
16S rRNA sequencing Whole-MetagenomeSequencing |
Kruskal-Wallis rank sum test |
Akkermansia muciniphila
Ruminococcusgnavus Lachnospiraeceaebacterium2158FAA |
|||
C. Cutler15) (2019) (Canada) | 1y | case-control study | AD:160 (E:109, I:51) NC:567 |
16S rRNA sequencing | Fold change–based selection |
Akkermansia (3*m)(
‡
I)
Parabacteroides(3m)(I) Blautia(3m)( § E) Clostridium(3m)(E) Lachnospria(3m)(E) Aggregatibacter(3m)(E) Epulopiscium(3m) Turicibacter(12m) Phascolarctobacterium(12m) Prevotella(12m) |
Enterococcus(3m)(I)
Staphyloccus(3m)(I) Enterococcus(3m)(E) Staphyloccus(3m)(E) Citrobacter(3m)(E) Faecalibacterium(3m)(E) Collinsella(3m)(E) Veillonella(3m)(E) Rumincoccus(3m)(E) Streptococcus(3m)(E) Citrobacter(12m) Epulopiscium(12m) |
||
L. D. H. Ta16) (2020) (Singapore) | 3w, 3m, 6m, 12m | Prospective cohort study | AD: 33 (E:19, I:14) NC:30 |
metagenomic shotgun sequencing metatranscriptomicsequencing |
General linear model Linearmixedmodel |
Bacteroides fragilis |
Klebsiella pneumoniae(3w)
Escherichiacoli(3w)(3m) |
||
A. Kingkaw17) (2020) (Thailand) | 9m-12m | case-control study | AD: 7 NC:11 |
shotgun metagenomic sequencing, metatranscriptomic sequencing | Wilcoxon-Mann–Whitney test | ||||
G. Galazzo18) (2020) (Netherlands,Germany) | 5w, 13w, 21w, 31w, 6~11y | Prospective cohort study | U/C (total:440) | 16S rRNA sequencing | unweighted UniFrac |
Corynebacterium(126-151
†
d)
Atopobium(25-79d) Prevotella(104-133d) Lachnobacterium(25-61,108-129,208-269d) Faecalibacterium(47~201d) |
|||
Y. M. Park19) (2020) (Korea) | 6m | Prospective cohort study | AD; 48 (T:22, P:26) NC:84 |
16S rRNA sequencing MetagenomeShotgunSequencing |
LEfSe |
Actinomyces (
∥
P)
Raoultella(P) Kosakonia(P) Citrobacter(P) Enterobacter(P) Pseudocitrobacter(P) Eggerthella(P) Rothia( ¶ T) |
Streptococcus (P)
Intestinibacter(P) Faecalibacterium(P) Parabacteroides(P) Terrisporobacter(P) Romboutsia(P) Granulicatella(P) Coprobacillus(P) Bifidobacterium(T) |
Ruminococcusg4(P)
Ruminococcusg2(P) |
Klebsiella pneumoniae (P)
Escherichiacoli(P) Bacteroidesfragilis(T) |
L. Yu20) (2021) (China) | <1y | case-control study | AD: 20 NC:25 |
16S rRNA sequencing | Wilcoxon-Mann–Whitney test | Streptococcus | |||
M. Sung21) (2022) (Korea) | 12m | Prospective cohort study | AD(P): 6 NC:9 |
16S rRNA sequencing | DESeq2 package |
Bifidobacterium
Faecalibacterium Akkermansia |
Bacteroides
Ruminococcus |
Bifidobacterium breve
Clostridiumparaputrificum Akkermansiamuciniphila |
Dorea longicatena
Ruminococcuslactaris |
M Sasaki22) (2022) (Switzerland) | 3m,6m, 12m | Prospective cohort study | AD: 27 NC:39 |
16S rRNA sequencing | Wilcoxon-Mann–Whitneytest | Roseburia(12m) |
Eubacterium rectale(12m)
Ruminococcusbromii(12m) |
Akkermansia muciniphila(3m) | |
X. Fan23) (2022) (China) | 0m-24m | Prospective cohort study | AD: 10 NC:26 |
16S rRNA sequencing | Wilcoxon-Mann–Whitney test |
Proteus(0m)
Dechloromonas(0m) Faecalibaculum(6m) Helicobacter(6m) Rothia(6m) CandidatusSoleaferra(24m) UCG-002(24m) Veillonella(24m) |
Defluviitaleaceae UCG-011(0m)
Aliterlla(0m) Meiothermus(0m) Eubacteriumxylanophilumgroup(0m) Anaeroglobus(6m) Klebsiella(6m) UBA1819(6m)(12m) Anaerostignum(12m) Ruminococcusgauvreauiigroup(12m) Dialister(12m) Parabacteroides(12m) Gemella(24m) Eubacteriumsiraeumgroup(24m) Frisingicoccus(24m) |
||
M. K. Cheung24) (2023) (HongKong) | 1m-1y | Prospective cohort study | AD: 33 NC:30 |
16S rRNA sequencing | ANCOM-BC |
Bacteroides
Phascolarctobacterium(3m) Bilophila(3m)(12m) Eubacterium(eligensgroup)(12m) Actinomyces(12m) |
Finegolda(1m)
Rothia(1m) Lachnoclostridium(3m) Clostridiumsensustricto1(3m) Enterobacter(6m) Terrisporobacter(6m) Clostridiuminnocuumgroup(12m) |
||
P. Patumcharoenpol25) (2023) (Thailand) | 9m~30m | Prospective cohort study | AD: 23 NC:39 |
16S rRNA sequencing | ANCOM-BC |
Oscillibacter (24-30m)
Eisenbergiella(24-30m) Lachnoclostridium(24-30m) |
Ruminococcus
Anaerostipes Butyricicoccus Anaerostipes(9-12m) Lachnoclostridium(9-12m) Lactobacillus(24-30m) |
||
A. C. Pantazi26) (2024) (Romania) | 1m-1y | case-control study | AD: 91 NC:30 |
Culture | Descriptive statistics |
Bifidobacterium
Lactobacillus Providencia Enterococcus |
Enterobacter
Klebsiella Bacteroides |
Morganella morganii | Escherichia coli |
J. Ma27) (2025) (China) | 0-3y | case-control study | AD: 43 NC:69 |
16S rRNA sequencing | LEfSe SHAP |
Bifidobacterium
Prevotella7 Enterobacter Collinsella LachnospraceaeNK4A136 Peptoclostridium Staphyloccus Lactobacillus Peptoclostridium |
Holdemania
Pseudobutyrivibrio Serratia Anaerofilum Ruminococcaceae_NK4A214 Lachnoclostridium_5 |
||
A. Senavonge28) (2025) (Thailand) | 9m-12m | Prospective cohort study | AD: 16 NC:26 |
16S rRNA sequencing realtimePCR Metaproteomics |
Linear mixed-effects model (MaAslin2) | Escherichia.Shigella | |||
H. Song13) (2016) (Korea) | 1<age<6 | case-control study | AD:58 NC:15 |
16S rRNA | RFE-SVM |
Turicibacter
Coprobacillus |
|||
S. Reddel29) (2019) (Italy) | 0~6y | case-control study | AD: 19 NC:18 |
16S rRNA sequencing | LEfSe |
Coprococcus
Eubacterium Actinomyces Propionibacterium Bifidobacterium Staphylococcus Eggerthella Corynebacterium Bulleidia Blautia Enterococcus |
Bacteroides
Faecalibacterium Oscillospria Sutterella Parabacteroides |
||
Lcfl Melli30) (2020) (Brazil) | 5y-11y | case-control study | AD: 23 NC:58 |
16S rRNA sequencing | Wilcoxon-Mann–Whitney test Multiplelogisticregressionanalysis |
Lactobacillus spp. |
Bifidobacterium spp.
Salmonellaspp |
Bacteroides fragilis
Escherichiacoli Methanobrevibactersmithii |
Clostridium difficile |
S. Ye31) (2021) (China) | 6y< age<22y | case-control study | AD: 44 NC:49 |
16S rRNA gene sequencing | LEfSe |
bifidobacterium
Phascolarectobacterium Alistipes |
Blautia
Parabacteroides Bacteroides |
||
R. P. Hong32) (2022) (China) | 2y~12y (Autism) | case-control study | AD: 25 NC:20 |
16S rRNA sequencing | LEfSe |
Akkermansia
Haemophilus Rothia |
Anaerostipes |
Akkermansia muciniphila
Roseburiaintestinalis Haemophilusparainfluenzae Rothiamucilaginosa |
Anaerostipes caccae
Eubacteriumhallii Bifidobacteriumbifidum |
I. G. Kalashnikova33) (2024) (Russia) | 3y-12y | case-control study | AD(E) 50 NC:50 |
16S rRNA sequencing | LEfSe | ||||
A. I. Nekrasova (2024) (Russia)34) | 3y-12y | case-control study | AD: 49 NC:32 |
16S rRNA sequencing | LEfSe | ||||
X. Zhang 35)(2024) (China) | 2-12 y | case-control study | AD: 50 NC:50 |
16S rRNA sequencing | LEfSe | Bifidobacterium Phascolarectobacterium Alistipes | Yokenella |
Bacteroides vulgatus
Phocaeicolaplebeius Phocaeciotavulgatus Ruminococcaceaebacterium Roseburiainulinivorans Bifidobacteriumlongum Bacteroidescaccae |
Holdemanella biformis
Klebsiellaoxytoca BacteroidescelluoslyticusBifidobacteriumpseudocatenulatum |
H. Song13) (2016) (Korea) | 6y- | case-control study | AD:17 NC:22 |
16S rRNA sequencing | RFE-SVM |
Paraprevotella
Anaerotruncus Butyricimonas Collinsella Coprococcus Holdemania |
Robinsoniella | ||
T. Liu36) (2022) (China) | 18y- | case-control study | AD:22 (A:12, NA:10)NC:10 | 16S rRNA sequencing | LEfSe |
Agathobacter
Bifidobacterium Roseburia |
Lachnospiraceae NK4A136 group(
**
nA)
ClostridiaUCG-014(nA) Dorea(nA) Escherichia-shigella( †† A) |
||
Y. Wang37) (2023) (HongKong) | 18y- | case-control study | AD:104 NC:130 |
16S rRNA sequencing | LEfSe |
Clostridium sensu stricto 1
Romboutsia |
Blautia
Butyricicoccus Lachnoclostridium Eubacteriumhalliigroup Erysipelatoclostridium Megasphaera Oscillibacter Flavonifractor |
||
H. Tokuno (2023) (Japan)38) | 20y-79y | case-control study | AD: 45 NC:321 |
16S rRNA sequencing | ALDEx2 |
Streptococcus
Erysipelatoclostridium( ‡‡ M) Ruminiclostridium9(M) ChristensenellaceaeR-7group(M) Faecalibacterium(M) Fusicatenibacter( §§ F) Agathobacter(F) RuminococcaceaeUCG-005(F) |
Coprobacter
Collinsella Oscillibacter(M) Erysipelatoclostridium(F) Coprobacter(F) Butyricimonas(F) Alistipes(F) Oscillibacter(F) |
||
Y. Zeng (2024) (China)39) | 18y-60y | case-control study | AD:28 NC:23 |
metagenomic analysis | LEfSe |
Faecalibacterium
Catenibacterium Dorea Coprococcus |
Oscillospiraceae bacterium
Catenibacteriummitsuokai ClostridiumspCAG798 Gemmigerformicilis Roseburiahominis Dorealongicatena Anaerobutyricum-hallii MycoplasmaspCAG472 FirmicutebacteriumCAG124 FirmicutesbacteriumCAG176 FaecalibacteriumspCAG_74_58_120 FaecalibacteriumspCAG74 RuminococcaceaebacteriumAF1016 RuminococcaceaebacteriumTF0643 FirmicutebacteriumCAG170 RuminococcusspCAG254 |
Enterocloster boltae
Ruminococcusgnavus |
|
X. Liu40) (2023) (China) | all range | case-control study | AD: 68 NC:77 |
metagenomic shotgun sequencing | LEfSe | Eubacterium |
Megamonas
Lachnospira Lactobacillus Streptococcus Intestinibacter |
Butyricimonas virosa
Parabacteroidesgoldsteinii Prevotellastercorea Eubacteriumeligens |
Prevotella copri
Bacteroidesplebeius Roseburiainulinivorans Megamonasfuniformis VibrioPhagepYD38A Bacteroidescoprocola Bacteroidescaccae Megamonashypermegale Lachnospirapectinoschiza Bacteroidesfinegoldii Intestinibacterbartletti Streptococcussalivarius ClostridiumspCAG299 RoseburiaspCAG182 |
Y. Xue41) (2023) (Europe) | All populations | MR study | AD: 5321 NC:218467 |
GWAS database | MR |
Bifidobacterium
ChristensenellaceaeR7group Anaerostipes |
Bacteroides
Anaerotruncus LachnospiraceaeUCG001 Eubacteriumhalliigroup |
||
R. Mao42) (2023) (Europe) | All populations | MR study | AD: 7021 NC:198140 |
GWAS database | MR |
Bifidobacterium
ChristensenellaceaeR7group Dialister |
Bacteroides | ||
W. Li43) (2024) (Europe) | All populations | MR study | AD: 60653 NC:804329 |
GWAS database | MR |
Rothia
Collinsella Oscillibacter Pseudoflavonifractor |
Oscillibacter unclassified
Roseburiahominis Rothiamucilaginosa Parabacteroidesmerdae |
Burkholderiales bacterium _1 _1 _47
Desulfovibriopiger |
|
Y. Gu44) (2024) (Europe) | All populations | MR study | AD: 11964 NC:306909 |
GWAS database | MR | ||||
Y. Zhong45) (2024) (Europe) | All populations | MR study | AD: 13473 NC:336589 |
GWAS database | MR |
Dialister
Eubacteriumcoprostanoligenesgroup RuminococcaceaeUCG003 |
Ruminococcaceae NK4A214 group
RuminococcaceaeUCG011 |
||
Z. Huang46) (2025) (Europe) | All populations | MR study | AD: 30,359 NC:278,795건 |
GWAS database | MR |
각 미생물 별로 각 군에 우세 경향 혹은 인과성을 보인 문헌 개수를 Table2에 기록하였다.
Bifidobacterium, Faecalibacterium 등의 상대적 감소는 주로 AD군에서 반복적으로 보고되었으며, Bacteroides, Anaerostipes, Ruminococcus등은 주로 AD군에서 상대적으로 증가하였으며, 일부 종에서는 병리적 연관성이 제시되었다.
그러나 Lactobacillus, Collinsella, Blautia, Enterococcus, Enterobacter등 일부 균주는 연구에 따라 서로 다른 경향을 보여, 연령, 지역, 분석 방법에 따라 결과가 이질적으로 나타났다.
IV. 고 찰
아토피피부염은 피부장벽 기능이상과 면역계 불균형을 중심으로 설명되는 복합적인 기전으로 설명되는 질환이나, 최근에는 장내미생물과의 연관성이 중요한 병태생리 요소로 주목받고 있다. 장내미생물은 장-피부 축을 통해 전신 염증, 면역 항상성, 피부 면역반응에까지 영향을 미치며, 이러한 배경에서 장내미생물의 조성 변화는 아토피피부염의 병태생리를 이해하고 새로운 치료 목표를 탐색하는 데 핵심적인 단서를 제공한다47).
최근에는 한약 투여나 침 치료가 장내미생물 조성을 변화시켜 아토피 피부염과 같은 피부질환에 대한 치료효과 및 기전을 규명하는 연구가 진행되고 있다48,49). 또한, 아토피피부염 환자를 대상으로 한 한방 치료 중재 연구에서 장내 미생물에 대한 제균 후 증상 개선 효과가 소실되거나, 치료군의 분변을 이식받은 군에서 증상 완화가 관찰된 결과는 장내미생물의 조성이 한방 치료 효과의 매개요소 또는 필수조건으로 작용할 가능성을 시사한다50,51).
본 연구에서는 아토피피부염과 건강인 대조군 간 장내미생물 군의 차이를 정량적 통계 기법을 통하여 분석한 연구의 결과를 종합하여 미생물별 경향성을 확인하였다.아토피피부염 환자에서 가장 일관되게 관찰되는 특징 중 하나는 Bifidobacterium의 상대적 결핍이다. 이 균주는 모유수유를 하는 유아의 장내미생물에서 가장 비율이 높으며, 이후 가령에 따라 차츰 감소하나 성인기에도 비교적 높은 비율을 유지한다52). Bifidobacterium는 acetate, butyrate 등의 SCFA를 생산하여 장점막의 투과성과 산성도 및 에너지를 유지하도록 한다53,54). 또한, 조절 수지상세포(regulatory dendritic cell)를 유도하여 Treg 세포의 분화를 촉진하며, Th2 및 Th17와 같은 염증성 T세포 반응을 억제한다53). Bifidobacterium의 조기 장내정착은 B세포의 성숙을 유도하고 sIgA 분비를 증가시켜, 항원으로부터 장 점막을 보호하여 면역 항상성에 기여한다55,56). 다만, Suzuki 등의 연구에서는 알레르기 질환이 있을 때 조성이 증가한다고 보고되어 있으며, 건강군 대비 B.pseudocatenulatum, B.adolescentis 등 Bifidobacterium의 일부 종이 아토피피부염 군에서 상대적으로 높은 비율이 보였다고 하여, 종에 따른 분포 경향성에 대한 후속 연구가 필요하다30,57-59).
Faecalibacterium은 Faecalibacterium praus nitzii (F.prausnitzii) 단일 종으로 구성되어 있으며 NF-kB 경로를 억제하고 SCFA의 일종인 butyrate을 생산하여 염증 기전을 억제하며, 장 상피세포의 에너지원으로 작용한다고 알려져 있다60). 일부 아토피피부염 환자에서는 F.prausnitzii의 증가가 보고되는데, 이는 염증 상태의 장점막이 SCFA 생산을 하지 않는 특정 아종의 성장을 유도하여 SCFA 생산이 저하되는 경우로 해석된다29).
Akkermansia와 이의 대표적인 종인 Akker mansia muciniphila는 가장 잘 알려지고 배양 가능한 종으로, 장내 점막층에 주로 분포하여 장내 뮤신(mucin)을 분해하는 미생물이다61). 이와 같은 작용은 장내 선천면역에 관여하여 장 장벽기능 강화와 대사기능, 면역 항상성을 유지할 수 있도록 한다62). 아토피 피부염군과 건강인 군을 대조하였을 때 주로 건강인에 우세한 경향을 확인할 수 있으나, 생후 3개월에 일시적으로 아토피군에 우세하거나, 혹은 1년 이내의 일시적인 아토피군에서 유의하게 증가함을 볼 수 있었다19). Akkermansia는장내 항상성 유지에 기여하는 보호적 역할을 수행하며, 감소는 아토피 피부염의 만성화 및 지속성과 관련될 수 있음을 시사한다. 이러한 결과는 Akkermansia가 점막 면역 조절 및 장-면역 축을 통해 전신 염증성 질환, 특히 피부 염증과의 연관성에서도 중요한 기능을 가질 수 있음을 보여준다. 따라서 Akkermansia의 조기 발현 패턴과 장내 정착의 안정성은 아토피 피부염의 예후 및 중증도와 관련된 생체표지자로서의 가능성을 내포하고 있다.
Roseburia, 특히 R. hominis과 R. intestinalis는 장에서 butyrate 등의 SCFA를 생성하여 장 점막의 항상성 유지에 기여한다63-5). 또한, 아토피피부염 환자에서는 Roseburia가 감소하며, 이와 함께 조절T세포(Treg) 감소 및 IgE 증가가 관찰되어, Roseburia와 면역 기능 간의 연관성이 시사된다66).
Bacteroides는 아토피피부염 환자에서 증가하는 경향을 보였다. 이들 균주는 지속적으로 Lipopoly saccharide(LPS)를 생산해 선천면역을 자극하고, 장 투과성을 증가시켜 염증을 유발한다29). 또한, 수지상세포로 하여금 IL-6과 IL-23을 분비하도록 유도하여 Th17 분화와 IL-17 생성에 관여 및 이로 인한 염증 경로와 알레르기 상태를 일으킨다23). 이 중 B. fragils는 Park 등의 연구에서는 일시적인 아토피를 유발할 수 있다고 하였으나, Melli, Ta 등의 연구에서 아토피피부염보다 건강군에 우세하게 분포한다고 보고되었다16,19,30). B. fragils는 Polysaccharide A (PSA) 와 같은 면역물질등을 통하여 Th1/Th2 비율, 및 Th17 등의 면역 항상성에 영향을 주고, 이를 통해 아토피피부염과 같은 피부질환의 발병을 억제한다67).
Anaerostipes는 Lachnospiraceae에 속하는 대표적인 genus로 acetate, propionate, butyrate 등의 SCFA 생성균인 Anaerostipes caccae가 있다68). 다만, 본 연구에서의 경향성으로 볼 때 아토피피부염군에서 주로 비율이 유의하게 높았다. 본 연구 중에서Hong 등의 연구는 자폐를 호소하는 소아를 대상으로 진행하여 SCFA 등의 장내 대사물질의 상이함으로 결과가 상이하게 나왔을 가능성이 있다32). 또한, Zhang 등의 동물연구에서 butyrate 생산 균주인 Anaerostipes hadrus BPB5를 대장염 모델과, 건강대조군 모델 쥐에게 주입했을 때, 건강한 쥐에서는 유해한 영향이 없었지만, 대장염을 더욱 악화시키는 것으로 나타난 것을 토대로 보아, 장내 미생물 환경의 전반적인 상태와 다른 요인들과의 복합적인 상호작용에 따라 그 영향이 달라질 수 있음을 시사한다69).
Ruminococcus은 장내 미생물 중 Firmicutes에 속하는 주요한 공생균으로, SCFA, 특히butyrate를 생성하여 장 점막의 건강과 면역 조절에 중요한 역할을 한다25). 여러 연구에 따르면 아토피 피부염 환자에서 Ruminococcus의 풍부도가 건강인 대비 유의하게 감소되어 있는 경향이 관찰된다. 예를 들어, Sung 등의 한국 소아 AD 환자군의 장내 미생물 분석, Patumcharoenpol 등의 태국 소아 AD 환자군 분석에서 Ruminococcus의 상대적 풍부도가 건강 대조군에 비해 현저히 낮았다고 보고하였으며, 이는 장내 SCFA 생성 미생물의 감소가 장 점막 장벽의 손상 및 전신 염증 반응의 유발과 관련될 수 있음을 시사한다21,25). 그러나 Ruminococcus 속은 매우 다양한 종으로 구성되어 있으며, 그 기능 또한 상이하다. 특히 R. gnavus는 일부 연구에서 아토피 환자에서 오히려 증가된 것으로 보고되며, 염증 유발 물질을 생성하고, 장 점막 장벽을 손상시켰다70). 반면, R. bromii등의 같은 다른 종들은 butyrate을 생성하여 장내 항상성과 면역 조절에 기여하므로, AD 환자군에서 이들의 감소는 질병 악화와 관련될 수 있다22).
Clostridium은 종에 따라 아토피피부염과의 관계가 상이하다. 일부 Clostridium 종은 butyrate를 생성함으로써 장 점막의 염증을 조절하고 면역 항상성을 유지하는 데 기여할 수 있다. 특히 Clostridium sensu stricto 1의 일종인 C. butyricum은 강력한 젖산 생성 능력을 통해 Treg 분화를 유도하며, 장내 유익균의 증식을 촉진한다37). 반면 C. difficile은Melli 등의 연구에서 통계적으로 아토피피부염을 유발하는 요인으로 작용하며, 이전 연구에서도 미생물의 독소로 인한 장 투과성의 증가로 습진과 알레르기 감작을 촉진한다고 보고되었다71). 이와 같이 종별 상이함이 크므로 genus 수준의 분석보다도 종별 분포에 따른 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
Collinsella도 연구에 따라 아토피피부염에서의 임상적 의의가 서로 다르다. Collinsella는 장내 담즙산 대사에 관여하며, ursodeoxycholic acid를 생성하여 TNF-α, IL-6 등의 염증성 사이토카인을 억제하고 항산화 작용을 수행하는 것으로 보고되었다72). 이러한 기능적 특성은 Collinsella가 장내 염증 환경을 완화시키고, 면역 항상성을 유지하는 데 기여할 수 있음을 시사한다. 실제로 일부 연구에서는 Collinsella의 풍부도가 AD 발생 위험과 음의 상관관계를 보여, 보호적 역할을 시사하였다43). 다만 본 연구에서 인용한 일부 연구에서는 아토피 피부염군에서 상대적으로 풍부하거나, 아토피피부염과 양적 인과성이 규명되어 경향성에 대한 논란의 여지가 있다.
Blautia는 SCFA를 생산하는 균으로 알려져 있으며, Reddel 등의 연구에서 아토피피부염군 대비 건강인 군에서 분포도가 높게 확인되었고, Cutler 등의 연구에서는 생후3개월의 IgE가 상승한 아토피피부염군 대비 건강군에서 높게 확인되었다15,29). 반면, Ye 등의 연구에서는 아토피군에서 보다 풍부한 분포도를 보이고, Wang 등의 연구에서는 중증도에 따라서 증가하는 경향을 보였다31,37). 이는 인종적 차이에 의한 장내미생물군 조성 이질성에 대한 결과이거나 혹은 다른 미생물군의 변화에 따른 이차적인 변화일 수 있다.
AD 유아에서는 Escherichia coli(E. coli)가 증가하는 경향이 있으며, 이들은 장 투과성을 증가시키고 SCFA 생산자들의 정착을 방해한다. 더불어 E. coli은 장 투과성 증가로 인한 면역반응을 유발하기도 한다22). 반면 E. coli의 생후 2개월 내의 초기 정착이 이루어지지 않을 경우 IL-10 매개 면역조절 기전이 적절히 활성화되지 못하고, 6세 경에 이로 인한 장내 염증 반응이 아토피피부염과 같은 알레르기 질환의 발생과 연관된다는 보고도 있어, 장기적 관점으로 보았을 때 신생아에게 절대적으로 E.coli가 아토피피부염을 유발한다고 보기 어렵다73). 본 연구에서도 1세 이전의 E.coli가 아토피피부염군에 유의하게 증가하였다고 하더라도 1세 이후로 지속되지 않았으며, 5세~12세를 대상으로 한 연구에서 아토피피부염군에서 유의하게 E.coli가 적었다19,30).
Lactobacillus는 건강인에서 상대적으로 더 높게 존재하며, Treg와 Th1을 유도해 IgE 및 호산구 수치를 낮추고 장내 면역 항상성을 유지하는 역할을 한다41). 본 연구에서 고찰한 관찰연구 중 태국인, 중국인을 대상으로 한 일부 연구는 아토피피부염군에서 Lactobacillus의 분포도가 높았다. 이와 관련된 기전 연구가 이루어지지는 않았으나, 낮아진 butyrate 등의SCFA를 생산하기 위하여 Lactobacillus가 보상적으로 소폭 증가했을 가능성이 있다74). 혹은 생리적으로 서구권과 달리 비 서구권에서는 Lactobacillus가 가령에 따라 감소하기에 서구권처럼 건강인에서 Lactobacillus가 높은 분포도를 보이는 패턴이 뚜렷하지 않을 수 있다75).
Rothia는 그람양성균으로, Cheng 등의 연구에서는 생후 1개월에 Rothia가 일시적으로 유의하게 아토피군에서 증가하였음이 보고되었으나 대표적인 종인 R. mucilaginosa는 최근 연구에서는 아토피피부염(AD)에 대한 예방적 역할의 가능성이 제시되고 있다24,43). 일부 연구에서는 장내 Rothia의 상대적 풍부도가AD 위험성과 음의 상관관계를 보이며, 특히 R. mucilaginosa의 증가는 AD 발생 위험 감소와 연관된 것으로 나타났다43). 이와 같이 Rothia는 세부 종 및 시기에 따라서 아토피 피부염에 대한 임상적 의의가 달라질 수 있다.
Enterococcus는 동물실험상IgE 억제, IFN-γ를 증가시켜 항알레르기 효과를 나타낸다고 알려져 있으나76), 일부 연구에서는 이른 아토피 발병 시 Enterococcus가 유의하게 많이 분포하였다41).
Enterobacter, Escherichia도 아토피피부염 환자에서 더 많이 발견되었다는 연구가 있으나, 신생아에서 호기성 세균인 Enterobacter, Escherichia가 증가 시 Bifidobacteria과 같은 혐기성 세균이 더 빠르게 정착할 수 있다는 보고도 있다77). 이와 같이 아토피피부염 증가 시 아직 뚜렷한 경향성을 보이고 있지 않아 아토피피부염의 진단과 치료에 있어 활용하기에 보다 많은 데이터를 통하여 경향을 파악하는 것이 필요하다.
이와 같이 일부 균주는 건강인군과 아토피군 모두에서 우세하게 보고되거나, 연구마다 반대되는 경향을 보였다. 본 연구에서 근거로 한 많은 연구에서 16sRNA 시퀀싱을 통하여 미생물을 검출하였는데, 동일한 genus 안에서도 strain에 따라 면역조절 기능이 다르며, 16S rRNA 기반 분석의 해상도로는 species 수준 구별이 어려운 경우가 있다. LEfSe, Wilcoxon rank-sum test, Mendelian Randomization study 등 목적성과 방법이 상이한 통계학적 기법을 사용한 연구들이 있어 이로 인한 비일관성이 발생했을 가능성도 있다.
환자군의 연령 외에도 인종, 식이습관, 증상 지속기간 및 중증도, IgE 상승 여부, 위장관 증상등의 동반증상 등 다양한 변수에 따라서 미생물이 달라질 수 있다15,78). 유사한 지역에 거주하는 사람이라도, 장내미생물 군집 유형(Enterotype)에 따라서 생리적인 장내미생물의 조성 및 대사기전이 상이하여, 장내미생물 변화의 임상적 영향이 일관되지 않을 수 있다79). 이와 같은 인구학적 요인 혹은 병력 관련 요인으로 인하여 상이한 미생물군이 채취되었을 수 있다.
이에 strain-level 해석을 위한 shotgun metagenomics을 통하여, 아토피피부염군과 건강인군의 미생물군 차이를 보다 자세히 분석할 필요가 있다. 또한 환자군을 연령, 인종, 장내미생물 군집 유형에 따라 세분화하고, 다기관 대규모 코호트연구를 통하여 환자군별로 아토피피부염이라는 변수가 장내미생물에 어떻게 영향을 주는지 상세히 분석할 필요가 있다. 이를 통해 연령, 식이, 항생제 등의 교란변수를 통제한 연구를 통하여 보다 상세한 결과를 얻어 환자 정보에 따른 맞춤형 치료를 수립할 수 있을 것으로 사료된다.
또한 본 연구에서 인용된 다수의 단면연구는 건강군과 아토피 피부염군 간 미생물의 상대적 비율을 비교하고 있으나, 이러한 접근은 특정 유익균의 감소에 따라 다른 균주가 상대적으로 증가하는 결과를 초래할 수 있으며, 이로 인해 실제로는 질병과 관련 없는 균이 유해한 것으로 오인될 우려가 있다80). 이에 중재연구를 대상으로도 아토피피부염과의 관계성을 규명하거나 ANCOM-BC 등의 다중 통계 기법으로 보완 및 검증을 하는 것이 필요하다81).
본 연구는 2016년 이후 발표된 35편의 단면연구를 정량적으로 분석하여 아토피피부염군과 건강인 간 장내미생물의 경향성을 확인하고, 정성적 연구 및 중재연구를 배제함으로써 보다 객관적인 비교 근거를 제시하였다는 점에서 의의가 있다. 이러한 결과는 아토피피부염에 대한 한의학적 중재가 장내미생물 조성에 미치는 임상적 효과를 간접적으로 추정할 수 있는 근거가 되며, 장내미생물의 변화를 기반으로 새로운 한의학적 치료전략을 모색하는 데 기여할 수 있다.
예를 들어, 황백과 창출로 구성된 이묘환 투여 시 Faecalibacterium 및 Bifidobacterium의 증가가 관찰되었으며, 황련, 황백, 황금, 금은화, 포공영 등을 포함한 한약 중재에서는 Faecalibacterium, Roseburia, Prevotella의 증가가 보고되었다82,83). 이는 본 연구에서 건강인군에서 우세했던 미생물의 증가와 부합하는 결과로, 한의학적 중재가 장내미생물의 불균형을 조절함으로써 질환 개선에 기여할 가능성을 시사한다.
향후에는 장내미생물 기반 분석을 통해 아토피피부염의 병태생리 이해를 확장하고, 장–피부 축 관점에서 한의학적 중재의 생리학적 기전을 규명함으로써 개인 맞춤형 치료 전략 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대된다.
V. 결 론
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아토피피부염군에서는 Bifidobacterium, Faecalibacterium, Roseburia의 상대적 풍부도가 일관되게 감소하였으며, 반대로 Bacteroides, Anaerostipes, Ruminococcus는 상대적으로 증가하는 경향을 보였다.
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Lactobacillus, Collinsella, Blautia, Enterococcus, Enterobacter등의 균주는 연구에 따라 상이한 경향성을 보여, 연령, 인종, 식이습관, 분석방법 등 다양한 교란변수의 영향을 받는 것으로 사료된다.
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본 연구에 포함된 논문들은 주로 16S rRNA 시퀀싱 기반의 단면연구였으며, 분석기법(LEfSe, MR, ANCOM-BC 등)의 다양성과 resolution의 한계로 인해 결과 해석에 주의가 필요함이 확인되었다.
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아토피피부염과 장내미생물의 보다 정확한 연관성 규명을 위해 strain-level 분석이 가능한 shotgun metagenomics, multi-omics 기반 분석, 다기관 대규모 코호트 연구의 필요성이 강조되며, 연령, 인종, 식이, 항생제 노출, 장내미생물 군집 유형 등 주요 교란변수를 통제한 연구 설계가 필요하다.