Pyrosequencing을 이용한 수유방법에 따른 한국 신생아의 장내 미생물 군집 비교연구

Abstract

영아기 수유방법은 초기 장내 미생물 군집을 형성하는 주된 요인 중의 하나이다. 하지만, 수유방법에 따라 신생아 장내 미생물 군집에 관한 기존의 연구들 대부분은 전통적인 배양법을 사용했기 때문에 얻어진 정보들이 부족하고 제한적이었다. 최근 high-throughput sequencing technology로 pyrosequencing이 도입되면서 metagenome 연구에 활용되어 장내 미생물 군집의 조성에 대한 전체적이고 심층적인 분석이 가능하게 되었다. 그러나, 이러한 기법을 이용한 연구는 국외에서도 아직 초기단계이며 국내 한국인 영아를 대상으로 수유방법에 따른 장내 균총을 비교한 연구는 부재하다. 본 연구의 목적은 이러한 차세대 염기서열 분석 기법을 이용하여 국내 모유수유 영아와 분유수유 영아의 장내 모든 미생물 군집을 분석하여 차이를 규명하고자 한다. 이를 위해 서울에 소재하는 산부인과에서 출산된 신생아 20명을 대상으로 생후 12 - 24시간 이내의 태변과 4주차 분변을 연속적으로 수집하였고, 간이 식생활 진단을 통해 산모들의 임신기 식생활을 평가하였다. 각각의 분변 시료로부터 추출한 metagenomic DNA는 중합효소 연쇄 반응을 실시하여 검증되었고 Quality Control을 통과한 시료만이 454 FLX sequencer로 sequencing 되었다. 얻어진 sequences는 quality filtering 후에 EzTaxon-e database를 기반으로 분석하여 CLcommunity 프로그램을 이용하여 추가 분석하였다. 결과적으로 4명의 태변에서 평균 3281개, 10명의 모유수유 영아의 4주차 분변에서 평균 11128개, 분유수유 영아의 4주차 분변에서 9629개의 total bacterial seqeunces를 얻었으며 이를 대상으로 다양성과 군집 구성을 살펴보았다. Shannon diversity index가 모유수유 영아에 비해 분유수유 영아에서 유의하게 높게 나타났고, 과 수준에서 관찰했을 때 모유수유 영아에서는 9가지 과의 비교적 단순한 군집 구조가 관찰되었으나 분유수유 영아에서는 18가지 과의 더 다양한 군집이 관찰되었다. 하지만, 프로바이오틱스에 해당하는 Bifidobacterium longum, Streptococcus salivarius, Lactobacillus gasseri 등의 총 비율이 모유수유 영아에서 더 높게 나타났으며, 이들 중 Bifidobacterium 속은 모유수유 영아에서 유의적으로 높게 나타났다. 모유수유 영아 중 Bifidobacterium이 60% 미만으로 나타난 군의 산모들은 임신기 유지류와 단순당의 섭취가 더 많았던 것으로 나타났다. 결론적으로 새로운 pyrosequencing 방법으로 대량의 유전자 염기서열을 이용하여 기존의 보고된 것보다 다양한 균총을 관찰 할 수 있었고 수유방법에 따라 장내 미생물군집의 다양성과 구성의 뚜렷한 차이가 있었다. 또한 임신기 동안 산모들의 식이 패턴이 모유수유 영아의 장내 프로바이오틱스 조성에 미치는 영향을 관찰한 점은 향후 산모의 식습관이 아기의 장내 미생물의 변화를 가져올 수 있다는 가능성을 시사한다.;Infant feeding is one of the significant determinants of the intestinal microbiota in early life. Although numerous researches have performed to investigate the bacteria community in the infant gut, culture-based methods had showed limited bacterial community. Recently, pyrosequencing, a high throughtput DNA sequencing technique, has been introduced and applied to explore microbiome. The purpose of this study was to compare the compositions of the fecal microbiota between Korean infants fed breast milk and infants formula milk. We analyzed microbial communities in fecal samples collected from 20 Korean infants at 4 weeks of age using pyrosequencing. Diversity analysis of bacteria revealed that a more diverse collection in formula-fed infants (FFI), whereas, the probiotics, including S. salivarius, L. gasseri, and B. longum were abundant in the microbiota of breast milk-fed infants (BFI). Moreover, Bifidobacteriaceae were significantly abundant in BFI compared with those of FFI. Our study is the first attempt to analyze gut microbiota in Korean infants by using pyrosequencing, which may provide valuable information to future study of the role of intestinal microbiota affecting in adulthood.